1三种附着方式的柔度分析
在实际的工程中,对于的不同的塔机,不同的环境,需对不同的附着装置进行选择。虽然附着的方式有多种多样,但是目的都是保证塔架的稳定性,使塔架在更高的工作状态下进行安全的作业,常见的附着装置有三种。对于典型的附着方式,运用结构力学中可对其不同方向柔度系数进行求解。由于支撑杆的刚度远远小于附着框的刚度,计算过程中将附着框整体作为刚体进行计算。由于在实际的装置中,各个附着杆的连接方式均为铰接,故各个附着杆均为拉压杆。
1.1单侧附着式三杆静定结构附着装置的柔度分析
对于三杆式的附着装置,塔身支撑力可分解为:Fx、Fy。在Fj(j=x,y)作用下,在i方向产生的位移为Δij,当Fj=1,也即在j方向上作用单位力时,在j方向上的位移δij,称为柔度系数。根据单位力法得:
δij=nk=1ΣNkiNkjlkEAk(i=x,y,j=x,y,k=1,2,…n)(1)
当Fx=1及Fy=1各自单独作用下,根据力及力矩平衡方程求得各杆的内力见1.
表中α=arctanca2-b/2γ;β=arctanca1-b/2γ;γ=arctanca1-b/2γ。
将表中求得的内力代入(1)中,可以得到附着装置的柔度系数为:δxx=l1EA1(c d)2(a1 a2)2sin2α l2EA2(c d)(a1 a2)sinγ-dbsinγγ2 l3EA3d2b2sin2β(2)δyy=l1EA1a12(a1 a2)2sin2α l2EA2(a2-a1)24(a1 a2)2sin2γ l3EA314sin2β(3)δxy=l1EA1(c d)a1(a1 a2)2sin2α l2EA2(a2-a1)2(a1 a2)2sinγc d(a1 a2)sinγ-dbsinγγ l3EA3d2b2sin2β(4)l1=c2 (a2-b/2)2姨;l2=c2 (a1 b/2)2姨;l3=c2 (a1-b/2)2
1.2单侧附着式四杆超静定结构附着装置的柔度分析
此类附着装置为一次超静定的结构,需采用单位力法求解装置受单位力作用下的各杆的内力,然后代入式(1)中进行柔度系数的求解。
2附着柔度的在塔机分析中的应用
2.1附着支撑柔度用于塔身稳定性计算
塔式起重机(起重机械“十不吊”原则)设计规范中对附着式塔机外伸段验算稳定性时,给出了查取计算长度系数的表H2,该表所依据的一个重要参数为无量纲化的相对柔度系数:kt=6EIa1l03Cδ(5)
式中,l0为塔身附着段的长度(附着点间距),Ia1为其对应的抗弯截面惯性矩。而需着重指出的是,Cδ正是附着支撑的柔度系数。柔度系数越大,导致相对柔度系数也越大,从而使抗失稳能力下降。
2.2附着支撑柔度用于塔身附着基础反力计算
一次附着以及最后一道附着支反力计算模型可简化。所有上部外力已汇于附着支点处。此为一次超静定结构,可用力法求解。
取基础反力为基本未知量X1,建立方程:(δ11 δ0)X1 Δ1p=0(6)式中,δ11为当X1=1时,在1方向上引起的位移,称为柔度系数;Δ1p为外载荷(M,Q,q),在1方向上引起的位移。δ0就是附着支撑自身的柔度系数。
可得基础反力:X1=Ml22EI Ql33EI ql48EIl33EI δ0(7)
2.3附着支撑杆的内力计算
在上述1.11.3各节中已给出附着支撑两不同方向柔度系数δxx,δyy,将其对应代入式(7)的附着支撑柔度系数δ0中,配合同向的外载荷,即可获得该向的基础反力。以此基础反力作为附着支撑的载荷(Fx及Fy),可由杆件内力表获得各附着支撑杆的内力。
3结论
附着柔度可用于塔机的稳定、附着基础的反力以及塔机的刚度、强度、变形等计算,对提高塔机结构分析的精度有很大意义。本文给出了工程中常用的三种塔机附着形式的柔度表达式,可供为技术同行应用参考。
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