港珠澳大桥CB04标段钢箱梁吊具结构设计及有限元分析

港珠澳大桥CB04标段钢箱梁吊具结构设计及有限元分析

港珠澳大桥CB04标段钢箱梁模块化吊装是整个桥梁施工过程中的重点和难点之一,整个吊装过程在海面上进行,作业难度大,施工条件复杂。钢箱梁跨度为16.35~143.355米,宽为33.1米,最大重量达3315.3t。

确保钢箱梁桥面在起吊过程中变形量满足起重机设计规范要求,为减轻吊具重量,减少起吊重量,吊具采用桁架结构,下部吊点采用一根钢索配合传力滑轮组起吊,使吊索及吊点受力均匀,保证吊具设计具有足够强度、刚度及稳定性,使整个施工过程安全可靠。根据实际吊装施工条件,应用三维Pro/E软件对吊具结构进行三维仿真设计,并应用HyperMesh、Ansys软件对吊装结构进行有限元分析,进行结构静力学计算、整体结构稳定性分析及部分关键部位接触分析。

根据分析结果进行进一步结构优化,确定最终方案,并根据施工条件编制吊装工艺流程。论文结论如下:(1)桁架结构整体尺寸为长105505mm、宽28600mm,高6705mm,主桁架结构截面形式采用方形管结构及焊接H型钢结构组合等。

(2)通过有限元分析结果显示吊装系统最大等效应力为478.342MPa,小于材料许用应力,满足强度要求。吊装系统一阶屈曲系数为2.3843,满足吊装工程失稳性要求。

(3)模块化吊装吊具设计满足《钢结构设计规范》(GB50017-2003)和《起重机设计规范》(GB/T 3811-2008)所规定的相关标准要求。