核电项目人桥吊车抗震计算书版

概 参考文 有限单元法分 人桥吊车结构与功能简 工况分 材 许用应 方家山人桥吊反应 质 模型描 非结构单 小车简 悬挂走台简 桥架大车边界条 小车边界条 计算方 计算结 抗震计算---小车位于跨端极限位 结构固有频率和振 位移响 应力响 大车和小车车轮轮 大车和小车水平轮轮 大车和小车防翻钩作用 抗震计算---小车位于主梁1/4位 结构固有频率和振 位移响 应力响 大车和小车车轮轮 大车和小车水平轮轮 大车和小车防翻钩作用 抗震计算---小车位于跨中位 结构固有频率和振 位移响 应力响 大车和小车车轮轮 大车和小车水平轮轮 大车和小车防翻钩作用 焊缝应力评 吊挂装置与立柱连接计 缓冲器计 吊挂装置外框架与走台梁连接螺栓计 变形计 应力评 小车位于大车桥架跨端极限位 小车位于大车桥架主梁1/4位 小车位于大车桥架主梁跨中位 结 附录A小车位于跨端极限位置时人桥吊车前10阶振 附录B小车位于跨端极限位置时人桥吊车静态分析结 附录C小车位于跨端极限位置时人桥吊OBE分析结 附录D小车位于跨端极限位置时人桥吊SSE分析结 附录E小车位于主梁1/4位置人桥吊车前10阶振 附录F小车位于主梁1/4位置时人桥吊车静态分析结 附录G小车位于主梁1/4位置人桥吊OBE分析结 附录H小车位于主梁1/4位置时人桥吊SSE分析结 附录I小车位于跨中人桥吊车前10阶振 附录J小车位于跨中时人桥吊车静态分析结 附录K小车位于跨中时人桥吊OBE分析结 附录L小车位于跨中时人桥吊SSE分析结 利用有限元软件ANSYS对其进行建模和分析，给出了人桥吊车结构在静载荷下的静态分析结果以及模态分析和基于此的载荷下的谱分析结果。［1］方家山人桥吊厂房楼层反应［2］Ansys［3］［4］3-1（跨中位置人桥吊车是厂房内的主要装卸设备之一，安装于厂房标高为28.710m的轨道上人桥吊车类似与桥式吊车用于在厂房沿三个方向(OX，OY，OZ)水上操作新组件及其容器。的上小车上装有一台20KN(水下操作组件时载荷限制10KN)的起升机构大车架下方悬挂着一个下部走台。悬挂走台包括2个悬挂、2个立柱、13-2运行基准（OBE）工自重+额定起升载荷+OBE安全停堆（SSE）工自重+额定起升载荷+SSE小车带载位于跨中，吊钩处于上部位置，标高1/4小车带载位于跨端极限位置，吊钩处于上部位置，标高结构模型采用3D梁单元，非结构部件采用质量单元，如电机和，采用附加质量模拟。坐标系：X=水平横向Z=材所使用的材料为Q345-C和Q235,材料特性分别取自GB/T1591-2008和GB/T700-19883-13-1Q345-杨氏模量（MPaσs抗拉强度3-23-2Q345-运行基准OBE）安全停堆SSE）Q345-C，方家山人桥吊反应人桥吊车安装在厂房标高为28.710m的轨道上，分析时取31.000m标高的楼层设计反应谱作为输入载荷，在OBE(运行基准，1/2SSE)作用下其水平向和垂向楼层加速度反应谱分别见表3-3和表3-4，对应图线见图3-3为2%。方家山人桥吊SSE作用下反应谱取自文件0607XNI-FYC01版本A标高：31.000m频率加速度注：OBE(1/2SSE)，地面最大加速度0.1g，频率拓宽15%，阻尼比分别为标高：31.000m加速度注：OBE(1/2SSE)，地面最大加速度0.0666g，频率拓宽15%，阻尼比分别为质3-5截面质量8大车车主梁（一主梁（二见图纸（梁其他（质量管量3-511ZYX3-5（跨端位置非结构单量单元（3.5小车简113-6悬挂走台简为减少对悬挂走台的影响采用了特殊的结构设计在横（X轴走台。每个缓冲器的刚度K按下面的公式计算实际刚度QAK=3/.83Nm的振动频率为：Freq=

×√g=0.23HzL=7475mm，L1=4750mm0.23Hz3-83-9是缓冲器的单元模型。图3-8左缓冲器单元模 桥架大车边界模型中的边界条件由的功能方向和是否为主动轮来决（见图3-情况1：轮，只约束的Uz位移；2：UyUz3：Ux3-1003-10-对大车轮，位移Uz为UyUzUx0小车边界条-对小车轮，耦合Uz位移UxUzUy3-1111ZX3-11计算方型。根据模态分析结果和输入楼层反应谱，采用平方和平方根法(SRSS每阶模态反应值进行组合。将x,y,z方向的响应及正常运行情况下的静态响1：10KN+27.265m（简称小车位于跨端极限位置（1/43：10KN（简称小车位于跨中位置3-12，3-13，3-14311M0M0M0MMZMMXM0MM0K0M00MMM0MMM0M03-1211M0M0M0M0M0M0M0ZXM0M0 K0M0M03-131/411KM0M0M0M0ZM0M000M3-14抗震计算---小车位于跨端极限位结构固有频率和振对结构进行模态分析，得到前20阶固有频率及振型，结构的主要运动方向为Y方向，在Y方向上其有效质量为0.180051x108g，有效质量系数为0.935。其4-1，振型图见附录A-1~A-10。4-1频率1YOZ2小车X3悬挂走台绕X4悬挂走台沿X5YOZ67主梁与吊架YOZ8XOY191XOZ1zXOZ位移响4-2，4-3。桥架在SSE作用下的结构变形与OBE作用下的结果类似纵向和横向只是幅值4-2纵向（OX）变形横向（OY）变形垂向（OZ）变形312中间上13123中注：主梁1、主梁2主梁3梁、大车导向侧主梁和走台侧主梁；端梁1端梁2大4-3缓冲器内框11的吊1靠近立柱1的吊1靠近立柱注：主梁1、主梁2主梁3梁、大车导向侧主梁和走台侧主梁；端梁1端梁2大应力响人桥吊车桥架和小车架及悬挂走台在各种载荷下的应力(vonMises应见表4-4。人桥吊车结构在SSE作用下的应力响应与OBE作用下的结4-4(vonMises桥架主梁应力桥架端梁应力3211主梁212主梁21小车架应力悬挂走台应力最大值123123123注：主梁1、主梁2主梁3梁、大车导向侧主梁和走台侧主梁；端梁1端梁2大大车和小车车轮轮大车车轮轮压小车车轮轮压大车和小车水平轮轮大车水平轮轮压小车水平轮轮压0000大车和小车防翻钩作用小车和大车防翻钩的结构分别见图4-1和图4-2，其主要作用是当发生时防止小车和大车脱轨引起的事故。当小车位于大车桥端部架极限位置时，各于1g1g大车防翻钩处加速度小车防翻钩处加速度4-71g,抗震计算---小车位于主梁1/4位结构固有频率和振对结构进行模态分析，得到前20阶固有频率及振型，结构的主要运动方向为Y方向，在Y方向上其有效质量为0.190262x108g，有效质量系数为0.988。其4-8，振型图见附录E。4-81/41YOZ2悬挂走台绕X3悬挂走台沿X4YOZ56YOZ7XOY81XOZ1z9XOY走台栏杆绕X位移响4-9，4-10。桥架在SSE作用下的结构变形与OBE作用下的结果类似，纵向和横向只是幅4-9载荷31主梁3靠近小2中间232主梁2和注：主梁1、主梁2主梁3梁、大车导向侧主梁和走台侧主梁；端梁1端梁2大4-102立柱1的吊1靠近立柱1立柱11靠近立柱1注：主梁1、主梁2主梁3梁、大车导向侧主梁和走台侧主梁；端梁1端梁2大应力响人桥吊车桥架和小车架悬挂走台在各种载荷下的应力(vonMises应力)响应见表4-11。其结构的应力云图(vonMises应力)见附录F、G、H。人桥吊车结构在SSE作用下的应力响应与OBE作用下的结果类似，只是幅值大些。4-11(vonMises桥架主梁应力桥架端梁应力321主梁1主梁212主梁21小车架应力悬挂走台应力小车端梁123123123注：主梁1、主梁2主梁3梁、大车导向侧主梁和走台侧主梁；端梁1端梁2大大车和小车车轮轮大车车轮轮压小车车轮轮压大车和小车水平轮轮表4-13，水平轮的相对位置和标号参照图3-1。需要，由于计算模型中未考大车车轮轮压小车车轮轮压~~~~大车和小车防翻钩作用钩的相对位置和标号参照图3-11g大车防翻钩处加速度小车防翻钩处加速度由表4-7知防翻钩处加速度均小于1g,抗震计算---小车位于跨中位结构固有频率和振对结构进行模态分析，得到前20阶固有频率及振型，结构的主要运动方向为Y方向，在Y方向上其有效质量为0.183327x108g，有效质量系数为0.945。其4-15，振型图见附录I。4-15频率1YOZ2悬挂走台绕X3悬挂走台沿X4YOZ56YOZ7XOY81XOZ1z9XOY走台栏杆X位移响4-16，4-17。桥架在SSE作用下的结构变形与OBE作用下的结果类似纵向和横向只是幅K、L)4-16313中2中间上3233223中注：主梁1、主梁2主梁3梁、大车导向侧主梁和走台侧主梁；端梁1端梁2大4-17走台最下端21的吊走台靠近立1处下端靠近立柱1的吊走台靠近立1处下端靠近立柱注：主梁1、主梁2主梁3梁、大车导向侧主梁和走台侧主梁；端梁1端梁2大应力响人桥吊车桥架和小车架及悬挂走台在各种载荷下的应力(VonMises车结构在SSE作用下的应力响应与OBE作用下的结果类似，只是幅值4-18vonMises桥架主梁应力桥架端梁应力2212主梁212主梁21小车架应力悬挂走台应力123123123注：主梁1主梁2分别为导向侧和走台侧主梁；端梁1端梁2梁大车和小车车轮轮大车车轮轮压小车车轮轮压大车和小车水平轮轮当小车位于跨中位置时，各种载荷作用下，大车和小车水平轮的轮压见表4-20水平轮的相对位置和标号参照图3-1需要由于计算模型中未考虑大车水平轮压小车水平轮压0000大车和小车防翻钩作用防翻钩的相对位置和标号参照简图3-1。当加速度响应小于1g大车防翻钩处加速度小车防翻钩处加速度大车防翻钩作用力小车防翻钩作用力000000000000000000005-1应力限值主端梁焊缝等效应力SSE大剪应力τ=66.1MPa,0.4σb=0.4×355=142MPa,满足要求。缓冲容量缓冲容量缓冲行缓冲力缓冲器在载荷作用下的最大行程和最大压力为Umax=14.7mmF=835N吊挂装置外框架与走台梁由8组螺栓连接，每组4个M24螺栓。M24螺栓的有效面积S=353mm2,材料等级8.8，强度极限σb=800MPa。保守采用A级准则使4-23：4-23Mz4-24事故工况应力结果A级准则应力许用值拉应力剪应力 t+ v≤1.0 1垂直位移垂直位移允许值小车位于大车桥架跨端极限位作用下计算得到的vonMises应力和相应的应力限值见表10-1。小车位于大车桥架主梁1/4位载荷作用下计算得到的vonMises应力和相应的应力限值见表10-2。小车位于大车桥架主梁跨中位载荷作用下计算得到的vonMises应力和相应的应力限值见表10-3。利用有限元软件ANSYS建立了人桥吊车的三维有限元模型，对其进 Mises应力，以及运行车轮、水平轮轮压和防A1011NODALSUBZX0.129E-.258E-.387E-.515E-.644E-.193E-.322E-.451E-.580E-A-11，0.2318Hz，YOZ11NODALSUBZY.297E-.136E-.271E-.406E-.542E-.680E- .203E- .339E- .474E- .609E-A-22，1.627Hzx11NODALSUB Z A-33，1.852Hz，x11NODALSUB DMX=.469E-03SMX=.469E-03ZY A-44，2.324Hz，X11NODALSUB Z A-556.422HzYOZ11NODALSUB ZY A-666.988Hz11NODALSUB DMX=.001262SMX=.001262YZA-777.205HzYOZ11NODALSUB DMX=.001389SMX=.001389YZ A-887.685Hz，XOY1A-999.292Hz1XOZ1Z11NODALSUB ZY A-1010,9.615Hz，xoz附录B小车位于跨端极限位置时人桥吊车静态分析结11NODALSUB=1SEQV(AVG)DMX=5.934SMN=.106E-05SMXZB-1vonMises11NODALSUB=1 DMX=.81364SMN=.106E-05SMX=.142E+08ZXY.106E- B-2vonMisesB-3vonMisesB-4vonMises11NODALSUB=1UY(AVG)DMXSMN=-SMXYZ------ - - - 11NODAL DMXSMN=-SMXZX 附录C小车位于跨端极限位置时人桥吊OBE分析结11NODALSUB=1SEQV(AVG)DMX=5.934SMN=.106E-05SMXZC-1OBEvonMises11NODALSUB=1 DMX=.81364SMN=.106E-05SMX=.142E+08ZXY.106E- C-2OBEvonMises..C-3OBEvonMises..C-4OBEvonMises11NODAL DMXSMNSMX11NODAL DMXSMN=-SMX11NODAL SMNSMXMNYZ C-7OBEY11NODAL DMXSMN=-SMX=-ZY C-8OBEZ附录D小车位于跨端极限位置时人桥吊SSE分析结11NODAL DMX=10.902SMNSMXMZX D-1SSEvonMises11NODAL DMX=9.977SMN=14.267SMX=.115E+08 D-2SSEVonMisesD-3SSEvonMisesD-4SSEY11NODAL SMNSMXMNYZ D-5SSEY11NODAL DMXSMN=-SMX=-ZY D-6SSEZ附录E小车位于主梁1/4置人桥吊车前10阶振11NODALSUBDMX=.580E-03SMN=.405E-07SMX=.580E-ZXE-110.2318HzYOZ11NODALSUBUSUM(AVG)DMX=.808E-03SMN=.276E-07SMX=.808E-YZX.898E图E-221.853Hzx11NODALSUB ZY图E-332.323HzX11NODALSUB=4 YZ 图E-446.13HzYOZ11NODALSUB ZY图E-556.664Hz11NODALSUB YXM 图E-667.153HzYOZ11NODALSUB DMX=.001329SMX=.001329YZE-777.483HzXOY111NODALSUB DMX=.001191SMX=.001191X E-888.459Hz1XOZ1z11NODALSUB SMXZYXE-998.922HzXOY11NODALSUB DMX=.00178SMX=.00178ZMN E-101010.218HzX附录F小车位于主梁1/4位置时人桥吊车静态分析结11SEQV(AVG)DMX=6.963SMXZY.117E- F-11/4vonMises11NODAL DMX=.956761SMN=.117E-05SMX=.145E+08ZX.117E- F-21/4vonMisesF-31/4vonMises..F-41/4vonMises11NODALSUB=1UX(AVG)DMXSMN=-SMXF-51/4X11NODALSUB=1UY(AVG)DMXSMN=-SMXYF-61/4Y11NODALSUB=1UZ(AVG)DMXSMN=-SMXZF-71/4Z11NODALSUB=1UZ(AVG)DMXSMN=-SMX=-ZXF-81/4Z附录G小车位于主梁1/4置人OBE分析结11 DMX=7.838SMXZYX G-11/4OBEvonMises11 DMX=2.06SMN=773.936ZYX G-21/4OBEvonMisesG-31/4OBEvonMises33G-41/4OBEvonMises11 DMXSMNSMXYZ 11 DMXSMXZY------ - - - 附录H小车位于主梁1/4置时人桥吊SSE分析结H-11/4SSEvonMises11 DMX=3.582SMNSMXZX H-21/4SSEvonMisesH-31/4SSEvonMisesH-41/4SSEvonMises11 DMXSMXZY- 11 DMXSMNSMXYZ 11NODAL YZ 11NODAL SMN=---- - 附录I小车位于跨中人桥吊车前10阶振11NODALSUBZX0.129E-.258E-.387E-.515E-.644E- .193E- .322E- .451E- .580E-I-110.2318HzYOZ11NODALSUB ZYXN0.180E-.898E- 359E-.539E-.719E-.449E-.629E-.808E-图I-221.853HzX11NODALSUB ZY0 图I-332.324HzX11NODALSUB YZ 图I-446.072HzYOZ11NODALSUBZY I-556.412Hz11NODALSUBUSUM(AVG)YZ 图I-667.079HzXOY11NODALSUB DMX=.001404SMXYZ 图I-777.59