核电项目辅助吊车计算书版

概 参考文 有限单元法分 辅助吊车结构与功能简 工况分 材 许用应 海南昌江辅助吊反应 质 模型描 非结构单 小车简 桥架大车边界条 小车边界条 大车主梁上轨道边界条 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 主梁于导轨螺栓联接校 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 主梁与导轨螺栓联接校 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 主梁于导轨螺栓联接校 静载试验状 焊缝应力评 应力评 小车位于大车桥架极限位 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 7结 附录A小车位于跨端极限位置时辅助吊车前10阶振 附录B小车位于跨端极限位置时辅助吊车静态分析结 附录C小车位于跨端极限位置时辅助吊OBE分析结 附录D小车位于跨端极限位置时辅助吊SSE分析结 附录E小车位于主梁1/4位置辅助吊车前10阶振 附录F小车位于主梁1/4位置时辅助吊车静态分析结 附录G小车位于主梁1/4位置辅助吊OBE分析结 附录H小车位于主梁1/4位置时辅助吊SSE分析结 附录I小车位于跨中辅助吊车前10阶振 附录J小车位于跨中时辅助吊车静态分析结 附录K小车位于跨中时辅助吊OBE分析结 附录L小车位于跨中时辅助吊SSE分析结 利用有限元ANSYS对辅助吊车进行建模和分析，给出了辅助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［1］《楼层反应谱》0738XKX-［2］［3］《抗震分析规格书 PE.J101.4-［4］［5］《起重机设计规范》GB/T3811-3-1（跨中位置辅助吊车是操作与系统(PMC系统)中的主要装卸设备之一，安装于厂房标高为28.710m的轨道上，横跨于舱口、接收区、新检查和区以及部分乏水池区域。辅助吊车是一台双梁桥式吊车，力分别为20KN和50KN，用于在厂房沿三个方向(OX，OY，OZ)水上操作新梁，小车架导向侧端梁、小车架非导向侧端梁、小车架横梁等构成。依据起重机厂提供的辅助吊车图纸，可以获得辅助吊车的设计参数，3-2ansys12.01.5校核：运行基准（OBE）工自重+50KN+OBE安全停堆（SSE）工自重+50KN+SSE50KN50KN1/450KN1.5加质量模拟。坐标系：X=水平横向，Y=水平纵向，Z=垂直方向材所使用的材料为Q345-C和Q235,材料特性分别取自GB/T1591-2008和GB/T700-19883-13-1Q345-杨氏模量屈服应力抗拉强度3-23-2Q345-（OBE）（SSE）Q345-C，海南昌江辅助吊反应辅助吊车安装在厂房标高为28.710m的轨道上，分析时取30.000m标高的楼层设计反应谱作为输入载荷。海南昌江辅助吊OBE，SSE作用下行基准)作用下其水平X，Y向和Z方向垂直楼层加速度反应谱分别见表作用下其水平X，Y向和Z方向垂直楼层加速度反应谱分别见表3-6、表3-7和表3-8，对应图线见图3-6、图3-7和表3-8。抗震计算时阻尼系数为：安全停堆(SSE)为4%运行基准(OBE)为2%加速度响应A安全停堆(SSE)为SL-2谱值×2运行基准(OBE)为SL-1谱值×1（注按《楼层反应谱0738XKX-JGSJ01要求安全停堆(SSE)加速度响应A为SL-2谱值运行基准(OBE)加速度响应A为SL-1谱值×0.75因此计算书所采用载荷Y方向为有限元模型的水平X3-7作为抗震计算的X3-33-6作为抗震计算的Y方向楼层载荷谱，表3-5、3-8作为抗震计算的Z方向楼层载荷谱。表3-3SL-1楼层反应谱水平X方标高：30.000m水平X频率加速度注：SL-1，作谱地面最大加速度0.1g，设备阻尼比分别为表3-4SL-1楼层反应谱水平Y方标高：30.000m水平Y频率加速度注：SL-1，作谱地面最大加速度0.1g，设备阻尼比分别为表3-5SL-1厂房楼层反应谱垂直Z方标高：30.000m加速度注：SL-1，作谱地面最大加速度0.0667g，设备阻尼比分别为3-6SL-2楼层反应谱水平X方标高：30.000m水平X频率加速度注：SL-2，作谱地面最大加速度0.1g，设备阻尼比分别为表3-7SL-2楼层反应谱水平Y方标高：30.000m水平Y频率加速度注：SL-2，作谱地面最大加速度0.1g，设备阻尼比分别为表3-8SL- 标高：30.000m加速度注：SL-2，作谱地面最大加速度0.0667g，设备阻尼比分别为图3-3SL- 图3-4SL-1标高30m水平Y方向楼层反应图3-5SL-1标高30m垂直Z方向楼层反应图3-6SL-2标高30m水平X方向楼层反应图3-7SL-2标高30m水平Y方向楼层反应图3-8SL-2标高30m垂直Z方向楼层反应质3-9质量大车主、从动质量单元和主梁（一主梁（二管板板T质量单元和3-911FEB19X3-9（跨端位置非结构单量单元（3.5。小车简11FEB193-10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：Ux3-11边界条件通过将位移设置为0来模拟，如图示-对大车轮，位移Uz为UyUzUx0小车边界条-对小车轮，耦合Uz位移UxUzUy大车主梁上轨道边界条将螺钉连接处相应导轨与主梁上的节点3个度分别耦合。如图3-12所示11FEB19ZY3-12计算方计算。利用BlockLanczos方法进行模态分析，得到结构的前38阶固有频率和振型，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(SRSS1：50KN+26.900m（简称小车位于跨端极限位置-情况250KN1/4（1/43：小车带载位于跨中，吊钩处于上部位置，标高（简称小车位于跨中位置3-13，3-14，3-15311FEB190X03-1311FEB1900XM03-141/411FEB190ZM0XM03-15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38阶固有频率及振型。模态分析表明，结构第38阶固有频率为34.659HZ，已经涵盖反应谱的柔性段频率；同时，有0.9682，34.659HZ10阶振型图见附录A-1~A-10。4-1频率1YOZ2XOZ3121421516栏杆绕X1711X811191栏杆绕X2栏杆绕X栏杆绕X栏杆绕X栏杆绕X栏杆绕X栏杆绕X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，纵向和横向只是幅图见附录B、C、D

4-2纵向（OX）变形横向（OY）变形垂向（OZ）变形222端2注：主梁1和主梁2分别侧和走台侧主梁；端梁1和端梁2分别侧和非导向侧主梁4-31走台靠栏杆1顶端栏杆和走台1顶端注：主梁1和主梁2分别侧和走台侧主梁；端梁1和端梁2分别侧和非导向侧主梁应力响辅助吊车桥架和小车架及走台、栏杆在各种载荷下的应力(vonMises响应见表4-4。辅助吊车结构在SSE作用下的应力响应与OBE作用下的4-4vonMises桥架主梁应力桥架端梁应力121212小车架应力走台及栏杆应力41栏杆与4111栏杆与注：主梁1和主梁2分别侧和走台侧主梁；端梁1和端梁2分别侧和非导向侧主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见表4-6，水平轮的相对位置和标号参照图3-1。需要，由于计算模型中未大车水平轮轮压小车水平轮轮压~~~~大车和小车防翻钩作用 垂向加速度响应见表4-7。当加速度响应小于1g加速度响应大于1g时，会出现跳起现象，此时防翻钩起作用，对钢轨施加向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000000000000000000000000主梁于导轨螺栓联接校大车主梁与导轨由84组螺栓连接，每组2个M16螺栓。M16螺栓的有效面积S=156.7,材料等级8.8，强度极限=800MPa,采用RCCMZVI2460规范评A4-表4-9事故工况应力结果A1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39阶固有频率及振型。模态分析表明，结构前第39阶固有频率为34.660HZ，已经涵盖反应谱的柔性段频率；同时，0.97034.660HZ204-10，10阶振型图见附录E。4-101/41吊重和钢丝绳YOZ2吊重和钢丝绳XOZ31142151617栏杆绕X1812922栏杆绕X栏杆绕X栏杆绕X栏杆绕X栏杆绕X栏杆绕X位移响辅助吊车桥架以及走台栏杆在各种载荷下的变形分别见表4-11，4-12。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4-11载荷静态主梁2中间下1中间2顶端下1主梁2中间下2顶端下1主梁2中间下1中间注：主梁1和主梁2分别侧和走台侧主梁；端梁1和端梁2分别侧和非导向侧主梁4-12载荷1顶端1顶端1顶端注：主梁1和主梁2分别侧和走台侧主梁；端梁1和端梁2分别侧和非导向侧主梁应力响辅助吊车桥架和小车架、走台及栏杆在各种载荷下的应力(vonMises响应见表4-13。其结构的应力云图(vonMisesF、G、H。辅助吊车结构在SSE作用下的应力响应与OBE作用下的结果类似，只是幅值大4-13vonMises桥架主梁应力桥架端梁应力12处21连接处12处21连接1221小车架应力走台及栏杆应力1靠近小车1栏杆11栏杆11栏杆注：主梁1和主梁2分别侧和走台侧主梁；端梁1和端梁2分别侧和非导向侧主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表4-15，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大车防翻钩加速度小车防翻钩加速度大车防翻钩作用力小车防翻钩作用力00000000000000000000000主梁与导轨螺栓联接校S=156.7,材料等级8.8，强度极限=800MPa,采用RCCMZVI2460规范评A4-事故工况应力结果A1抗震计算---小车位于跨中位结构固有频率和振38前第38阶固有频率为34.619HZ，已经涵盖反应谱的柔性段频率；同时，结果的影响很小，符合规范要求。其中结构前20阶固有频率及振型分析见表4-19，10I4-19频率1吊重和钢丝绳YOZ2吊重和钢丝绳XOZ311411521617栏杆绕X181922栏杆绕X栏杆绕X栏杆绕X栏杆绕X栏杆绕X栏杆绕X位移响4-20，4-21。桥架4-20，4-21。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4-202卷筒上端1中22222中2中注：主梁1和主梁2分别侧和走台侧主梁；端梁1和端梁2分别侧和非导向侧主梁4-21栏杆靠近1栏杆靠近1栏杆靠近1注：主梁1和主梁2分别侧和走台侧主梁；端梁1和端梁2分别侧和非导向侧主梁应力响辅助吊车桥架和小车架及走台、栏杆在各种载荷下的应力(vonMises响应见表4-22。其结构的应力云图(vonMises应力)见附录（J、K、L）。辅助吊车结构在SSE作用下的应力响应与OBE作用下的结果类似，只是幅4-22(vonMises桥架主梁应力桥架端梁应力111111小车架应力走台及栏杆应力1靠近小车1栏杆1靠近小车1栏杆1靠近小车1栏杆注：主梁1和主梁2分别侧和走台侧主梁；端梁1和端梁2分别侧和非导向侧主梁大车和小车车轮轮和2

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4-24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水平导向轮结构的弹性，因此计算得到的大车和小车的水平轮轮压可能大于实际数值。另外，由于模型中未考虑大车轨道水平方向的弹性，而是用刚性约束代表大车轨道，故大车水平轮轮压的计算值可能比实际情况更大一些。大车水平轮压小车水平轮压~~~~大车防翻钩加速度小车防翻钩加速度大车防翻钩作用力小车防翻钩作用力000000000000000000000000主梁于导轨螺栓联接校S=156.7,材料等级8.8，强度极限=800MPa,采用RCCMZVI2460规范A4-表4-27事故工况应力结果A1静载试验状1.5况，按照《起重机设计规范》GB/T3811-2008，1.22，则许用应力282MPa。表4-24桥架应力(vonMises桥架主梁应力桥架端梁应力11RCC-MH3280,H3320,H3300评定，主要焊缝应力评定结果见5-1：5-1应力限值主端梁焊缝等效应力SSE小车位于大车桥架极限位算得到的vonMises应力和相应的应力限值见表6-1。表6-1大车桥架和小车架vonMises应力评定结小车位于大车桥架主梁1/4位计算得到的vonMises应力和相应的应力限值见表6-2。表6-2大车桥架和小车架vonMises应力评定结小车位于大车桥架主梁跨中计算得到的vonMises应力和相应的应力限值见表6-3。表6-3大车桥架和小车架vonMises应力评定结7利用有限元ANSYS建立了辅助吊车的三维有限元模型，对其进了结构在各种载荷下的变形和vonMises1/1000A10图A-11阶模态，0.23696Hz，YOZ图A-22阶模态，0.237487Hz，XOZA-33，5.532Hz，121A-446.866Hz21A-55,8.165Hz1图A-66阶模态,10.772Hz，X1图A-77阶模态,11.086Hz，11X图A-88阶模态,12.602Hz，111图A-99阶模态,12.974Hz，1图A-1010,13.032Hz，X2B图B-1图B-1图B-2小车位于大车跨 载荷下走台和栏杆Z方向位图B-3小车位于大车跨 载荷下小车桥架vonMises应附录C小车位于跨端极限位置时辅助吊OBE分析结11NODALFEB19 DMXSMNSMXYZ 图C-1OBEY11NODALFEB19SMXYZX0 图C-2OBEX11ELEMENTSUB=1FEB19 DMX=5.063SMN=128.027SMX=.346E+08 图C-3OBEvonMisesDSSE11NODALFEB19DMXSMN=-SMXZM0M0M0MM00 图D-1SSEZ11NODALFEB19DMXSMNSMXX 图D-2SSEY11ELEMENT DMX=12.707SMN=6.524SMX=.994E+08FEB19M0YM0X 图D-3SSEvonMises11ELEMENT DMX=4.972SMN=53.249SMX=.485E+08FEB19ZYX 图D-4SSEvonMises11ELEMENT DMX=8.112SMN=376.59FEB19 图D-5SSEvonMises11ELEMENT DMX=17.35SMN=200.803FEB19 图D-6SSEvonMises附录E小车位于主梁1/4置辅助吊车前10阶振图E-110.2366HzYOZ图E-220.2375HzXOZ图E-334.503Hz11图E-446.06Hz21图E-556.428Hz1图E-669.761Hz1图E-7710.816HzX1图E-8811.242Hz12图E-9912.371Hz2图E-101013.028Hz2附录F小车位于主梁1/4位置时辅助吊车静态分析结图F-11/4Z图F-21/4X图F-3F-21/4Y图F-4F-21/4vonMises附录G小车位于主梁1/4位置辅助吊OBE分析结果11NODALFEB19 DMXSMNSMXY 图G-1小车位于主梁1/4位置OBE状态下大车和小车Y方向位移11NODALFEB19 DMXSMN=-SMXZYM0----- - - - 图G-21/4OBEZ11NODALFEB19 DMXSMXYX0 图G-31/4OBEY11ELEMENTFEB18 DMX=2.99893SMN=41.0669YZX 图G-41/4OBEvonMises11FEB19 DMX=5.25808SMN=133.582 图G-51/4OBEvonMises11FEB19 DMX=8.59943SMN=1950.41 图G-51/4OBEvonMises附录H小车位于主梁1/4置时辅助吊SSE分析结11FEB19DMXSMXYZ0 图H-21/4SSEY11NODALFEB19DMXSMN=-ZY------ - - - 图H-11/4SSEZ11 DMX=4.64149SMN=59.4567FEB19ZXY 图H-41/4SSEvonMises1