高速铁路隧道钻爆法机械化施工关键技术和装备

依托渝昆高速铁路(重庆—昆明)渝宜段缙云山隧道工程,探讨了机械化施工关键技术及装备。结果表明:改进后的三臂凿岩台车能够适应不同等级围岩和工法的转换;早强锚固剂和注浆锚杆植入工艺可快速施加预应力,使锚杆抗拔力明显提高,解决了软弱围岩支护难的问题;多功能拱架台车与“一长两中两短”拱架铰接式安装可明显增强结构抗弯刚度,减少吊装次数,提高拱架定位精度,缩短钢拱架安装和单次循环作业时间。经在渝昆高速铁路和西渝高速铁路中应用,本文提出的机械化施工技术及装备可优化施工流程,减少辅助设施的使用,降低超挖风险,显著提高施工效率和安全性。

栈桥台车研究与应用

为解决铁路单线隧道衬砌台车门架自身刚度不足,对地支撑受诸多因素影响,支撑装置易发生失稳现象,致使砼二衬腰线以下每砼模间存在错台较大的问题,结合大临铁路大麦地隧道施工总体要求,改进台车门架结构,加设地梁对口撑,使门架成为闭口式结构,由此引起的门架影响车辆通行问题,可通过加装配套浮动栈桥予以解决,栈桥贯通台车门架底部,主桥位于闭口式门架的底横梁上,车辆在上面通行。既解决了车辆通行问题,又解决了砼二衬时每砼模间错台大的问题,砼表面质量得到保证,施工效率显著提高。

软弱围岩隧道钻爆法机械化施工关键技术及装备

为实现软弱围岩大断面隧道钻爆法机械化施工,依托渝昆高速铁路(重庆—昆明)来福隧道,对凿岩钻孔与拱架安装施工工艺进行了研究。通过加长臂改造改进了凿岩台车,以适应软弱围岩条件下台阶法钻爆开挖隧道。通过增加托举装置的延长杆,改进了三臂拱架安装台车;结合“一长两短”的上台阶初期支护钢拱架设计方案,实现了拱顶初期支护钢铰接+三臂拱架安装的施工工艺。通过现场试验,采用改进后的凿岩台车施工,与传统人工手持风枪凿岩相比,两台阶与三台阶断面钻孔作业,施工效率分别提升89%、90%;采用改进后的拱架安装台车施工,与传统人工配合机械安装拱架相比,Ⅳ、Ⅴ级围岩段施工效率分别提升72%、81%。可见,采用改进后的凿岩台车和拱架安装台车机械化施工不仅可以提高施工效率,还可以降低施工风险。该套施工设备可在类似工程推广应用。

新型直推式动力猫道机的研制

动力猫道机是石油钻井过程中将存放在地面的管柱输送到钻台面的必备设备,也是自动化钻机关键设备之一。传统的动力猫道机在输送管柱时需提升质量达4t的输送架,且需提升输送架后再推送管柱,存在输送效率低、无功能耗高等问题。本文提出了一种直推式动力猫道机,工作时无需整体抬升质量达数吨的输送架,采用小车直接推动方式将管柱从钻台下方直接推送至钻台面,从而提高管柱输送速度与效率,降低能耗。文中对直推式动力猫道机总体技术方案及参数、机械结构进行研究与详细设计分析,研究制定了直推式管柱输送工艺流程,并对关键件进行了受力分析与计算,根据计算结果及性能要求,开展了液压系统、动力控制系统设计研究。通过试验及性能测试,在适应钻台高度10.5m时最快管柱循环输送速度达到44s/根,同比提高50%,系统装机功率仅为35kW,同比降低60%。

小车架为弹性结构时门式起重机的动态特性研究

根据集装箱门式起重机小车轨距大的特点 ,建立了小车架为弹性结构时门式起重机的 3个质量 3个自由度串联弹性动力学系统振动模型 ,用模态分析法获得系统动态特性的数值精确解 ,并以实例计算结果与传统的双质量系统进行了比较 ,得到了小车架、桥梁结构和绳滑轮系统 3者不同的动载系数值。

基于响应面法的起重机小车架结构轻量化设计与研究

提出一种结合有限元仿真程序和响应面近似模型的联合优化方法,该方法将近似模型作为内循环,仿真程序更新作为外循环来构造优化循环。以某32t L型单梁门式起重机小车架为例,应用该方法从建立小车架的有限元模型出发,采用拉丁超立方实验设计方法产生样本数据点并仿真,利用灵敏度分析筛选出对结构响应(强度、刚度和质量)影响较大的11个设计变量,利用新的设计变量采用最小二乘法构建优化系统的三次多项式响应面近似模型;在此基础上,建立以小车架结构质量最轻为优化目标,强度和刚度为约束的优化数学模型,最后采用多岛遗传算法进行全局寻优。对小车架系统进行优化的结果表明,采用该方法能明显降低小车架的质量,从而减少材料的浪费。

铸造起重机主小车架底板裂损研究

由于工艺的要求,铸造起重机的主小车架尺寸一般较大,这给其设计、使用和维护带来一定困难。针对某铸造起重机主小车架底板开裂的现状,采用有限元法对其满载工况进行了计算,发现底板开裂部位的确是应力较大的地方,但其应力水平远未达到材料的屈服极限。通过现场应力测试,发现在主小车运行的初始阶段,横梁方向出现一个很大的应力突变,分析该应力突变是由主小车啃轨产生的,由此得出底板开裂的真正原因。

基于ANSYS的桥式起重机小车架模态分析

以桥式起重机金属构件中的小车架为研究对象,利用ANSYS有限元分析软件,对小车架结构进行了模态数值分析,从理论角度得到了小车架结构的振动特性参数固有频率和振型,结果表明此小车架结构设计合理,能有效避免共振。

基于ANSYS的钢模台车顶模架拓扑优化设计

以江坪河溢洪道钢模台车为例,在用ANSYS软件对顶模架初始设计方案进行有限元分析的基础上,利用ANSYS拓扑优化理论对顶模架进行了结构拓扑优化设计,并对拓扑优化后的结构设计方案进行了有限元分析。对比分析结果显示,拓扑优化后的顶模架结构刚度、强度均有一定的提高,且未增加制造难度。

基于Isight的双梁桥式起重机小车架轻量化设计

传统的经验方法常常因为设计过于保守,导致小车架的材料浪费严重,起重机的整体结构偏大。为充分发挥材料的承载性能,以某双梁桥式起重机小车架为例,将响应面模型和多岛遗传算法相结合,对小车架结构进行轻量化设计。结果表明,起重机小车架的重量减轻了17.75%,轻量化效果较为明显。

铁路客运专线衬砌台车门架结构优化

为进一步增强隧道衬砌台车相关方经济用材意识,节约钢材用量,间接减少炼钢污染排放,为控制雾霾改善环境做出间接贡献,针对银西铁路贾塬隧道客运专线台车的门架结构所用2种型材组合方式,采用ANSYS有限元计算方法,把门架的立柱、横梁和立柱大斜撑拟合为梁单元Beam4,其余杆件拟合为杆单元Link8,仿真门架工况施以相同边界条件分别予以检算并做出比较分析,结果表明:仅单榀门架优化后省材2 t多,经工程应用验证均能满足质量要求,证实台车节材降耗挖潜增效仍有空间。

一种大型结构物的运输框架预安装及运输装船工艺

本工艺设计一种能满足底部横梁离地面较高的大型结构物运输装船的运输框架,结构设计合理,能承载较大荷载,重量较轻,安装拆装方便,且能重复使用,减少了运输框架的加工工作量,节约了制造成本;利用吊带连接结构物底部与运输框架顶部,方便运输框架安装拆卸,方便SPMT小车进入结构物底部,挡板起到对结构物的主梁纵向止档作用;利用场地余料设计加工一种L形垫板代替传统的螺栓连接运输框架和结构物横向间隙,避免因螺栓孔定位不准带来的连接困难,提高了工作效率;对SPMT小车运输大型结构物的承载能力和稳性进行了校核,满足运输装船的要求。

冶金起重机主小车架的损伤分析与处理

某150t冶金起重机,投产运行10多年时间后,主小车架马鞍形端梁局部产生可见裂纹。为了消除事故隐患,对小车架进行了动态应力测试及分析,对其小车架整体受力状况进行了有限元计算,并结合上述研究结果为该小车架设计了加固修复方案。

自动化集装箱码头低架桥横梁振动与小车行走速度的关系

根据结构动力学原理,分析了小车行走速度与低架桥弯曲振动之间的关系,得到了在现有的参数条件下,小车行走不会激发起低架桥强列振动的结论。

桥式起重机小车架支承部位加固分析

以邯钢某桥式起重机小车架支承部位开裂为例,应用有限单元法,探索开裂原因。并对两种加固方案进行分析,确定出合理的加固方案,为今后合理设计小车架支承部位提供理论依据。

基于iSIGHT平台桥式起重机小车架多学科集成研究

针对国内对起重机轻量化研究不够深入的情况,以160T桥式起重机小车架为例,利用SOLIDWORKS和AN-SYS软件,基于iSIGHT设计平台,集成小车架参数化设计系统,实现了小车架多学科设计优化的外层框架,创造了针对需要进行有限元分析的实体造型进一步进行结构设计优化的通用软件运行环境,确定了使小车架质量最轻时的各主要梁结构的板厚尺寸,达到了减轻该桥式起重机小车架结构质量的目的,为实现我国起重机快速有效的轻量化设计提供一定的实例依据。

基于ObjectARX的变结构小车架三维参数化建模

介绍了以AutoCAD 2004为开发基础的软件,在Visual Studio 2003平台上利用Visual C++语言编写ObjectARX程序,完成三维参数化建模。以起重机小车架为实例,开发出了起重机变结构小车架快速设计系统,该系统可提高设计人员的工作效率。

某钢模台车顶部支撑结构多方案设计及比选

为乌东德水电站提供两种衬砌桥机室用钢模台车的顶模架设计方案,对两种方案分别进行验算和校核,并基于ansys建立两方案的有限元模型,对顶模架结构进行静力学分析,得到两方案顶模架的应力应变情况,在此基础上对两方案进行比选,建立价格-可靠性的比例模型,选出更优的方案,并对该方案进行了改进,验证改进后的方案仍然满足施工的强度和刚度要求,且比原方案降低了成本和质量。

岸桥小车惯性载荷激励下的门框弹性效应研究

为验证现行《起重机设计规范》(GB/T 3811—2008)中惯性载荷弹性效应计算方法的正确性,通过动力学分析和现场试验相结合的方式研究了岸桥小车起、制动时的轮轨侧向力的动态响应,其反映的是小车惯性载荷激励下的门框弹性效应。研究结果表明,由于弹性门框的振动,小车惯性载荷传递至车轮处产生的动力增长约为《起重机设计规范》中动载系数的2~3倍。因此,《起重机设计规范》中对不同结构采用统一的惯性载荷动载系数存在严重不足,应引起充分的重视。

参数化有限元分析在模块化产品中的应用

现代制造企业在发展过程中,模块化产品要面临设计周期、设计成本、客户要求等各方面的挑战,桥式起重机小车架结构型式固化程度高,主要由钢板拼装焊接而成,属于典型的模块化产品。以160t桥式起重机小车架为例,借助VB6.0、SolidWorks2011、ANSYS12.0等工具,运用APDL语言建立了小车架的有参数化有限元模型,并对小车架进行强度和静刚度分析。将参数化有限元分析方法应用于桥式起重机小车架的结构设计中,开发了小车架参数化有限元分析系统,提高了桥式起重机小车架设计效率与质量。