1、步履式桩架起架装置分析计算曩履式桩架起架装置分析计算张莉,陈建业,张希恒,张海峰 2(1.兰州理工大学,甘肃兰州 730050;2.兰州建筑通用机械总厂 ,甘肃兰州 730000)中图分类号TU67 文献标识码 】B文章编号1001 1366(2004)06006302AnalysisandcalculationforerectingdeviceofwalkerpilingframeANGLi.O-ENJian-ye.ZHANGXi-heng,ZHANGHal-feng桩工机械作为一种新型的施工机械,越来越受到基础施工行业的重视.我国幅员辽阔,地质复杂,加之新型基础施工工法的增多,以及桩工机械
2、单件小批量的特点,这就要求厂家能快速有效地开发出各种型号的桩工机械,以满足用户需求.实际施工中经常有用户对所需桩架加高立柱而其它参数不变,这时,我们在原有桩架的基础上改造,就要计算校核其强度,刚度,稳定性,起架稳定性和起架能力.下面我们以某种 JZB 步履式桩架为例对起架装置进行分析计算.起架装置是为桩架自身立架所用,由起架拉绳,起架拉杆,起架卷扬机等组成.当立柱加长后,为了保证其压杆稳定,一般应将斜撑上铰点上移,即加长斜撑长度,但这样就会加大立柱,斜撑和顶部滑轮组的反力矩,可能造成整机起架时稳定性和起架卷扬系统起架能力的不足.因此,应重新校核此时起架的稳定性和起架能力.1 起架稳定性分析计算
3、如图 1 所示,各组件重力分别为:G 为顶部滑轮组,G2 为立柱,G3 为斜撑,G 为起架拉杆,G5 为电器箱,G6 为操纵室,G7 为起架定滑轮组,G8 为主卷扬机,G.为加压卷扬机,Gl0 为上料卷扬机,G1l 为配重,Gl2 为后平台,Gl3 为前平台,G14 为底盘及行走机构,G1 为回转机构,G16 为起吊加压机构,G17 为挂梯,G18 为支腿油缸,G1.为斜撑驱动装置,G20 为液压系统.考虑到随着立柱的起升,顶部滑轮组,立柱,斜撑造成的倾翻力矩越来越小,加之起架速度较慢,起架时地面坡角很小,同时一般起架工况要求在无风时进行,所以在计算起架工况的整机稳定性时,可不考虑风载荷等附加
4、载荷和坡角的影响.图1 所示为最大受力工况,因此只须满足 K=墨 G/毫 G1.25,式中(i=120)为 G1 一 G20 至前支腿的距离.543yGI7,Gj.G疆|GG6GG8lG-I为|:(XI458)J:X2xq:1一6|7Xi9 一X80,如)一Jxl:XiT(X6)一一 X10(置 1):图 1 起架工况受力图1.起架拉绳;2_起架拉杆;3_起架卷扬机钢丝绳;4 一起架卷扬机;5 一后支腿;6-前支腿;7-斜撑;8-立柱2 起架能力计算起架能力计算主要是对起架拉绳,起架卷扬机系统,起架拉杆的受力计算分析.如图 I 所示,在此状态下起架装置受力最大,故我们在此状态下分析各组件的受力
5、情况.如图 2,我们对 0 点取矩,则应有M0=0,2_GiXi+NcL4cosa2即 P=一式中 P起架拉绳拉力(kN);2004/6 忍豳衄 63J7,c斜撑在 c 点的作用力 (kN);起架拉绳及斜撑上铰点至立柱下铰点的距离(m);a起架拉绳与立柱夹角(.).如图 3 所示:图 2 立柱受力图一()=等=警 cosa,Nc=Nc 图 3 斜撑受力图式中 J7,c斜撑在 C 点的支撑力(kN);ND起架拉杆在 D 点对斜撑支力(kN);2斜撑上铰点至起架拉杆对斜撑支点的水平距离(m);l斜撑重心与斜撑上铰点的水平距离(m);a,斜撑与立柱夹角 (.).如图 4,对 F 点取矩 ,则应有 M
6、=0,即G44+J7,DL3sina3+PLcos(y 一 90.)一Lcos(90.一)ND=NDA图 4 起架拉杆受力图式中起架滑轮组拉力(kN);J7,7.D斜撑在 D 点对起架拉杆的力(kN);a3ND 与起架拉杆夹角(.);卢起架卷扬钢绳与起架拉杆夹角(.);y起架拉绳与起架拉杆夹角(.);起架拉杆长度(m);起架拉杆对斜撑的支点至起架拉杆下铰之距(m).同时 PB=TcosflPsin(y 一 90)式中 PB起架拉杆在 B 点所受压力(kN).3 算例以某 JZB 步履式桩架为例,假设有 3 种设计方案,分别计算各参数值,如表 1 所示.表 1 起架装置计算值J96ty 尸日 P
7、GIl 备注(kN)(.)(.)(.)(kN)(kN)(kN)11.39215.72922103212.4105.50 原设计21.25248.8331899230.5139.75031.25248.8331899230.5139.70方案 1:根据某种 JZB 步履式桩架计算得来.此时没有配重即可起架;方案 2:这种桩架立柱加长 5m(相应斜撑加长 5.7m),其它参数不变,此时必须有 50kN 配重才可起架;方案 3:立柱加长 5m 后,前支腿前移 0.5m.其它参数不变,此时不须配重就可起架.由表 1 计算结果可见,方案 2,3 中起架拉绳所受拉力 P,起架滑轮组所受拉力,起架拉杆所受压力 PB 都大幅度增加 .因此,应该根据以上的计算结果对起架装置中起架拉绳,起架卷扬滑轮组,起架拉杆进行重新设计校核.通过以上分析计算,我们很容易对这种类型的起架装置进行编程计算,这对整机的快速开发无疑是有帮助的.参考文献】1起重机设计手册 编写组,起重机设计手册M.北京:机械工业出版社,1980.2刘古岷.桩工机械 M.北京 :机械工业出版社,2001.(编辑李英伟)收稿日期20031117作者简介 张莉 (1967 一),女,陕西渭南人,讲师,在读博士,兰州理工大学 89 号信箱.
