吊裝平臺方案設(shè)計論文

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1風(fēng)機(jī)吊裝平臺方案

風(fēng)機(jī)吊裝平臺由浮箱標(biāo)準(zhǔn)箱模塊拼組而成。設(shè)計時考慮了主吊機(jī)與輔助吊機(jī)的放置與作業(yè)位置、風(fēng)機(jī)部件的存放、輔助器具的放置等。吊裝作業(yè)時可考慮先進(jìn)行風(fēng)機(jī)塔筒吊裝，再進(jìn)行機(jī)艙與發(fā)電機(jī)吊裝，最后進(jìn)行輪轂與風(fēng)機(jī)葉片組裝及吊裝作業(yè)。輪轂與風(fēng)機(jī)葉片組裝作業(yè)時如果空間不夠，可在局部加拼浮箱模塊對平臺進(jìn)行局部擴(kuò)展。浮箱風(fēng)機(jī)吊裝平臺主尺度為75m×40m，由84只浮箱標(biāo)準(zhǔn)箱模塊構(gòu)成；其中主吊裝平臺是徐工650t履帶吊作業(yè)平臺，由64只浮箱模塊構(gòu)成，承受荷載最大，取其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。錨定方式采用投錨固定和錨樁固定相結(jié)合。投錨固定采用四爪錨或者犁錨，對平臺整體位移進(jìn)行基本控制；錨樁固定可以對平臺水平位移精確控制，同時樁可以在固樁架中上下移動，適應(yīng)潮位的變化。

2浮箱模塊設(shè)計

浮箱模塊為全封閉箱形結(jié)構(gòu)，主尺度為：沿通道縱向長2．5m，沿通道橫向?qū)?2．5m，模塊高度1．8m。浮箱縱向與橫向均采用鉸接接頭連接，每個浮箱重量約為140kN。浮箱由6mm鋼板構(gòu)成主體框架，通過邊緣角鋼焊接在一起，甲板下和底板上都焊有T型橫梁、縱梁、縱肋、橫肋；側(cè)板和端板焊有角鋼型水平肋、T型豎肋和豎梁。模塊內(nèi)部由橫向隔艙板分隔為兩個水密艙，一側(cè)模塊端板以及橫向隔艙板上開設(shè)有人孔以便維護(hù)與維修；為了提高箱體坐灘承壓能力，在模塊內(nèi)部橫向設(shè)置3道承壓桁架；為了縱、橫向傳力縱總強(qiáng)度需要，模塊內(nèi)部與接頭相連的縱、橫梁截面設(shè)計的較大，其它肋骨設(shè)計則以局部強(qiáng)度控制，其截面比縱、橫梁的截面小，模塊甲板及底板以縱、橫梁與肋骨組成正交異性板結(jié)構(gòu)。模塊殼板材料為CCSB，內(nèi)部結(jié)構(gòu)材料為Q345，單雙支耳連接件材料為30CrMnTi。

3浮式吊裝平臺結(jié)構(gòu)分析

利用大型結(jié)構(gòu)分析軟件ANSYS對主吊裝平臺坐灘承壓工況和浮游工況進(jìn)行了仿真分析，為平臺的設(shè)計提供了理論依據(jù)。結(jié)構(gòu)分析時考慮到吊裝平臺結(jié)構(gòu)龐大，采用了ANSYS結(jié)構(gòu)分析中有限元子結(jié)構(gòu)法，能夠較好地模擬拼裝式吊裝平臺這種特殊拼裝式結(jié)構(gòu)。吊裝平臺為臨時性結(jié)構(gòu)，以下結(jié)構(gòu)分析中的容許應(yīng)力均根據(jù)《軍用橋梁設(shè)計準(zhǔn)則》（GJB1162—91）選用。

（1）坐灘承壓：根據(jù)技術(shù)參數(shù)要求，采用溫克勒彈性地基模型，地基承載力為0．02MPa。吊裝作業(yè)時，考慮吊臂方向和風(fēng)機(jī)、塔筒的重量，經(jīng)計算得平臺承受的最大荷載為8000kN。浮箱模塊子結(jié)構(gòu)、吊裝平臺母結(jié)構(gòu)，吊機(jī)的兩個履帶作用在30號和42號子結(jié)構(gòu)上。經(jīng)計算分析，最不利的浮箱為30號子結(jié)構(gòu)。浮箱內(nèi)部各部件的最大應(yīng)力及最大接頭力。內(nèi)部結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力為104．42MPa，小于Q345的彎曲應(yīng)力292MPa。平臺的最大沉降量為48．59mm。

（2）浮游工況：此工況為生存工況。由于水很淺，總體分析中浮游工況只考慮靜力分析，平臺承受的最大荷載為8000kN。浮箱模塊子結(jié)構(gòu)建模、吊裝平臺母結(jié)構(gòu)，母結(jié)構(gòu)由64個子結(jié)構(gòu)組成，吊機(jī)的兩個履帶作用在30號和42號單元。經(jīng)計算分析，最不利的浮箱為42號子結(jié)構(gòu)。浮箱內(nèi)部各部件的最大應(yīng)力及最大接頭力如表1所示。由表1中知，內(nèi)部結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力為134．07MPa，小于Q345的彎曲應(yīng)力292MPa。平臺的最大吃水為573．05mm，靜載吃水為311．11mm，總吃水884．16mm，則干舷為915．84mm，滿足要求。

（3）考慮到施工拼組大面積作業(yè)平臺需要，浮箱連接縱橫向均采用單雙耳。為了模擬分析接頭的受力情況，采用ANSYSWorkbench軟件分析，分析時考慮接頭間隙、連接部件之間的接觸特性以及彈塑性影響，采用Solidworks分別進(jìn)行單雙支耳的建模，然后裝配建立實體模型并導(dǎo)入Workbench中，單支耳模擬結(jié)果，雙支耳模擬結(jié)果，耳孔邊緣有應(yīng)力集中現(xiàn)象，均小于30CrMnTi的屈服應(yīng)力1176MPa。在銷中亦有應(yīng)力集中，最大等效應(yīng)力為1301．1MPa，小于30CrMnTi的局部承壓應(yīng)力1412MPa，因此接頭的設(shè)計是合理的。

4結(jié)束語

根據(jù)如東灘涂風(fēng)電場實際施工需要，提出了裝平臺方案，利用有限元軟件ANSYS子結(jié)構(gòu)方法分別對吊裝平臺坐灘承壓工況和浮游工況進(jìn)行了整體仿真分析，采用ANSYSWorkbench軟件分析了接頭的受力，考慮了接頭間隙、連接部件之間的接觸特性以及彈塑性影響，結(jié)果表明浮箱各主要構(gòu)件和接頭的受力均滿足強(qiáng)度要求，浮游工況時吊裝平臺的干舷滿足要求，因此總體設(shè)計是合理的。

作者：李志剛 胡杰 鄭峰 單位：解放軍理工大學(xué)野戰(zhàn)工程學(xué)院