【摘 要】
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桩架是现代桩基础施工中常用的一种工程机械,可搭载长螺旋钻机、套管钻机等工作装置进行钻孔施工。立柱是桩架上所有工作装置的载体,为搭载的工作装置提供可靠的支撑。本文结合企业需求,以某型全液压履带式桩架为研究对象,分析了桩架在提钻、钻进等工况下的工作载荷,通过在有限元模型中模拟加载进行仿真分析以及现场试验测试,研究立柱的力学特性,在保证力学性能满足设计要求的前提下,对立柱进行了以轻量化为目标的结构优化设
【基金项目】
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山河智能装备股份有限公司根据韩国市场需求而开展的自研项目“SWCH 系列全液压履带式桩架的研发”；
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桩架是现代桩基础施工中常用的一种工程机械,可搭载长螺旋钻机、套管钻机等工作装置进行钻孔施工。立柱是桩架上所有工作装置的载体,为搭载的工作装置提供可靠的支撑。本文结合企业需求,以某型全液压履带式桩架为研究对象,分析了桩架在提钻、钻进等工况下的工作载荷,通过在有限元模型中模拟加载进行仿真分析以及现场试验测试,研究立柱的力学特性,在保证力学性能满足设计要求的前提下,对立柱进行了以轻量化为目标的结构优化设计,主要工作如下:本文首先介绍了SWCH390-90M型全液压履带式桩架的结构组成和施工过程;根据施工特点总结出桩架主要的三种工况,对三种工况进行分析后选择两种极端工况进行工作载荷分析;在Inventor软件中建立立柱斜撑机构的三维模型并导入ANSYS Workbench中进行有限元仿真分析,分析结果表明两种极端工况下立柱斜撑机构的强度和刚度均满足设计要求,且部分区域尚有富余;在保证结构强度和刚度满足设计要求的基础上,基于等强度设计思想对桩架立柱进行了结构优化设计,将立柱斜撑机构的质量由12.5t减至11.4t,减重比接近9%,实现了桩架的轻量化设计;最后在试验场地采用SWCH390-90M型全液压履带式桩架进行了应力测试,测试结果与有限元仿真分析结果吻合,有效验证了有限元建模和仿真分析的正确性。本文利用有限元法和试验验证法开展了桩架力学特性方面的研究,检验了产品的力学性能,在此基础上进行了立柱部分的轻量化设计,降低了企业的生产成本。
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