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澳门蛋整体提升方案

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2020年4月19日
文档仅供参考

澳门东亚运动会体育馆结构安装工程

钢结构主桁架
整体提升技术方案

上海同新机电控制技术有限公司
7月

一、工程概况
澳门东亚运动会体育馆钢结构主桁架结构为拱形，跨度365米，拱顶高度54米，结构重量约3200吨。在主桁架的安装中，采取将主桁架分成2榀在地面拼装，在中部设立提升塔架，对每榀桁架一端整体提升，一端在地面滑移，最后空中合拢的安装工艺。
对跨度较大的大型钢结构进行整体提升，无论是位置控制，还是荷载控制均有较高的难度。计算机控制液压同步提升技术为确保钢结构主桁架的安全施工提供了保障。

二、计算机控制液压同步提升技术
1、计算机控制液压同步提升技术简介
计算机控制液压同步提升技术是一项新颖的构件提升安装施工技术，它采用柔性钢绞线承重、提升油缸集群、计算机控制、液压同步提升新原理，结合现代化施工工艺，将成千上万吨的构件在地面拼装后，整体提升到预定位置安装就位，实现大吨位、大跨度、大面积的超大型构件超高空整体同步提升。
中国从九十年代开始自主研究和开发这项技术，先后应用于上海东方明珠广播电视塔钢天线桅杆超高空整体提升、北京西客站主站房1800吨钢门楼整体提升、北京首都机场四机位库和乌鲁木齐机场二机位库大型钢屋架提升、上海大剧院6075吨钢屋架整体提升、广州环城高速公路丫髻沙大桥竖转施工、连徐高速公路京杭运河特大桥竖转施工、深圳市民中心钢结构大屋盖整体提升和广州新白云国际机场飞机维修设施工程钢结构屋架整体提升等一系列重大建设工程，获得了成功，取得了显著的经济效益和社会效益。
计算机控制液压同步提升技术的核心设备采用计算机控制，能够全自动完成同步升降、实现力和位移控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能，是集机、电、液、传感器、计算机和控制技术于一体的现代化先进设备。
计算机控制液压同步提升技术具有以下特点：
l 经过提升设备扩展组合，提升重量、跨度、面积不受限制；
l 采用柔性索具承重，只要有合理的承重吊点，提升高度与提升幅度不受限制；
l 提升油缸锚具具有逆向运动自锁性，使提升过程十分安全，而且构件可在提升过程中的任意位置长期可靠锁定；
l 提升系统具有毫米级的微调功能，能实现空中垂直精确定位;
l 设备体积小，自重轻，承载能力大，特别适宜于在狭小空间或室内进行大吨位构件提升；
l 设备自动化程度高，操作方便灵活，安全性好，可靠性高，适应面广，通用性强。
计算机控制液压同步提升技术的特点和工程实践表明，它是一项极具应用前景的新技术。
2、系统组成
计算机控制液压同步提升系统由钢绞线及提升油缸集群（承重部件）、液压泵站（驱动部件）和传感检测及计算机控制（控制部件）等几个部分组成。
钢绞线及提升油缸是系统的承重部件，用来承受提升构件的重量。用户能够根据提升重量（提升载荷）的大小来配置提升油缸的数量，每个提升吊点中油缸能够并联使用。本工程采用的提升油缸有350吨、200吨两种规格，均为穿芯式结构。穿芯式提升油缸的结构示意图如图1所示。钢绞线采用高强度低松弛预应力钢绞线，公称直径为15.24mm，截面积为140mm，抗拉强度为1860N/mm，破断拉力为260.7KN，伸长率在1％时的最小载荷221.5KN，每米重量为1.1Kg。钢绞线符合国际标准ASTM A416－87a，其抗拉强度、几何尺寸和表面质量都得到严格保证。
液压泵站是提升系统的动力驱动部分，它的性能及可靠性对整个提升系统稳定可靠工作影响最大。在液压系统中，采用比例同步技术，这样能够有效地提高整个系统的同步调节性能。
传感检测主要用来获得提升油缸的位置信息、载荷信息和整个被提升构件空中姿态信息，并将这些信息经过现场实时网络传输给主控计算机。这样主控计算机能够根据当前网络传来的油缸位置信息决定提升油缸的下一步动作，同时，主控计算机也能够根据网络传来的提升载荷信息和构件姿态信息决定整个系统的同步调节量。
3、同步提升控制原理及动作过程
（1）、同步提升控制原理
主控计算机除了控制所有提升油缸的统一动作之外，还必须保证各个提升吊点的位置同步。在提升体系中，设定主令提升吊点，其它提升吊点均以主令吊点的位置作为参考来进行调节，因而，都是跟随提升吊点。图2是提升系统同步控制方框图。
主令提升吊点决定整个提升系统的提升速度，操作人员能够根据泵站的流量分配和其它因素来设定提升速度。根据现有的提升系统设计，最大提升速度约6米/小时。主令提升速度的设定是经过比例液压系统中的比例阀来实现的。
在提升系统中，每个提升吊点下面均布置一台激光测距仪，这样，在提升过程中这些激光测距仪能够随时测量当前的构件高度，并经过现场实时网络传送给主控计算机。每个跟随提升吊点与主令提升吊点的跟随情况能够用激光测距仪测量的高度差反映出来。主控计算机能够根据跟随提升吊点当前的高度差，依照一定的控制算法，来决定相应比例阀的控制量大小，从而，实现每一跟随提升吊点与主令提升吊点的位置同步。
为了提高构件的安全性，在每个提升吊点都布置了油压传感器，主控计算机能够经过现场实时网络监测每个提升吊点的载荷变化情况。如果提升吊点的载荷有异常的突变，则计算机会自动停机，并报警示意。
（2）、提升动作原理
提升油缸数量确定之后，每台提升油缸上安装一套位置传感器，传感器能够反映主油缸的位置情况、上下锚具的松紧情况。经过现场实时网络，主控计算机能够获取所有提升油缸的当前状态。根据提升油缸的当前状态，主控计算机综合用户的控制要求（例如，手动、顺控、自动）能够决定提升油缸的下一步动作。提升系统上升时，提升油缸的工作流程见图3，提升系统下降时，提升油缸的工作流程见图4。

三、提升吊点总体布置
根据钢结构主桁架本身的结构特点，提升点的布置要和结构的刚度分布相一致，同时也要保证提升状态的结构受力情况和实际使用状态的结构受力情况基本吻合。故每段桁架提升点的位置选在桁架的两肋前端。每段桁架共布置2个提升吊点，提升点编号见图5。

四、提升油缸的布置
在提升吊点确定后，确定各提升吊点的提升力，并以此为确定提升油缸型号和数量的依据。运用有限元分析软件，为提升状态的桁架建立整体模型，选择适当的荷载，如结构自重等恒荷载，计算得出各提升点所需的提升点反力,布置提升油缸。提升油缸的布置考虑以下原则:
l 在自重作用下的柱顶支座反力
l 选择350t、200t常见提升油缸
l 考虑一定的提升储备系数

各提升吊点具体提升油缸的布置如下：
提升点
编号
提升力
F（吨）
提升点油缸数目及规格
油缸安全
系数
350吨
200吨
1
325
1
1
1.69
2
328
1
1
1.68
3
325
1
1
1.69
4
323
1
1
1.70

五、液压泵站的布置
根据各提升吊点的油缸种类和数量，以及要求的提升速度来布置液压泵站。液压泵站的布置遵循以下的原则：
l 泵站提供的动力应能保证足够的提升速度
l 就近布置，缩短油管管路
l 提高泵站的利用效率
根据主桁架各提升吊点具体提升油缸的布置、以及桁架的提升速度6米/小时的要求，主桁架整体提升时液压泵站的布置为：
l 提升点1：1台60型泵站
l 提升点2：1台60型泵站
l 提升点3：1台60型泵站
l 提升点4：1台60型泵站

六、计算机控制系统的布置
1、传感器的布置
l 激光测距仪：在每个提升吊点处，选择适当的位置，安装1台激光测距仪；激光测距仪的目标靶子安装在被提升结构上，随着被提升结构的提升，激光测距仪的测量距离越来越短；
l 压力传感器：在每个提升吊点的油缸中，选择一个油缸安装压力传感器；压力传感器安装在油缸的大腔侧，由于同一提升吊点的所有油缸的进油口并联，压力相同，因此一个油缸的压力就代表同一提升吊点的压力；
l 锚具及油缸位置传感器：在每个油缸的上下锚具油缸上各安装1只锚具传感器，在主缸上安装1只油缸位置传感器；
l 将各种传感器同各自的通讯模块连接。
2、现场实时网络控制系统的连接
l 地面布置1台计算机控制柜，从计算机控制柜引出比例阀通讯线、电磁阀通讯线、油缸信号通讯线、激光信号通讯线、工作电源线；
l 经过比例阀通讯线、电磁阀通讯线将所有泵站联网；
l 经过油缸信号通讯线将所有油缸信号盒通讯模块联网；
l 经过激光信号通讯线将所有激光信号通讯模块、A/D通讯模块联网；
l 经过电源线将所有的模块电源线连接。
3、系统布置
当完成传感器的安装和现场实时网络控制系统的连接后，计算机控制系统的布置就完成,见图6。

七、提升吊点同步控制的措施
1、提升油缸动作同步
现场网络控制系统根据油缸位置信号和锚具信号，确定所有油缸的状态，根据提升油缸的当前状态，主控计算机综合用户的控制要求，决定提升油缸的下一步动作。当主控计算机决定提升油缸的下一步动作后，向所有液压泵站发出同一动作指令，控制相应的电磁阀统一动作，实现所有提升油缸的动作一致，同时锚具动作、同时伸缸、缩缸或同时停止。
2、提升吊点位置同步
在每个提升吊点处，各安装一台激光测距仪，用于测量各提升吊点的高度。
在提升过程中，设定某一点为主令点，其余一点为跟随点。根据用户希望的提升速度设定主令点的比例阀电流恒定，进而主令点液压泵站比例阀开度恒定，提升油缸的伸缸速度恒定，主令点以一定的速度向上提升。其余跟随点经过主控计算机分别根据该点同主令点的位置高差来控制这点提升速度的快慢，以使该跟随点同主令点的位置高度跟随一致。现场网络控制系统将各激光测距仪的高度信号采集进主控计算机，主控计算机经过比较主令点同每个跟随点的高度得出跟随点同主令点的高差。如果某跟随点与主令点的高差为正，表示跟随点的位置比主令点高，说明该跟随点的提升油缸速度快，计算机在随后的调节中，就降低驱动这点提升油缸的比例阀控制电流，减小比例阀的开度，降低提升油缸的提升速度，以使该跟随点同主令点的位置跟随一致。反之，如果某跟随点比主令点慢了，计算机控制系统就调节该点的提升油缸伸缸快一些，以跟随上主令点，保持位置跟随一致。
根据主桁架的结构特点，在提升西半榀主桁架稳定单元以吊点1为主令点，吊点2为跟随点；在提升东半榀主桁架稳定单元以吊点3为主令点，吊点4为跟随点；。
为了保证提升过程中的位置同步，系统中还设置了超差自动报警停机功能。一旦某跟随点同主令点的同步高差超过某一设定值，系统将自动报警停机，以便检查。
整体提升同步控制系统见图2。

八、施工准备
1、液压提升系统
液压提升系统中所有元件、部件必须经过严格的检测后才能进场使用。试验依据请参阅十四。应保存所有的试验原始记录。
2、钢绞线安装
l 根据各点的提升高度，考虑提升结构的状况，切割相应长度的钢绞线；
l 钢绞线左、右旋各一半，要求钢绞线两头倒角、不松股，将其间隔平放地面，理顺；
l 将钢绞线穿在油缸中，上下锚一致，不能交错或缠绕，每个油缸中的钢绞线左右旋相间；
l 钢绞线露出油缸上端30厘米；
l 压紧油缸的上下锚；
l 将钢绞线的下端根据油缸的锚孔位置捆扎作好标记；
l 用起重机将穿好钢绞线的油缸安装在提升平台上；
l 按照钢绞线下端的标记，安装钢绞线地锚，确保从油缸下端到地锚之间的钢绞线不交叉、不扭转、不缠绕；
l 安装地锚时各锚孔中的三片锚片应能均匀夹紧钢绞线；其高差不得大于0.5mm，周向间隙误差小于0.3mm；
l 地锚压板与锚片之间应有软材料垫片，以补偿锚片压紧力的不均匀变形。
3、梳导板就位
l 为了保证钢绞线在油缸中的位置正确，在安装钢绞线之前，每台油缸应使用一块梳导板；
l 梳导板在安装时，应保证与油缸轴线一致、孔对齐；
4、油缸安装以及钢绞线的梳导
l 所有油缸正式使用前，应经过负载试验，并检查锚具动作以及锚片的工作情况；
l 油缸就位后的安装位置应达到设计要求，否则要进行必要的调整；
l 油缸自由端的钢绞线应进行正确的导向；
l 钢绞线预紧，在地锚和油缸钢绞线穿好之后，应对钢绞线进行预紧。每根钢绞线的预紧力为15KN。

九、整体提升实施
1、试提升
l 解除钢结构主桁架与地面的所有连接；
l 认真检查钢结构主桁架，并去除一切计算之外的载荷；
l 认真检查整体提升系统的工作情况(结构地锚、钢绞线、提升油缸、液压泵站、计算机控制系统、传感检测系统等)；
l 运用前述的控制策略，采用顺控方式完成油缸的第一个行程；行程结束后，认真检查钢结构主桁架、提升平台、提升地锚的情况；确认一切正常后，再完成第二、第三行程，此即试提升阶段；
l 试提升结束，经指挥部确认后，提升至预定高度。
l 试提升后，提供各点受力、结构总重量、各点提升高度等数据。
l 空中停滞24小时以上，观察屋面钢结构和整个系统的情况。
2、正式提升
l 在正式提升过程中，控制系统运行在自动方式；
l 整体提升过程中，认真做好记录工作；
l 正常提升需6－8小时；
l 按照安装的要求，整体提升至预定高度；若某些吊点与设计高度不符，可进行单独的调整；
l 调整完毕后，锁定提升油缸下锚，完成油缸安全行程。

十、结构最终就位
l 在结构支柱安装焊接完成后，将该榀桁架整体下降1米；
l 两段桁架空中合拢，手动控制每点油缸上升或下降，分级卸载，直至所有负载完全承受在结构立柱上；
l 在单点下降过程中，严格控制下降操作程序，防止油缸偏载；
l 在单点卸载过程中，严格控制和检测各点的负载增减状况，防止某点过载；
l 拆卸提升设备。

十一、安全措施
1、设备安全措施
l 在钢绞线承重系统中增设了多道锚具，如上锚、下锚、天锚等；
l 每台提升油缸上装有液压锁，防止失速下降；即使油管破裂，重物也不会下坠；
l 液压泵站上安装有安全阀，经过调节安全阀的设定压力，限制每点的最高提升能力，确保不会因为提升力过大而破坏结构；
l 液压和电控系统采用联锁设计，经过硬件和软件闭锁，以保证提升系统不会出现由于误操作带来的不良后果；
l 控制系统具有异常自动停机、断电保护停机、高差超差停机等功能；
l 控制系统采用容错设计，具有较强抗干扰能力。
2、现场安全措施
l 钢绞线在安装时，地面应划定安全区，以避免重物坠落，造成人员伤亡；
l 在正式施工时，也应划定安全区，禁止交叉作业；
l 结构提升空间内不得有障碍物；
l 在提升的过程中，应指定专人观察地锚、钢绞线等的工作情况。若有异常，直接通知指挥控制中心；
l 在施工过程中，要密切观察结构的变形情况；
l 提升过程中，未经许可不得擅自进入施工现场；
l 防火：液压提升现场严禁烟火，并要求配备灭火设备；
l 防盗：露天放置的液压提升设备应派专门人员负责安全保卫工作；
l 应备有灾害天气的应急措施。

十二、主要设备
l 350吨提升油缸：4台
l 200吨提升油缸：4台
l 液压泵站：4台
l 控制柜：2台（其中1台备用）
l 激光测距仪：5台（其中1台备用）
l 压力传感器：6只（其中2只备用）
l 编码器：10台（其中2台备用）
l 油缸锚具传感器：20只（其中4只备用）
l 电线：若干
l 油管：若干

十三、整体提升工程实施细则
根据澳门东亚运动会体育馆结构安装工程钢结构主桁架整体提升工程要求，结合液压同步提升技术的特点，为确保钢结构主桁架按照设计要求顺利提升成功，特制订本实施细则，凡参与本提升工程的人员，包括现场指挥组、施工设计组、操作组、观测组、现场服务组，希共同遵守。
1、提升前整体检查
（1）、钢结构主桁架检查
l 主体结构质量、外形均符合设计要求；
l 主体结构上确已去除与提升工程无关的一切荷载；
l 提升将要经过的空间无任何障碍物、悬挂物；
l 主体结构与其它结构的连接是否已全部去除。
（2）、液压提升系统检查
①、提升油缸
l 油缸上锚、下锚和锚片应完好无损，锚片螺钉外伸长度相同(误差O．2mm)，复位良好；
l 油缸安装正确；
②、液压泵站
l 泵站与油缸之间的油管连接必须正确、可靠；
l 油箱液面，应达到规定高度；
l 备用2桶液压油，加油必须经过滤油机；
l 提升前检查溢流阀：
根据各点的负载，调定主溢流阀；
锚具溢流阀调至4—5Mpa；
提升过程中视实际荷载，可作适当调整；
l 变量机构应调到规定位置；
l 利用截止阀闭锁，检查泵站功能，出现任何异常现象立即纠正；
l 泵站要有防雨措施；
③、控制系统检查
l 各路电源，其接线、容量和安全性都应符合规定：
l 控制装置接线、安装必须正确无误；
l 应保证数据通讯线路正确无误；
l 各传感器系统，保证信号正确传输；
l 记录传感器原始读值备查；
l 控制系统必须安放在房顶隔热、下铺木板的10平方米的控制室内，并配有制冷设备。
2、商定提升日期
（1）、提升时的天气要求：
l 3--5天内不下雨；
l 风力不大于5级。
（2）、成立“提升工程现场指挥组”；
l 提升工程现场指挥组设总指挥1名，全面负责现场指挥作业；
l 现场指挥组下设各工作组（如提升操作组、观察组、测量组等），负责相关的工作；
l 现场指挥组根据工程进度、天气条件、工地准备情况，与各方商定提升日期。
3、试提升
为了观察和考核整个提升施工系统的工作状态，在正式提升之前，按下列程序进行试提升：
（1）、解除主体结构与胎架等结构之间的连接；
（2）、按下列比例，进行20%、40%、60%、70%、80%、90%、95%、100%分级加载(始终不脱架)
[注]每次加载，须按下列程序进行，并作好记录：
l 操作：按要求进行分级加载，使油缸受力达到规定值；
l 观察：各个观察点应及时反映观察情况；
l 测量：各个测量点应认真做好测量工作，及时反映测量情况；
l 校核：数据汇交现场施工设计组，比较实测数据与理论数据的差异；
l 分析：若有数据偏差，有关各方应认真分析；
l 决策：认可当前工作状态，并决策下一步操作。
（3）、试提升
[注]试提升，须按下列程序进行，并作好记录：
l 操作：按要求进行分级加载，使油缸受力达到预定值；
l 观察：各个观察点应及时反映测量情况；
l 测量：各个测量点应认真做好测量工作，及时反映测量数据；
l 校核：数据汇交现场施工设计组，比较实测数据与理论数据的差异；
l 分析：若有数据偏差，有关各方应认真分析；
l 决策：认可当前工作状态，并决策下一步操作。
l 试提升后，提供各点受力、结构总重量、各点提升高度等数据。
（4）、空中停滞
提升离地后，空中停滞24小时。悬停期间，要定时组织人员对结构进行观察。有关各方也要密切合作，为下一步作出科学的决策提供依据。
4、正式提升
（1）、试提升后，观察后若无问题，便进行正式提升；
（2）、正式提升过程中，记录各点压力和高度；
[注]正式提升，须按下列程序进行，并作好记录：
l 操作：按要求进行加载和提升；
l 观察：各个观察点应及时反映测量情况。
l 测量：各个测量点应认真做好测量工作，及时反映测量数据；
l 校核：数据汇交现场施工设计组，比较实测数据与理论数据的差异；
l 分析：若有数据偏差，有关各方应认真分析；
l 决策：认可当前工作状态，并决策下一步操作。
（3）、提升注意事项
l 考虑到控制系统下降的风险较大，提升结束位置应稍微低于理论标高，就位时再作进一步的精确调整；
l 应考虑突发灾害天气的应急措施；
l 提升关系到主体结构的安全，各方要密切配合；每道程序应签字确认。
十四、液压提升系统试验大纲
1、前言
为确保澳门东亚运动会体育馆结构安装工程钢结构主桁架整体提升工程顺利实施，在设备正式启用之前，参照实际工况，在试验台上进行全面的设备性能考核。在确认设备正常以后才能进场安装就位。所有的进场设备都要经过试验，并作好记录备查。
试验内容参照中国液压缸出厂试验标准，(JB／JQ20302—88)，结合实际工况的要求，适当进行增删。对过去经过实际使用确己证明设备性能有保障的项目，本次试验不再重复。
2、试验回路
油缸试验采用液压加载，试验回路见图7。所用仪表精度不低于液压测试C级精度的要求。
3、试验项目
（1）、空载试验
序号
项目名称
试验目的
试验方法
试验要求
1

功能检验

验证系统及诸
元件动作的正
确性
油缸置于地面，并与泵
站相联，用手控使油缸
完成全部动作
各种功能和动作均符合设计要求
2

空载压力测定

1．测量油缸的
最低启动压
力
2．测量系统压
力损失

1．逐步提高供油压力，
记录活塞启动时的
压力
2．在伸缸与缩缸时间
接近实际工作要求
情况下，用压力表
测定泵出口压力与
油缸进口压力
空载压力损失油
缸不大于额定压力5％。
泵站压力损失不
大于额定压力
10％

3

油缸泄漏
检测

测定油缸的内
外泄漏

油缸一腔进油，升压至
25MPa(锚具缸5MPa)
保压5分钟，从另缸一
腔油口测定泄漏量
不得有明显内
漏和外漏

（2）、负载试验
序号
项目名称
试验目的
试验方法
试验要求
1

满负载试验

检验系统满负载工作时的性能
液压加载，使油缸工作压力为25Mpa(相当于 KN)，按实际工作要求循环工作
1． 每台油缸和泵站必须试验；
2． 工作总行程上升和下降3米
2

耐久性考核

检验系统满负载工作时的可靠性
按满负载试验方法进行

1． 抽查2个油缸；
2． 行程累计上升60米和下降2米；
3． 性能不得有明显变化；
3

同步试验

检测系统的自动操作性能
采用4个油缸提升，每个负载700KN。分别由四组控制系统控制，模拟实际工况的自动操作和顺控操作功能
1． 能顺利完成自动和顺控操作；
2． 同步误差在规定范围内；
4

耐压试验

检验油缸超载承受能力
将油缸伸出不到底的情况下，大腔加栽到31.25Mpa,保压5分钟
全部零件不得有损坏或永久变形现象

（3）、应急试验
序号
项目名称
试验目的
试验方法
试验要求
1

油管破裂

在油管破裂情
况下保证系统
安全
荷重提升过程中，系
统突然失压，观察系
统闭锁情况
荷重能自动停
止

2

手动误操作

手动误操作对
系统安全性影
响
在油缸工作时经过手
动开关误操作夹片

误操作能自动
闭锁，不影响
系统安全
3

抗电磁干扰

检测在电磁波
干扰情况下系
统工作可靠性
系统工作时人为产生
电磁干扰，观察系统
工作情况
电磁波不能影
响系统工作

4

断电安全性

检测突然停电
后的安全性
提升过程中突然去掉
电源，观察系统安全性
提升停止、不
失控

十五、提升系统固定锚支架计算书
澳门东亚运动会体育馆结构安装工程钢结构主桁架是大跨度结构，根据施工工艺要求，其主桁架采用整体提升工艺。根据现场施工工艺条件，需要使用200吨和350吨总计两种规格的提升油缸。提升固定锚支架需要牢固地与被提升的桁架连接，作为安放提升系统固定锚的支座。当然，为适应不同油缸规格，需要设计相应的两种支架。本计算书就是针对该结构进行的校核，主要验算支架结构的强度和焊缝强度。支架结构的强度分析利用大型有限元程序ANSYS完成的，该有限元系统是国际上领先的有限元分析系统之一，在国际国内得到广泛应用并率先经过了ISO9000质量认证，具有多种分析计算功能和强大的前后处理功能，其计算精度和可靠性是得到国际公认的。由于焊缝应力极其复杂，没有可靠的电算软件，根据实际条件，焊缝验算是手工计算。
1、计算条件
（1）、支架制造材料
支架采用Q345钢材制造，弹性模量E=2.05´105MPa，泊松比m=0.29，密度r=7.85´105kg/mm3。虽然该钢材名义屈服应力ss=345MPa，但因为需要承受很大的集中力，支架都采用厚钢板制造。为了防止出现材料偏析等缺陷，母材的设计许用应力取下限[s]=210MPa。贴角焊缝的许用应力[th]=~ =120~150MPa，具体取值将由工艺条件确定，如果能对焊缝做精确检查许用应力能够适当提高，反之则只能取下限。
（2） 、载荷
两种地锚支架分别支持200吨和350吨地锚，考虑重量和重心计算误差以及地锚卸载受力不均等因素，支架设计载荷分别取250吨和400吨。由于提升油缸动作平稳，不考虑起升冲击系数。
2、计算模型
支架结构用钢板焊接而成，考虑到受力特征其在实际计算离散为板壳单元，在ANSYS中对应的单元是SHELL63单元。单元的板厚与实际板的厚度相对应。
支架底板中心开孔供钢绞线穿过，而地锚则经过垫板作用于支架底板上。考虑到结构变形很小，能够认为提升载荷经过垫板均匀地作用于支架上。因此,根据提升载荷和支架受压面积计算出均布压力，将该压力施加到底板的受压面上。
地锚支架的吊耳经过高强度螺栓与被提升的机库屋盖相连接。为了保证连接可靠并避免出现局部偏心载荷，使用了双连接面的形式。吊耳两面都有连接板将吊耳夹在中间，两者间构成两个高强度螺栓连接的摩擦面。因为由两连接板和吊耳构成的高强度连接具有较大的高度，能够认为吊耳在三个方向的位移很小。因此在计算模型中支架的位移边界条件就是限制吊耳在三个方向的位移。
两个支架的具体计算结果分析见下面。
3、计算结果及分析
（1）、350吨支架有限元计算：
350吨支架有限元模型和边界条件见图8。模型全部用SHELL63单元建立，总计个单元7902，7865个节点。应力分布情况见图9。由图可知支架结构的最大应力为180.5MPa，位于连接底板和纵筋连接处。

图8 350吨支架计算模型及边界条件

图9 350吨支架应力分布(单位MPa)

图10 350吨支架位移分布(单位mm)
图10则是350吨支架在载荷作用下的位移情况，可见结构在载荷作用下位移不大。
（2）、200吨支架有限元计算：
200吨支架有限元模型和边界条件与图8相同。模型全部用SHELL63单元建立，总计6086个单元，6050个节点。

图11 200吨支架应力分布(单位MPa)

图12 200吨支架位移分布(单位mm)
应力分布情况见图11。由图可知支架结构的最大应力为188.6MPa，位于连接底板和吊耳的连接处。
图12则是200吨支架在载荷作用下的位移情况，可见结构在载荷作用下位移不大。
4、焊缝计算
虽然支架的各条焊缝均开坡口焊接，但考虑到焊接缺陷等因素，在验算焊缝强度时都按照贴角焊缝对待。在支架的全部焊缝中，以底板和吊耳连接的焊缝最为重要，因为它直接将吊耳上的载荷传递到锚具上。
贴角焊缝的应力状态非常复杂，工程中一般按照名义计算剪应力来计算焊缝静强度：

其中，Q为剪力，df=0.7hf为贴角焊缝计算厚度，hf为焊角高度，M为作用在焊缝上的弯矩，Wf为焊缝计算截面的抗弯模量。lf为贴角焊缝计算长度。
1、 350吨支架焊缝计算
假设连接底板和耳板传递纯剪力，则贴角焊缝应力计算如下：
hf=40mm, df=0.7hf=28mm, lf=760-10=750mm, Q=350t
(MPa)
实际上连接底板和耳板之间不但传递剪力，而且由于载荷偏心还存在较大的弯矩。可是计算的困难在于上下两块底板间传递的载荷分配情况不明，而且需要将由弯矩产生的应力和剪应力产生的剪力合成，另外焊缝上应力并非均匀分布。因此需要根据有限元的计算结果进行进一步分析。底板与耳板间的焊缝合成应力见图13。

图13 350吨支架耳板焊缝部位应力
由图13知局部的焊缝应力较大，超过了贴角焊缝的许用应力，但小于对接焊缝的许用应力。因此耳板和底板的焊接是关键焊缝，必须双面开坡口，保证足够的焊缝高度，并进行严格的探伤，从而保证其连接强度。
2、 200吨支架焊缝计算
假设连接底板和耳板传递纯剪力，则贴角焊缝应力计算如下：
hf=30mm, df=0.7hf=21mm, lf=600-10=590mm, Q=250t
(MPa)
实际上连接底板和耳板之间不但传递剪力，而且由于载荷偏心还存在较大的弯矩。可是计算的困难在于上下两块底板间传递的载荷分配情况不明，而且需要将由弯矩产生的应力和剪应力产生的剪力合成，另外焊缝上应力并非均匀分布。因此需要根据有限元的计算结果进行进一步分析。底板与耳板间的焊缝合成应力见图14。

图14 200吨支架耳板焊缝部位应力
由图14知局部的焊缝应力较大，超过了贴角焊缝的许用应力，但小于对接焊缝的许用应力。因此耳板和底板的焊接是关键焊缝，必须双面开坡口，保证足够的焊缝高度，并进行严格的探伤，从而保证其连接强度。

十六、提升系统固定锚支架图纸
图15~图20分别是200吨和350吨固定锚支架制造图纸。