多管式烟囱钢内筒安装吊装平台可靠性分析

1 某电厂烟囱吊装平台简介 该平台主要由2根GL701大梁、1根GL702托梁以及4根GL703搁置梁组成,各梁均采用符合规范的Q345B号钢。各梁采用焊接工字形钢(GL701长14385mm,翼缘宽700mm,厚50mm,腹板高1200mm,25mm;GL702长16460mm,翼缘宽400mm,厚40mm,板高1000mm,25mm),GL703为箱梁,另行设计。为了在安装完第1只钢内筒后,可将GL703拆出并安装到另一侧进行第2支钢内筒的吊装,将其临时焊接在GL701,GL702梁的上平面。GL701与GL702构成交叉梁系,端部支承于外筒壁预留孔洞处。根据其实际工作条件,对该结构进行简化,建模时只考虑一侧有GL703承受偏载的工况,只建立GL701与GL702的模型,略去GL703。 2 平台可靠性分析具体过程 基于ANSYS的可靠性分析具体过程如下: (1)初始化设计变量。将构件尺寸、材料强度和设计荷载等变量参数化并赋初值。 (2)建立有限元模型。选用单元类型BEAM189并定义相关实常数、指定材料属性、划分网格。在弹性范围内进行分析,只需输入弹性模量2106e11MPa、泊松比013和密度7850kg/m3即可。 (3)加载。施加位移约束及等效荷载。在GL701,GL702端部施加全固定位移约束;液压提升装置及其系统布置在GL703的中心处,因此将等效集中设计荷载的一半施加于GL703与GL701,GL702接触处相应的节点上。 (4)求解及后处理。进行有限元分析求解,将工程技术人员最为关注的等效应力、结构变形等以图形的方式进行输出,便于设计及施工人员对结构的变形和受力状况进行分析对比。为简便起见,本文仅提取结构最大竖向变形DMAX作为输出变量;输出完整的命令文件,将其作为PDS组件的输入文件。 (5)进入PDS。定义输入变量及其所服从的概率分布函数,如表1所示。 (6)进行单机求解。选择分析工具、指定抽样方法以及迭代次数,通过重复执行分析文件来求取所需的结果。 (7)输出可靠性分析结果。绘制最大变形概率分布函数曲线图,进行灵敏度分析等。 3 平台可靠性分析计算结果 (1)DMAX抽样过程所示,结构的竖向最大变形DMAX的均值随循环次数的变化规律曲线收敛,表明模拟次数已经足够。 (2)DMAX的失效概率累积分布函数曲线所示,置信度为95%,通过此图可确定结构的失效概率。吊装平台的结构功能即用于承受吊装荷载,为保证钢铰线在竖直方向的偏转角度较小,则必须对钢梁的允许挠度加以规定。结合相关规范和设计标准,钢梁的最大允许变形取为[DMAX]=L/1500。 则结构的极限功能状态函数为:Z=[DMAX]-DMAX。根据结构特点及实际工程经验,当失效概率小于5%时,结构可以正常工作,可得结构最大变形小于10181mm即是可靠的。 (3)DMAX灵敏度分析所示,由也可以直观的看到随机输入变量与最大变形的相关程度。与DMAX关系最密切的随机变量是弹性模量和荷载这2个量,对DMAX影响程度最大的因素是荷载,弹性模量次之。