0 引言
门式起重机是一种搬运大型物料的起重设备，广泛用于国民经济的各个部门，在现代化生产中占有重要地位。随着门式起重机的使用范围越来越广，对其安全性能和力学性能也越来越重视。目前市场上的门式起重机中主梁大多采用平直主梁结构，很少采用其他新型主梁结构形式。下承式拱桥随处可见，因为这种梁-拱组合体系同时具备受弯和承压的特点而广泛应用。其结构的主要优点是利用梁的受拉，来抵消拱在竖向载荷下产生的水平推力。本文依据下承式拱桥的受力特点，参照该桥梁的结构形式，提出了一种新型弧弦主梁结构，并利用ANSYS对改进后的主梁进行力学分析。
1 新型弧弦主梁的结构模型
新型弧弦主梁(以下简称新型主梁)的结构设计，就是在原来传统主梁的基础上，加设一弧形梁，中间通过焊接连杆与平直梁连接。理论上，这种新型主梁可以利用平直梁的受拉来抵消弧在小车竖向载荷作用下产生的水平力，与传统主梁相比，减小了在竖向载荷的作用下产生的最大应力和应变。
2 有限元建模
2.1 主要参数
该门式起重机的跨度为22.5m，额定起升量Pg=30t，小车的轮距3.6m，两相邻大隔板的间距1.5m，隔板厚度0.006m。腹板的高度H=1.3m，两腹板的间距B=0.5m，腹板的厚度t3=0.006m，上下盖板的厚度t1=t2=0.016m。
2.2 模型建立与网格划分
在ANSYS前处理模块中分别设置分析类型、单元种类、实常数以及材料参数。在本文中主要采用SHELL63单元和BEAM188单元。SHELL63具有弯曲和薄膜能力，且该平直梁板材的长度不小于其厚度的10倍，应选用SHELL63单元。弧形梁和起连接用作的连杆采用BEAM188单元，该单元适用于应力强化部分，符合弧形梁和接连杆的实际受载情况。建模过程中采用自下而上的方法，通过依次创建关键点、线、面等单元达到最终的建模效果。
2.3 边界条件的设置和危险工况选择
实际情况中，该主梁与端梁是搭接相连的，所以把主梁左右两端的面上都加上全约束，这样能比较真实地模拟出主梁与端梁的连接。
根据理论力学和门式起重机工作的实际情况，能够确定小车满载制动，置于跨中时，主梁的应变和所受应力值最大，此状态为门式起重机的最危险工况，应该着重分析。为了使起重机正常、安全地工作，起重机主梁结构应该满足强度和刚度的要求。对此类门式起重机应按强度计算载荷-第二类载荷，即起重机按工作状态最大载荷进行强度计算，应选取可能出现对主梁最不利的载荷组合。
4 结论
通过对起重机主梁结构改进前后的静力分析结果的对比，发现新型主梁结构的应力、应变较结构改进之前的应力、应变有所减小。进一步证明了这种新型弧弦主梁结构形式不仅改善了应力、应变的大小和分布状况，并且有很大的设计余量，在符合设计的前提下，可以对主梁的尺寸优化，达到节约钢材、降低制造成本的目的，更为起重机的轻量化发展和主梁的新式结构设计提供了参考。
