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摘要：通过RFEM有限元受力分析工具对公共交通型的自动扶梯桁架现场数字化模型进行受力分析计算，分析桁架每个构件的受力与材料理论受力的比例，确定各区位构件选材是否合适和主体机构稳定性。
关键词：自动扶梯；有限元受力分析；桁架；受力分析
1.1 引言
近年来中心城市群的迅速崛起，公共交通型重载扶梯在机场、铁路、轨道交通等人流密集地区得到了广泛地应用，为快速输送人员的作出较大贡献。但自动扶梯的桁架设计尚存在一些不足之处，主要表现是外形笨拙，存在较大自重，造价成本高昂，现场安装施工难度大等现象。随着技术的进一步发展，各生产厂家为有效缓解自动扶梯桁架的大自重，降低成本，美化结构外形，不断优化结构设计，在确保使用安全性的同时不断提高市场竞争力。本文针对这一现象，结合RFEM有限元受力分析工具对公共交通型的自动扶梯桁架现场数字化定型作简要描述。
1.2 技术内容
1.2.1 技术流程
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图1.2-1 技术流程图
1.2.2 关键技术流程
1）准备阶段：通过审阅相关图纸，了解电扶梯分布结构，核对扶梯位置和编号，确保一致无误。
2）现场勘察测量：通过全站仪等测量设备，精确测得扶梯井道的相关土建数据：跨距L，提升高度H，角度α以及中间支撑间距L1、L2等。
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图1.2-2 扶梯土建勘察测量示意图
3）数据分析
将测量获得的相关数据初步核对设计图纸是否符合设计要求，若相差不大则可以将相关数据录入RFEM有限元分析软件，计算分析并设计桁架结构选型。
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图1.2-3 RFEM有限元受力分析基本参数示例图
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图1.2-4 RFEM有限元受力分析结论
从上述分析结果可以得出三个位置（上、中、下）的垂直支撑力均小于设计载荷，额定载荷下大梁的最大法向力也远低于最大容许值，最大垂直扰度、设计比和全面稳定性也均小于临界值，结论为符合所有计算标准，最大值为0.94。
a）抗断裂安全系数计算
利用fu/fy=1.5和设计荷载倍增系数（1.35+1.5）/2=1.425的关系，可以计算出所有构件的整体抗断裂安全系数。
抗断裂安全（构件）=1.5*1.425*1/0.94（最大设计比）=2.27。
类似的，可以计算出防止桁架接头关节断裂的安全性。然而，由于接头的位置在这一点上是暂时未知的，因此假设该位置位于受力最大的位置（在实际情况下，接头断裂的整体安全性可能更高）抗断裂安全性（接头）=2.00（接头抗断裂安全性）*1/0.30（最大设计比）=6.57，因此，抗断裂总体安全性至少是2.27。
b）全面稳定性比例计算
根据EN 1993-1-1第6.3.4章的一般方法：
•受力分析的部件为自动扶梯后壁，具有平面内荷载。
•弹簧横向支撑单个框架，以模拟与下半部分的连接。
•特征值计算给出了αcr，op的结果。
•αult，k最小的构件被认为是最关键的构件。
输入数据以计算换算系数为0.32<1：
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图1.2-5 全面稳定性计算图
c）计算构件的设计比例
通过计算每一个桁架构件的设计比例可以看出第29号构件的设计比例最高，也就是受力最大，但也仅达到最大设计值的69%，符合安全要求，29号结构件的选型符合。
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图1.2-6 设计比例计算表部分截图
d）桁架结构
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图1.2- 7 桁架结构构件示意图
e）桁架各构件结构的设计受力比例
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图1.2-8 桁架结构构件受力设计比例色示图
通过色示图颜色深浅可以看出最深颜色为29号构件，与设计比例统计表中数据一致，受力分析通过。
1.3 技术指标
通过分析桁架每个构件的受力与材料理论受力的比例，确定各区位构件选材是否合适和主体机构稳定性。如超出所选型材的设计值则可以调整桁架型材主结构模型，变化材料选型或者调整土建井道参数使等得自动扶梯安全标准不降低的情况下具备低自重、高性能、运行安全稳定的优点。
1.4 结语
通过采用RFEM有限元受力分析工具对扶梯桁架进行计算，能在软件中直接反映出桁架各个部位的受力情况，相对以往的受力分析计算，具体更高的计算精度，计算结果更为可靠，同时在徐州地体1、3号线的实施过程中应用效果良好。
参考文献：
[1]《欧洲钢结构设计规范》（EN 1993-1-1（2005））
[2]《欧洲热轧结构钢产品 第二部分：非合金结构钢的技术交货条件》（EN 10025-2：2004）
[3]秦太验，徐春晖，周喆编著《有限元法及其应用》【M】.北京：中国农业大学出版社，2011.