某跨海大桥施工承台桩靴的结构分析与优化.pdf

维普资讯 第 27卷 第 5期 武汉理工大学学报(考垩裂差) Vo1．27 No．5 2003年 10月 JournalofWuhanUniversityofTechnology Oct．2003 (TransportationScience8LEngineering) 某跨海大桥施工承 台桩靴 的结构分析与优化 吕运冰 彭泽军 (武汉理工大学交通学院 武汉 430063) 摘要；采用大型有限元分析软件 ANSYS5．7对工程实际问题——某跨海大桥施工承台桩靴结构 ， 进行了有限元建模和计算分析，指出原设计方案会在顶板和底板产生比较大的应力和位移 ，不能 满足工程实际的需要 ．利用 ANSYS 自带的优化求解器 DesignOpt对结构进行 了优化 ，得到优化 后 的结构尺寸 ．并为 同类结构分析提供 了参考． 关键词 ：桩靴 ；结构分析 ；有限元 ；优化 中围法分类号 ：O39；TBI2 为 了建造桥墩 ，施工单位需要在海面上搭建 12mm．板材料为 Q235钢 ，有关材料参数如下 ． 临时施工承 台，由4个深入海底泥滩 的桩支撑．由 屈 服 强 度 Os一235MPa；极 限 强 度 crb一 于海底淤泥基础承载能力很差 ，故在桩底部设计 500MPa；弹性模量 E=2．06×10MPa；泊松 比 一 个钢结构 的 “靴子”，以增大与海底 的接触面积． 1／0．3；质量密度 P一7．8×10。kg／m。． 桩靴底部处于海水水深 20m 处 ，确保桩靴 的强 该桩靴结构 ，受到 3种载荷 的作用 ：其一 ，水 度和稳定性是一个很重要 的问题．工程完工后为 压 的作用 ；其二 ，上部结构传递过来 的承 台的压 了不致于对今后 的航道和环境产生影 响 ，还 需拆 力 ；其三 ，结构的 自重． 除承 台，并移到另一处重新组装使用 ，为此施工单 ＼／ 20筋肋 位设计了一个带 吊耳 的桩靴结构 ，安置在桩底部． 壬l000 厂 对 于桩靴这种非常规结构 ，还 没有具体 的设 5—顶_扳}＼I＼ 《 计规范 ，施工单位采取经验设计 ，由于对这种结构 l’王复舒f＼ 、J’ ＼ 的设计参数统计规律缺乏了解 ，设计存在很大盲 目性和主观性 ，要么部分构件尺寸偏大造成资源 浪费和成本提高 ，并使重新拆 除安装 困难 ；要么部 ＼ ／ ， 分结构强度 、刚度不足造成 隐患．所以对该结构进 I490 140014001 1020 1400t4001490I 行分析和优化是很有必要 的． 图 1 桩靴立面 图 桩靴结构的有限元计算 1．2 桩靴结构 的有 限元建模 1．2．1 基本假设和简化 1)由于桩靴结构具有严格的对称性