悬臂支架计算.doc

第 二 分 册 淮固大桥0＃悬臂支架 复 核 计 算 目 录 一、支架结构及其布置 1 二、计算条件 3 2.1、计算载荷 3 2.2、材料属性 3 2.3、许用应力 3 三、计算分析 4 四、预埋件验算 9 4.1、纵向直撑与桥墩预埋件联接 10 4.2、横向直撑与桥墩预埋件联接 14 4.3、斜撑与桥墩预埋件联接 15 五、优化改进建议 19 5.1、改进后应力分布情况 19 5.2、改进后预埋件验算 24 六、总结 27 河南淮固0＃块支架结构计算 一、支架结构及其布置 支架布置如下图1.1所示，其在水平面内，主要由：横向横梁、横向直撑、纵向横梁、纵向直撑组成。其中，在横梁上铺设面板，承受并传递载荷。横梁均采用I36a工字钢，纵向直撑为2*I40b工字钢，横向直撑采用I40b工字钢。 在每个直撑下面安装斜撑，斜撑均采用I40a工字钢。直撑和斜撑均焊接在桥墩预埋件上。 图1.1 支架俯视图 图1.2 支架A-A截面视图 图1.3 支架B-B截面视图 图中的坐标方向与有限元模型中方向一致。 二、计算条件 2.1、计算载荷 砼自重：26 kN/m3 人群及施工载荷：1.5 kN/m2 振捣载荷：2 kN/m2 内模板载荷：120kg/m2 外膜及脚手架载荷：120kg/m2 风载荷：0.5 kN/m2 (按13.6m/s风速计算，假设风载荷垂直向下) 支架系统自重：模型中自动计入，按7.85t/ m3带入计算 2.2、材料属性 钢的材料特性：弹性模量E=2.06×102 GPa 泊松比μ＝0.3 密度ρ＝7850 kg/m3 2.3、许用应力 Q235：[σ]＝170 MPa [τ]=100 MPa 承压应力： [σj]＝240 MPa 三、计算分析 经过手工计算，作用在支架上的载荷包括：1、0＃块梁段，除桥墩上方外，混凝土载荷为3186820N；2、人群、施工、模板，振捣及风载荷，共647020N；3、支架模型自重约461000N。共有载荷4294840N左右。 根据实际情况，将载荷分区域施加在工字型横梁的不同位置，采用梁单元建立有限元模型，如下图3.1所示： 图3.1 支架结构梁单元模型 计算得到总体等效应力如下图3.2所示： 图3.2 支架总体等效应力图 总体最大等效应力值94.67MPa，发生在纵向横梁悬臂伸出的起始位置。 计算得到总体变形如下图3.3所示： 图3.3 支架总体变形图 最大变形发生在纵向横梁悬臂端的最远位置，最大位移为18.48mm。 支架横梁等效应力及其变形分别如下图3.4、3.5所示： 图3.4 支架横梁等效应力图 图3.5 支架横梁变形图 横梁上最大等效应力处为总体最大应力处，最大应力值为94.67MPa，横梁最大变形处为总体最大变形处，最大变形18.48mm（图3.5），最大应力和最大位移均发生在纵向横梁上。 支架直撑等效应力及其变形分别如下图3.6、3.7所示： 图3.6 支架直撑等效应力图 图3.7 支架直撑变形图 直撑最大等效应力值为64.09MPa，直撑最大变形为1.83mm，最大应力和最大位移均发生在纵向直撑上。 支架斜撑等效应力及其变形分别如下图3.8、3.9所示： 图3.8 支架斜撑等效应力图 图3.9 支架斜撑变形图 斜撑最大等效应力值为60.79MPa，斜撑最大变形为1.42mm，最大应力和最大位移均发生在靠外边的纵向斜撑上。 以上分析可以看出：支架所受的最大等效应力为94.67MPa，最大变形18.48mm，结构强度和刚度满足要求。 .1、改进后应力分布情况 其总体受力如下图4.1所示： 图4.1 改动后支架总体等效应力情况 图4.2 改动后支架总体变形情况 原总体最大等效应力值94.67MPa，发生在纵向横梁悬臂伸出的起始位置。最大变形发生在纵向横梁悬臂端的最远位置，最大位移为18.48mm。 现总体最大等效应力为94.64MPa，最大位移18.81mm，位置均不变。 图4.3 改动后支架横梁总体等效应力情况 图4.4 改动后支架横梁总体变形情况 原横梁上最大等效应力处为总体最大应力处，最大应力值为94.67MPa，横梁最大变形处为总体最大变形处，最大变形18.48mm，最大应力和最大位移均发生在纵向横梁上。 现横梁最大等效应力及最大变形与原来相近，这是因为，载荷及其位置无变化，且横梁的大小和位置也未改变。 图4.5 改动后支架直撑等效应力情况 图4.6 改动后支架直撑变形情况 原直撑最大等效应力值为64.09MPa，最大变形为1.83mm，最大应力和最大位移均发生在纵向直撑上。 现直撑最大等效应力80.93MPa（图4.5），最大变形2.46mm（图4.6），最大值位置不变。这里直撑的数目发生了改变，影响较