MSS32移動模架造橋機結(jié)構(gòu)有限元計算報告

1、mss32移動模架造橋機結(jié)構(gòu)有限元計算報告山東博瑞路橋技術(shù)有限公司2006 年 3 月- 10 -目 錄1、mss32移動模架造橋機結(jié)構(gòu)強度、剛度和主梁穩(wěn)定性計算1.1 上部支架有限元計算模型1.2 mss32移動模架造橋機結(jié)構(gòu)強度與剛度計算1.3 中間跨及尾跨澆注時移動模架造橋機的剛度計算1.4 主梁穩(wěn)定性計算2、移動模架造橋機縱移過程中前鼻梁的強度與剛度分析2.1 前鼻梁最不利工況（彎矩最大）有限元計算模型（2.1 前鼻梁最不利工況（抗剪切）強度與剛度計算3、模板橫梁結(jié)構(gòu)強度與剛度計算 3.1 正常墩模板橫梁結(jié)構(gòu)強度與剛度計算 3.2 11米寬斜墩模板橫梁結(jié)構(gòu)強度與剛度計算4、前支撐橫梁結(jié)

2、構(gòu)強度與剛度計算 4.1 前支撐橫梁有限元計算模型4.2 前支撐橫梁結(jié)構(gòu)強度與剛度計算5、中吊點橫梁結(jié)構(gòu)強度與剛度計算 5.1 中吊點橫梁有限元計算模型 5.2 中吊點橫梁結(jié)構(gòu)強度與剛度計算6、c形梁橫移吊梁結(jié)構(gòu)強度與剛度計算 6.1 c形梁橫移吊梁合模結(jié)構(gòu)強度與剛度計算 6.2 c形梁橫移吊梁開模結(jié)構(gòu)強度與剛度計算7、牛腿結(jié)構(gòu)強度與剛度計算7.1 合模澆注牛腿結(jié)構(gòu)強度與剛度計算7.2 開模行走牛腿結(jié)構(gòu)強度與剛度計算 1、 mss32移動模架造橋機強度、剛度和主梁穩(wěn)定性計算mss32移動模架造橋機主要由內(nèi)外模板、主梁、前鼻梁、模板橫梁、前橫梁、中吊點橫梁、c形梁、前、后小車、液壓千斤頂?shù)炔糠纸M

3、成。由于模板橫梁由主梁內(nèi)千斤頂支撐，故在有限元計算時將整個結(jié)構(gòu)分為上部支架和模板橫梁分別進行計算。有限元軟件采用大型通用軟件ansys進行模擬計算。1. 1上部支架有限元計算模型mss32移動模架造橋機上部支架部分由內(nèi)外模板、主梁、前鼻梁、模板橫梁和螺旋頂?shù)冉M成。在有限元建模時，由于主梁橫梁與主梁通過四個螺旋頂連接，且四個螺旋頂各承擔主梁橫梁上的1/4荷載，可將內(nèi)外模板及混凝土作為外載荷加在主梁橫梁的計算模型上，再將其傳遞給螺旋頂?shù)牧η蟪觯ù瞬糠钟嬎阋娭髁簷M梁計算），并將其作為上部支架部分的外荷載，主梁用板殼元來模擬，將鼻梁、主梁橫梁均采用空間梁單元來模擬，共劃分板殼元49484個，梁單元68

4、8個，節(jié)點94512個。1.2 mss32移動模架造橋機起始跨、尾跨結(jié)構(gòu)強度與剛度計算 該工況為澆注首跨、尾跨時的工況，澆注混凝土全長為32.72m。上部支架有限元計算模型見圖1-1和圖1-2，分別為總變形和凈變形計算模型。有限元計算結(jié)果如下：上部支架在自重和澆注混凝土共同作用下的總變形云圖見圖1-3，在澆注混凝土作用下的凈變形云圖見圖1-4。豎向應變詳細數(shù)值見附表5。主梁最大總撓度為19.89mm，主梁最大凈撓度為19.22mm，位于第主梁跨中處。施加荷載見附表1和2主梁在設(shè)備自重和混凝土共同作用下的von mises應力云圖見圖1-5主梁最大應力為： 位于主梁前支點的內(nèi)側(cè)腹板上。由于主梁采

5、用q345b焊接而成，其材料的，故主梁滿足強度要求。鼻梁由于為自由狀態(tài)，其桁架受力很小。1.3 移動模架造橋機中間跨強度與剛度計算中間跨澆注時上部支架的總變形和凈變形有限元計算模型見圖1-6和圖1-7，上部支架在設(shè)備自重和澆注混凝土共同作用下的總變形云圖見圖1-8，在澆注混凝土作用下的凈變形云圖見圖1-9。詳細數(shù)值見附表6。主梁最大總撓度為48.41mm，主梁最大凈撓度為41.26mm，位于主梁跨中處。施加荷載見附表3和4。主梁在設(shè)備自重和混凝土共同作用下的von mises應力云圖見圖1-10主梁最大應力為： 位于主梁前支點的內(nèi)側(cè)腹板上。由于主梁采用q345b焊接而成，其材料的，故主梁滿足強

6、度要求。鼻梁由于為自由狀態(tài)，其桁架受力很小。1.4主梁穩(wěn)定性計算用ansys軟件的屈曲穩(wěn)定性計算模塊進行主梁整體穩(wěn)定性計算。由于移動模架造橋機的結(jié)構(gòu)具有對稱性，同時鼻梁的重量相對于主梁重量較小，所以只取單根主梁進行穩(wěn)定性計算。有限元計算模型見圖1-11，將設(shè)備自重和混凝土作為集中外載荷加在螺旋頂上，通過計算得主梁失穩(wěn)變形見圖1-12，一階失穩(wěn)處主梁跨中處腹板上，一階特值為：2.97，主梁可滿足穩(wěn)定性要求。2、移動模架造橋機縱移過程中前鼻梁的強度分析2.1前鼻梁最不利工況(彎矩最大) 強度計算當鼻梁根部彎矩最大時的有限元計算模型見圖2-1，鼻梁的von mises應力云圖見圖2-3，最大應力為，

7、大應力點位于最靠近主梁的鼻梁斜撐上。由于鼻梁采用型材焊接而成，其材料的，故鼻梁根部存在最大彎矩時滿足強度要求。2.2前鼻梁最不利工況（抗剪切）強度計算當鼻梁根部存在最大剪切時的計算模型見圖2-2，鼻梁的von mises應力云圖見圖2-4，最大應力為，大應力點位于最靠近主梁的鼻梁下弦桿腹板上。由于鼻梁采用型材焊接而成，其材料的，故鼻梁根部抗剪切時滿足強度要求。3、模板橫梁強度與剛度計算 每組主梁橫梁通過4個螺旋頂與主梁連接，可保證混凝土及模板等的自重荷載對稱傳到主梁上，所以可將橫梁系統(tǒng)單獨建立有限元計算模型。3.1 正常墩模板橫梁結(jié)構(gòu)強度與剛度計算有限元計算模型中共劃分板單元4598個，梁單元

8、4個，節(jié)點4966個，通過分析可知第3根橫梁受力最大，有限元計算模型見圖3-1。通過有限元計算分析可得，橫梁的變形云圖見圖3-2所示，橫梁垂向最大總變形7.42mm。橫梁的von mises應力云圖見圖3-3,最大應力為，位于橫梁支點上方開孔的倒角位置。由于橫梁采用q345，其許用應力，故橫梁強度可滿足要求。3.2 11米寬斜墩模板橫梁結(jié)構(gòu)強度與剛度計算有限元計算模型見圖3-4。通過有限元計算分析可得：橫梁垂向最大總變形13.59mm，見圖3-5。橫梁的von mises應力云圖見圖3-6,最大應力為，位于橫梁開孔的倒角位置。由于橫梁采用q345，其許用應力，故橫梁強度可滿足要求。4、前支撐橫

9、梁結(jié)構(gòu)強度與剛度計算4.1前支撐橫梁有限元計算模型前支撐橫梁用空間梁單元模擬，有限元計算模型見圖4-1。模型中共劃分空間梁單元1329個，節(jié)點2559個。4.2前支撐橫梁結(jié)構(gòu)強度與剛度計算移動模架造橋機過孔時，當牛腿前移至前支撐橫梁位置時，前支撐橫梁承受牛腿自重荷載p=640kn。計算結(jié)果如下：前支撐橫梁垂向變形云圖見圖4-2，豎向最大總變形為12.49mm。此值對主梁的扭轉(zhuǎn)影響較小，故剛度滿足要求。前支撐橫梁von mises應力云圖見4-3，最大應力為：，位于油缸支撐處的槽鋼上。由于支撐位置型鋼的，故前支撐橫梁強度滿足要求。5、中吊點橫梁強度與剛度計算5.1中吊點橫梁有限元計算模型中吊點橫

10、梁采用板單元來模擬，有限元計算模型見圖5-1，模型中共劃分板殼元13397個，梁單元2個。5.2中吊點橫梁強度與剛度計算 選取最危險工況計算，取中吊點橫梁最大受力，計算結(jié)果如下：中吊點橫梁垂向變形云圖見圖5-2，最大豎向變形為11.17mm，故剛度滿足要求。中吊點橫梁von mises應力云圖見圖5-3，最大應力為：，位于千斤頂支撐處的腹板上。由于前支腿用q345焊接而成，故滿足強度要求。6、c形梁橫移吊梁結(jié)構(gòu)強度與剛度計算6.1 c形梁橫移吊梁合模結(jié)構(gòu)強度與剛度計算c形梁采用板單元來模擬，有限元計算模型見圖6-1，模型中共劃分板殼元21817個，桿單元1個。節(jié)點21161個。在合模位置時取c

11、形梁最大受力，計算結(jié)果如下：c形梁von mises應力云圖見圖6-2，最大應力為：。位于吊桿支撐板的腹板上。由于前支腿用q345焊接而成，故滿足強度要求。6.2 c形梁橫移吊梁合模結(jié)構(gòu)強度與剛度計算在開模行走時，c形梁最大受力，計算結(jié)果如下：c形梁von mises應力云圖見圖6-3，最大應力為：。位于吊梁腹板的弧線位置。由于前支腿用q345焊接而成，故滿足強度要求。7、牛腿結(jié)構(gòu)強度與剛度計算7.1 合模澆注牛腿結(jié)構(gòu)強度與剛度計算牛腿有限元計算模型見圖7-1，有板單元模擬，共劃分單元8072個，桿單元14個，節(jié)點7763個。取單邊主梁及混凝土對牛腿作用力為，計算結(jié)果如下：牛腿垂向最大變形為6

12、.85mm，見圖7-2。von mises應力云圖見圖7-3，最大應力為： 牛腿大應力細部圖見圖7-4。由于材料為q345，其材料的，故滿足強度要求。7.2開模時牛腿結(jié)構(gòu)強度與剛度計算有限元模型見圖7-5。取最危險工況：設(shè)備自重僅有一對牛腿承擔時進行模擬計算。單側(cè)牛腿受力為，計算結(jié)果如下：von mises應力云圖見圖7-7，最大應力為： 此時牛腿大應力細部圖見圖7-8。由于材料為q345，其材料的，故滿足強度要求。附表1 首跨、尾跨澆注時單邊主梁總變形計算荷載（節(jié)點順序依次為1號至9號主梁橫梁）（單位：n） list nodal forces for selected nodes 1 to

13、98568 by 1 currently selected nodal load set= fx fy fz mx my mz node label real imag 97489 fy -250351.925 0.00000000 97493 fy -320373.720 0.00000000 97497 fy -295274.617 0.00000000 97501 fy -305684.265 0.00000000 97505 fy -322335.555 0.00000000 97509 fy -335320.750 0.00000000 97513 fy -159476.005 0.

14、00000000 97517 fy -30359.4950 0.00000000 97521 fy -18576.7715 0.00000000 附表2首跨、尾跨澆注時單邊主梁凈變形計算荷載（節(jié)點順序依次為1號至9號主梁橫梁）（單位：n） list nodal forces for selected nodes 1 to 98568 by 1 currently selected nodal load set= fx fy fz mx my mz node label real imag 97489 fy -225644.820 0.00000000 97493 fy -292464.025

15、0.00000000 97497 fy -248926.075 0.00000000 97501 fy -264337.513 0.00000000 97505 fy -249383.867 0.00000000 97509 fy -293787.010 0.00000000 97513 fy -113875.410 0.00000000 97545 fy -0.00000000 0.00000000 97547 fy -0.00000000 0.00000000 附表3 中間跨澆注時單邊主梁總變形計算荷載（節(jié)點順序依次為1號至9號主梁橫梁）（單位：n） list nodal forces f

16、or selected nodes 1 to 98276 by 1 currently selected nodal load set= fx fy fz mx my mz node label real imag 97489 fy -24707.1050 0.00000000 97493 fy -198385.427 0.00000000 97497 fy -329450.953 0.00000000 97501 fy -293897.642 0.00000000 97505 fy -305305.705 0.00000000 97509 fy -295226.770 0.00000000

17、97513 fy -324134.450 0.00000000 97517 fy -215798.870 0.00000000 97521 fy -18576.7715 0.00000000 附表4 中間跨澆注時單邊主梁凈變形計算荷載（節(jié)點順序依次為1號至9號主梁橫梁）（單位：n） list nodal forces for selected nodes 1 to 98276 by 1 currently selected nodal load set= fx fy fz mx my mz node label real imag 97491 fy -0.00000000 0.00000000

18、 97493 fy -170475.733 0.00000000 97497 fy -283102.410 0.00000000 97501 fy -252550.890 0.00000000 97505 fy -262354.018 0.00000000 97509 fy -253693.030 0.00000000 97513 fy -278533.855 0.00000000 97517 fy -185439.405 0.00000000 97537 fy -0.00000000 0.00000000 附表5mss32移動模架造橋機首跨、尾跨澆注狀態(tài)主梁撓度 橫梁編號主梁總撓度（mm）主

19、梁凈撓度（mm）14.324.232-6.32-5.893-15.0-14.24-19.3-18.75-18.3-18.36-12.4-13.17-3.55-3.9782.895.5496.9516.5 附表6mss32移動模架造橋機中間跨澆注狀態(tài)主梁撓度 橫梁編號主梁總撓度（mm）主梁凈撓度（mm）110.79.152-12.3-10.33-31.3-26.34-43.8-36.95-47.9-40.86-43.1-37.27-30.3-26.68-12.3-11.199.699.79圖1-1 主梁首跨澆注有限元計算模型圖1-2主梁首跨靜變形計算模型圖1-3 主梁首跨澆注總變形云圖圖1-4 主梁首跨澆注凈變形云圖圖1-5 主梁澆注總應力云圖圖1-6 主梁中間跨總應變計算模型圖1-7 主梁中間跨靜應變計算模型圖1-8