#塊梁體鋼管支架驗算報告

1、精品文檔目錄1 工程概況12 參考資料13 砼箱梁結(jié)構(gòu)數(shù)值模型23.1 有限元模型23.2荷載及反力計算34 鋼管支架數(shù)值模型54.1 模型介紹54.2 荷載及材料參數(shù)54.3 支架受力分析64.3.1 貝雷梁受力分析64.3.2 鋼管支撐受力分析84.3.3 支架反力114.4 分析結(jié)果統(tǒng)計115 穩(wěn)定性驗算結(jié)果125.1 腳手架穩(wěn)定性驗算：125.2 鋼管支撐穩(wěn)定性驗算136 貝雷梁應(yīng)力超限改進措施157 分析結(jié)果與建議18歡迎下載精品文檔1 工程概況0#塊梁體為寬箱、斜腹板、大懸臂結(jié)構(gòu)，采用鋼管樁支架現(xiàn)澆施工。貝雷梁上支架采用碗扣式支架作為現(xiàn)澆連續(xù)箱梁的支撐體系。底模下腳手管立桿的縱向、

2、橫向間距均為0.6m，橫桿步距為0.6m。考慮到支架的整體穩(wěn)定性，在縱向、橫向每3m設(shè)通長剪刀撐1道，并于箱梁腹板外側(cè)設(shè)斜撐。貝雷梁支撐體系采用1.5米×0.9米貝雷梁橫向布置，起著將梁結(jié)構(gòu)自重、支架荷載和施工荷載等傳到鋼管樁支架上的作用。圖1.1 箱梁支承體系2 參考資料1中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?TB10002.2-20052中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)?鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?GB50017-20033?建筑施工碗扣式腳手架平安技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?JGJ130-20214?建筑結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn)?GB50009-2021；5?鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?GB50017-2003；6?混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

3、標(biāo)準(zhǔn)?GB50010-2021。7施工單位支架設(shè)計圖8其他相關(guān)資料或文件3 砼箱梁結(jié)構(gòu)數(shù)值模型3.1 有限元模型為了準(zhǔn)確的計算混凝土的重量分布情況，采用大型通用有限元程序ANSYS對混凝土結(jié)構(gòu)進行建模，結(jié)構(gòu)形式如下圖： 圖3.1 空間模型滿堂腳手架布置如圖3.2所示：圖3.2 滿堂腳手架布置 腳手架步距0.6m，橫距和縱距都為0.6m。為了準(zhǔn)確計算荷載，在箱梁底板采用滿布三向約束，腹板和翼緣板下的腳手架支撐采用單向約束模擬。 約束情況如圖3.3所示：圖3.3 約束布置3.2荷載及反力計算考慮到結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土，混凝土中鋼筋和預(yù)應(yīng)力筋體積較大，鋼筋混凝土容重為27kN/m³；泊松比0

4、.2；彈性模量3.35×104MPa。具體荷載取值如下：外模板自重標(biāo)準(zhǔn)值：x1=0.3×0.3=0.09kN/m；內(nèi)模采用鋼模每節(jié)段600kN，共1800kN；新澆混凝土容重：27kN/m3；施工人員及設(shè)備活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：x4=1×0.3=0.3kN/m；振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值：x5=2×0.3=0.6kN/m；其中恒載取分項系數(shù)1.35，活載取分項系數(shù)1.4。在ANSYS模型中，自重荷載按照容重自動添加，其余荷載均按照面荷載進行施加。荷載施加方式如圖3.4所示：圖3.4 荷載施加A為自重，B為人員及設(shè)備活載施加荷載后結(jié)構(gòu)的變形如圖3.5所示，箱梁頂

5、板空心處由于未建內(nèi)模產(chǎn)生了較大的下?lián)希w來看結(jié)構(gòu)變形是雙向?qū)ΨQ的，結(jié)構(gòu)對稱性良好。圖3.5 結(jié)構(gòu)變形圖取底板的約束反力列表如下： 表3.1 底板反力匯總底板前部總反力底板后部總反力橋墩承載力Z4.6217e+05 NZ4.6217e+05 NZ1652.4 Ntotal6.5766e+06 Ntotal6.5766e+06 Ntotal1.0824e+07 N4 鋼管支架數(shù)值模型4.1 模型介紹應(yīng)用大型有限元分析軟件Midas，建立支架的空間離散模型，對0#塊鋼管樁支架進行模擬分析計算。支架均采用梁單元模擬。坐標(biāo)約定：X坐標(biāo)方向為順橋向，Y坐標(biāo)方向為橫橋向，Z坐標(biāo)方向為豎向。支架布置圖見圖4

6、.1所示。圖4.1 模型整體布置圖4.2 荷載及材料參數(shù)1梁體：截面尺寸參考設(shè)計圖紙，荷載采用ANSYS計算。2支架：采用48mm×3.5mm碗扣式腳手架，材料為Q235鋼。3施工荷載：根據(jù)施工現(xiàn)場條件，得到以下施工臨時荷載：1施工人員、機械：=2.5kN /；2混凝土振搗器：=2.0 kN /；3模板重：=1.5kN /；4.3 支架受力分析4.3.1 貝雷梁受力分析圖4.2 支架DX變形圖mm圖4.3 支架DY變形圖mm圖4.4 支架DZ變形圖mm圖4.5 貝雷梁支架總變形圖mm圖4.6 梁單元組合應(yīng)力圖Mpa4.3.2 鋼管支撐受力分析圖4.7 鋼管樁支架總變形圖mm圖4.8

7、鋼管樁單元組合軸力FX圖kN圖4.9 鋼管樁單元組合彎矩MY圖kN-m圖4.10 鋼管樁單元組合彎矩MZ圖kN-m圖4.11 鋼管樁單元組合應(yīng)力圖Mpa4.3.3 支架反力表4.1 鋼管支撐反力表節(jié)點荷載FX (kN)FY (kN)FZ (kN)MX (kN*m)MY (kN*m)MZ (kN*m)10101組合0.0 0.0 509.9 -0.8 0.5 0.0 10102組合0.0 272.5 906.3 50.3 0.1 0.0 10103組合0.0 104.3 679.8 149.8 -1.1 0.2 10104組合-0.1 273.9 910.8 50.3 -2.1 0.6 1010

8、5組合-0.1 0.0 511.7 -0.8 -1.8 0.0 10106組合-333.2 0.0 1259.6 -0.8 54.9 -0.2 10107組合-239.1 179.5 2317.6 12.6 20.9 -0.3 10108組合-0.1 145.3 1984.7 166.8 -1.2 0.1 10109組合239.8 180.1 2325.6 12.7 -23.5 0.5 10110組合332.8 0.0 1258.4 -0.8 -57.0 0.2 10111組合-378.5 0.0 1433.2 0.0 97.4 0.0 10112組合-334.2 0.0 3255.9 0.0

9、 80.5 0.0 10113組合334.2 0.0 3257.2 0.0 -83.1 0.0 10114組合378.5 0.0 1433.4 0.0 -99.4 0.0 10115組合-333.2 0.0 1259.6 0.8 54.9 0.2 10116組合-239.1 -179.5 2317.6 -12.6 20.9 0.3 10117組合-0.1 -145.3 1984.7 -166.8 -1.2 -0.1 10118組合239.8 -180.1 2325.6 -12.7 -23.5 -0.5 10119組合332.8 0.0 1258.4 0.8 -57.0 -0.2 10120組合

10、0.0 0.0 509.9 0.8 0.5 0.0 10121組合0.0 -272.5 906.3 -50.3 0.1 0.0 10122組合0.0 -104.3 679.8 -149.8 -1.1 -0.2 10123組合-0.1 -273.9 910.8 -50.3 -2.1 -0.6 10124組合-0.1 0.0 511.7 0.8 -1.8 0.0 4.4 分析結(jié)果統(tǒng)計支架最大位移為DX=12.3mm；DY=24.4mm; DZ=22.7mm.貝雷梁支架中有局部桿件的應(yīng)力不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，桿件最大應(yīng)力值發(fā)生在承力桿件與工作平臺桿件交界處。支座最大反力：3255.9kN5 穩(wěn)定性驗算結(jié)果

11、5.1 腳手架穩(wěn)定性驗算：根據(jù)?建筑施工碗扣式腳手架平安技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?JGJ166-2021對支架桿件進行穩(wěn)定性驗算。表5.1 鋼材強度及彈性模量表5.2 鋼管截面特性支架最大桿件間距為60cm，取l0=60，那么桿件細長比為：=l0i=601.58=38查表得穩(wěn)定系數(shù)=0.896。根據(jù)模型計算結(jié)果，最大軸壓力為25.19 kN，對最大軸力考慮1.7的綜合影響系數(shù)，那么考慮影響系數(shù)的最大軸壓力為：N=25.19×1.7=42.82kN根據(jù)實復(fù)式軸心受壓桿件的穩(wěn)定性計算公式，有：=NA=42.82×1034.89×102=87.57MPaf=0.896×205

12、=183.68MPa故桿件的穩(wěn)定性滿足要求。又其徑厚比為：Dt=483.5=13.71<100×235fy=100故桿件的局部穩(wěn)定性滿足要求。5.2 鋼管支撐穩(wěn)定性驗算圖5.12 樁頂平面布置圖圖5.12 樁底平面布置圖表5.1 鋼管支撐穩(wěn)定性驗算樁號軸力LAIiffykNmm2m4mMPaMPa1510 28.0 3.11E-023.81E-030.35 80 0.78320.9 215294622.1 3.11E-023.81E-030.35 63 0.87134.9 215368821.4 3.11E-023.81E-030.35 61 0.87925.2 2154951

13、22.1 3.11E-023.81E-030.35 63 0.87135.1 215551228.0 3.11E-023.81E-030.35 80 0.78321.0 2156130321.9 3.11E-023.81E-030.35 62 0.87547.9 2157233719.3 3.11E-023.81E-030.35 55 0.983.5 2158199019.2 3.11E-023.81E-030.35 55 0.971.1 2159234519.3 3.11E-023.81E-030.35 55 0.983.8 21510130221.9 3.11E-023.81E-030.3

14、5 62 0.87547.8 21511148221.9 3.11E-023.81E-030.35 62 0.87554.5 21512327319.2 3.11E-023.81E-030.35 55 0.9116.9 21513327419.2 3.11E-023.81E-030.35 55 0.9117.0 21514148221.9 3.11E-023.81E-030.35 62 0.952.9 21515130321.9 3.11E-023.81E-030.35 62 0.87547.9 21516233719.3 3.11E-023.81E-030.35 55 0.983.5 215

15、17199019.2 3.11E-023.81E-030.35 55 0.971.1 21518234519.3 3.11E-023.81E-030.35 55 0.983.8 21519130221.9 3.11E-023.81E-030.35 62 0.87547.8 2152051028.0 3.11E-023.81E-030.35 80 0.78320.9 2152194622.1 3.11E-023.81E-030.35 63 0.87134.9 2152268821.4 3.11E-023.81E-030.35 61 0.87925.2 2152395122.1 3.11E-023

16、.81E-030.35 63 0.87135.1 2152451228.0 3.11E-023.81E-030.35 80 0.78321.0 2156 貝雷梁應(yīng)力超限改進措施原支架設(shè)計如圖6.1所示：圖 6.1 原設(shè)計貝雷梁布置示意局部受力如圖6.2所示：圖 6.2原設(shè)計弦桿與豎桿受力示意如圖6.2所示，根據(jù)原設(shè)計方案，貝雷梁豎桿與下部橫梁之間沒有對應(yīng)，導(dǎo)致下弦桿和豎桿局部應(yīng)力過大，因此重新調(diào)整下弦桿位置，使得下弦桿與橫梁位置對應(yīng)，顯著降低了局部應(yīng)力集中，重新布置后位置如圖6.3所示：圖 6.3重新布置后的貝雷梁示意圖由圖6.3可知，紅色橢圓位置處只有單豎桿，其余都是雙腹桿，紅圈部位局部應(yīng)力

17、結(jié)果如圖6.4所示：圖 6.4重新布置后的貝雷梁局部應(yīng)力示意圖由圖6.4可知該處豎桿仍然應(yīng)力超標(biāo)，最大應(yīng)力319mpa，因此需要加強此處豎桿。其余豎桿受力如圖6.5所示：可見最大豎桿應(yīng)力為168mpa，滿足要求。圖 6.5薄弱位置之外貝雷梁局部應(yīng)力示意圖弦桿受力如圖6.6所示：可見弦桿最大拉應(yīng)力為222mpa，最大壓應(yīng)力為219mpa，整體受力性能較差，建議采用加強型弦桿，可以滿足受力要求。圖 6.6重新調(diào)整后的弦桿應(yīng)力示意圖弦桿重新設(shè)置后，下面的三聯(lián)工字鋼受力如圖6.7所示：圖 6.7 重新調(diào)整后的弦桿應(yīng)力示意圖由圖6.7可見，在鋼管樁與工字鋼相連處，工字鋼出現(xiàn)較大的應(yīng)力，應(yīng)進行局部應(yīng)力分析。7 分析結(jié)果與建議1貝雷梁支架中有局部桿件的應(yīng)力不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，桿件最大應(yīng)力值發(fā)生在承力桿件與工作平臺桿件交界處，建議將貝雷梁與下部橫撐連接處改為雙豎桿，弦桿改為加強型，以滿足受力要求。2貝雷梁下部3聯(lián)工字鋼在與鋼管連接處存在應(yīng)力集中，建議進行局部應(yīng)力分析并加強；2鋼管支