#塊梁體鋼管支架驗(yàn)算報(bào)告

1、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(jì)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(jì)115 穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果125.1 腳手架穩(wěn)定性驗(yàn)算：125.2 鋼管支撐穩(wěn)定性驗(yàn)算136 貝雷梁應(yīng)力超限改良措施157 分析結(jié)果與建議1820 / 21文檔可自由編輯打印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

2、的縱向、橫向間距均為0.6m，橫桿步距為0.6m?？紤]到支架的整體穩(wěn)定性，在縱向、橫向每3m設(shè)通長(zhǎng)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(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10002.2-2005）（2）中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）（3）建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范（JGJ130-2011）（4）建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2011；（5）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003

3、；（6）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2010。（7）施工單位支架設(shè)計(jì)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(jì)算混凝土的重量分布情況，采用大型通用有限元程序ANSYS對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，結(jié)構(gòu)形式如圖所示： 圖3.1 空間模型滿(mǎn)堂腳手架布置如圖3.2所示：圖3.2 滿(mǎn)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(jì)算荷載，在箱梁底板采用滿(mǎn)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(jì)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27

4、kN/m³；泊松比0.2；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(xiàng)系數(shù)1.35，活載取分項(xiàng)系數(shù)1.4。在A(yíng)NSYS模型中，自重荷載按照容重自動(dòng)添加，其余荷載均按照面荷載進(jìn)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

5、后結(jié)構(gòu)的變形如圖3.5所示，箱梁頂板空心處由于未建內(nèi)模產(chǎn)生了較大的下?lián)?，整體來(lái)看結(jié)構(gòu)變形是雙向?qū)ΨQ(chēng)的，結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)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(duì)0#塊鋼管樁支架進(jìn)行模擬分析計(jì)算。支架均采用梁?jiǎn)卧M。坐標(biāo)約定：X坐標(biāo)方向?yàn)轫槝蛳?，Y坐標(biāo)方向?yàn)闄M橋向，

6、Z坐標(biāo)方向?yàn)樨Q向。支架布置圖見(jiàn)圖4.1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(jì)圖紙，荷載采用ANSYS計(jì)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(chǎng)條件，得到以下施工臨時(shí)荷載：（1）施工人員、機(jī)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?jiǎn)卧M合應(yīng)力圖（

7、Mpa）4.3.2 鋼管支撐受力分析圖4.7 鋼管樁支架總變形圖（mm）圖4.8 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（Mpa）4.3.3 支架反力表4.1 鋼管支撐反力表節(jié)點(diǎn)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

8、.1 0.2 10104組合-0.1 273.9 910.8 50.3 -2.1 0.6 10105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

9、 1433.2 0.0 97.4 0.0 10112組合-334.2 0.0 3255.9 0.0 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

10、.5 10119組合332.8 0.0 1258.4 0.8 -57.0 -0.2 10120組合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(jì)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(mǎn)足規(guī)范要求，

11、桿件最大應(yīng)力值發(fā)生在承力桿件與工作平臺(tái)桿件交界處。支座最大反力：3255.9kN5 穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果5.1 腳手架穩(wěn)定性驗(yàn)算：根據(jù)建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范（JGJ166-2008）對(duì)支架桿件進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。表5.1 鋼材強(qiáng)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，則桿件細(xì)長(zhǎng)比為：=l0i=601.58=38查表得穩(wěn)定系數(shù)=0.896。根據(jù)模型計(jì)算結(jié)果，最大軸壓力為25.19 kN，對(duì)最大軸力考慮1.7的綜合影響系數(shù)，則考慮影響系數(shù)的最大軸壓力為：N=25.19×1.7=42.82kN根據(jù)實(shí)復(fù)式軸心受壓桿件的穩(wěn)定性計(jì)算公式，有：=NA=42.82

12、×1034.89×102=87.57MPaf=0.896×205=183.68MPa故桿件的穩(wěn)定性滿(mǎn)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(mǎn)足要求。5.2 鋼管支撐穩(wěn)定性驗(yàn)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(yàn)算樁號(hào)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 215368

13、821.4 3.11E-023.81E-030.35 61 0.87925.2 215495122.1 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.

14、35 55 0.983.8 21510130221.9 3.11E-023.81E-030.35 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 21

15、516233719.3 3.11E-023.81E-030.35 55 0.983.5 21517199019.2 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

16、.81E-030.35 61 0.87925.2 2152395122.1 3.11E-023.81E-030.35 63 0.87135.1 2152451228.0 3.11E-023.81E-030.35 80 0.78321.0 2156 貝雷梁應(yīng)力超限改良措施原支架設(shè)計(jì)如圖6.1所示：圖 6.1 原設(shè)計(jì)貝雷梁布置示意局部受力如圖6.2所示：圖 6.2原設(shè)計(jì)弦桿與豎桿受力示意如圖6.2所示，根據(jù)原設(shè)計(jì)方案，貝雷梁豎桿與下部橫梁之間沒(méi)有對(duì)應(yīng)，導(dǎo)致下弦桿和豎桿局部應(yīng)力過(guò)大，因此重新調(diào)整下弦桿位置，使得下弦桿與橫梁位置對(duì)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

17、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(qiáng)此處豎桿。其余豎桿受力如圖6.5所示：可見(jiàn)最大豎桿應(yīng)力為168mpa，滿(mǎn)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(jiàn)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(qiáng)型弦桿，可以滿(mǎn)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(jiàn)，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(jìn)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(mǎn)足規(guī)范要求，桿件最大應(yīng)力值發(fā)生在承力桿件與工作平臺(tái)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(qiáng)型，以滿(mǎn)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(jìn)行局部應(yīng)力分析并加強(qiáng)；（2）鋼管支撐應(yīng)力滿(mǎn)足規(guī)范