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        某起吊貝雷架受力分析

        2014-01-01 02:15:12東華工程科技股份有限公司安徽合肥230024
        江西建材 2014年16期
        關(guān)鍵詞:豎桿弦桿貝雷

        ■張 寅 ■東華工程科技股份有限公司,安徽 合肥 230024

        1 工程概述

        某橋施工中,將鞍座運(yùn)輸?shù)街魉鈧?cè)起吊點(diǎn)位置后,擬采用貝雷架拼裝懸臂支架起吊。起重設(shè)備采用8噸卷?yè)P(yáng)機(jī)和滑輪組,貝雷架為雙懸臂6排單層結(jié)構(gòu)(單臂為3排單層)。本工程參照中華人民共和國(guó)國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和規(guī)程進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文采用有限元軟件MIDAS/GEN對(duì)貝雷架的起吊過(guò)程進(jìn)行受力分析驗(yàn)算。

        2 貝雷架的性能指標(biāo)及組成部分

        2.1 本工程采用國(guó)產(chǎn)貝雷架,性能指標(biāo)如表1所示

        表1 國(guó)產(chǎn)貝雷架的性能指標(biāo)

        2.2 貝雷架的組成部分

        2.2.1 桁架

        桁架由上、下弦桿、豎桿及斜桿焊接而成,上下弦桿的端部有陰陽(yáng)接頭,接頭上有桁架連接銷孔。桁架的弦桿由兩根10號(hào)槽鋼(背靠背)組合而成,在下弦桿上,焊有多快帶圓孔的鋼板,在上、下弦桿內(nèi)有供與加強(qiáng)弦桿和雙層桁架連接的螺栓孔,在上弦桿內(nèi)還有供連接支撐架用的四個(gè)螺栓口,其中間的兩個(gè)孔是供雙排或多拍桁架同時(shí)節(jié)間連接用的,靠?jī)啥说膬蓚€(gè)孔是跨節(jié)間連接用的。多排桁架做梁或柱使用時(shí),必須用支撐架加強(qiáng)上下兩節(jié)桁架的結(jié)合部。

        在下弦桿上,設(shè)有4塊橫梁墊板,其上方有凸榫,用以固定橫梁在平面上的位置:在下弦桿的端部槽鋼的腹板上海設(shè)有兩個(gè)橢圓孔,供連接抗風(fēng)拉桿使用。桁架豎桿均用8#工字鋼制成,在豎桿靠下弦桿一側(cè)開有一個(gè)方孔,它是供橫梁夾具固定橫梁時(shí)使用的。桁架構(gòu)件的材料為16Mn,每片桁架中270kg。

        2.2.2 桁架連接銷及保險(xiǎn)銷

        桁架連接銷供連接相鄰兩桁架用,重量為3kg,在錐度一段有一個(gè)插保險(xiǎn)銷用的小孔。

        2.2.3 加強(qiáng)弦桿

        主要用來(lái)加強(qiáng)桁架弦桿的承載能力,材料,斷面與桁架上弦桿相同,構(gòu)造上,加強(qiáng)弦桿螺栓孔座板與桁架弦桿上孔的座板高低位置不同,一個(gè)加強(qiáng)弦桿用兩個(gè)弦桿螺栓與桁架弦桿相連。

        2.2.4 弦桿螺栓

        用以加強(qiáng)弦桿與桁架間的連接栓規(guī)格為M36×18,材質(zhì)為16Mn,抗剪力為150KN,拉力為80KN。

        2.2.5 桁架螺栓

        用以上下層桁架的連接,比弦桿螺栓長(zhǎng),它的構(gòu)造均與弦桿螺栓相同。

        2.3 起吊貝雷架的整體尺寸

        起吊貝雷架長(zhǎng)度方向由14個(gè)貝雷架單體拼接而成,貝雷架單懸臂為3排單層(雙懸臂,6排單層結(jié)構(gòu)),支座分別為2排雙層,整體尺寸如圖1所示。

        圖1 起吊貝雷架的整體尺寸

        3 驗(yàn)算內(nèi)容及其荷載

        3.1 驗(yàn)算內(nèi)容

        本次驗(yàn)算主要包括鞍座從起吊點(diǎn)位置(即懸臂4m位置)起吊過(guò)程中貝雷架最大撓度以及最大應(yīng)力。

        3.2 荷載

        貝雷片自重:300kg,q=1kN/m

        主索鞍重:P1=28t=280kN

        起吊行車及吊具總重P2=6t=60kN

        根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 50009-2001),可取靜載系數(shù)為1.2,動(dòng)載系數(shù)1.4,則貝雷架起吊點(diǎn)所受集中荷載(貝雷架自重荷載可在MIDAS/GEN軟件中設(shè)置):

        P=1.4×P1+1.2×P2=1.4×280+1.2×60=464KN

        4 建模計(jì)算過(guò)程

        本報(bào)告采用大型有限元軟件MIDAS/GEN進(jìn)行建模計(jì)算。MIDAS/GEN具有多國(guó)的規(guī)范數(shù)據(jù)庫(kù),人機(jī)交互友好,建模方便快捷。

        4.1 材料特性

        弦桿類型 截面材料上、下弦桿 10號(hào)槽鋼(背靠背)16Mn豎桿及斜桿 8#工字鋼

        4.2 幾何模型

        幾何模型創(chuàng)建過(guò)程如下:(1)定義截面類型、單位以及用戶坐標(biāo)系;(2)通過(guò)桁架建模助手以及刪除、建立單元命令建立單個(gè)貝雷架的模型;(3)采用陣列命令建立貝雷架的雙懸臂截面;(4)利用建立單元命令增加貝雷架的橫向連接;(5)將連接好的貝雷架陣列形成整體貝雷架;(6)利用(2)~(5)步驟,建立起吊貝雷架的雙層貝雷架支座。

        4.3 單元選擇

        貝雷架的上下弦桿采用梁?jiǎn)卧?,斜桿與豎桿采用桁架單元。

        4.4 定義邊界條件以及荷載

        (1)對(duì)于起吊貝雷架的雙層貝雷架支座下方做固結(jié)處理;(2)設(shè)置自重荷載,Z向自重系數(shù)取-1.2;(3)將起吊點(diǎn)所受的集中荷載平均分配到起吊處的六個(gè)節(jié)點(diǎn)上,即464/6=77.33KN。

        4.5 后處理模式

        當(dāng)建模完畢之后,即可運(yùn)行MIDAS/GEN的后處理模式,即有限元計(jì)算。經(jīng)過(guò)計(jì)算,起吊貝雷架的最大撓度出現(xiàn)在起吊懸臂的端部,最大撓度為17.49mm,如圖2所示;最大應(yīng)力出現(xiàn)在懸臂支撐點(diǎn)處,最大應(yīng)力為243.56MPa,如圖3所示。

        圖2 貝雷架撓度計(jì)算結(jié)果

        圖3 貝雷架應(yīng)力計(jì)算結(jié)果

        5 結(jié)論與建議

        通過(guò)以上驗(yàn)算可以得出以下結(jié)論:貝雷架懸臂端的最大撓度為17.49mm<6000/200=30mm,滿足要求;貝雷架最大應(yīng)力為243.56MPa,小于16Mn鋼材的屈服點(diǎn)345MPa。在貝雷架吊裝的使用過(guò)程中建議:加強(qiáng)貝雷架之間的橫向連接;起吊鞍座時(shí)盡量慢速勻速起吊,減少動(dòng)荷載的作用;由于跨度較大,建議在貝雷架的兩邊加設(shè)足夠纜風(fēng)繩,以提高貝雷架的整體穩(wěn)定性。

        [1]孫九春,盧瑛.貝雷架作為橋梁承重支架應(yīng)用時(shí)的理論分析與實(shí)踐應(yīng)用研究[J].上海公路,2010(01).

        [2]史西華.利用貝雷架作現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)模板支撐架平臺(tái)[J].山西建筑,2012(05).

        [3]吳小強(qiáng),李盛斌.基于midas軟件的連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)邊界條件的分析[J].電子測(cè)試,2013(19).

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