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        掛藍(lán)施工有限元模型驗算分析

        2016-04-26 09:43:39霍智宇張建偉
        科技視界 2016年9期
        關(guān)鍵詞:鐵路橋梁有限元

        霍智宇 張建偉

        【摘 要】掛籃施工技術(shù)主要應(yīng)用在鐵路橋梁懸臂施工,是將梁段每2m至5m劃分為一個節(jié)段,以掛籃為施工機具進行懸臂對稱施工,該方法的優(yōu)勢在于施工機具構(gòu)造簡單,施工效率高。本文對國內(nèi)某鐵路橋梁施工掛藍(lán)進行設(shè)計并對主要構(gòu)造部位的受力特性進行有限元模擬分析。

        【關(guān)鍵詞】掛籃施工;鐵路橋梁;有限元

        0 前言

        掛籃施工又稱為迪威達(dá)克施工方法,是以掛藍(lán)為施工機具進行橋梁懸臂對稱施工,掛藍(lán)主要結(jié)構(gòu)有主桁架、懸吊系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、張拉系統(tǒng)及模板系統(tǒng)等組成[1]。具體操作方法為將掛籃錨固在已經(jīng)施工完成的前段結(jié)構(gòu)上,并在掛藍(lán)上進行下一個節(jié)段的模板、鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道的鋪設(shè)、灌漿、預(yù)應(yīng)力張拉等等,循環(huán)往復(fù),直至懸臂結(jié)構(gòu)施工完成[2]。

        我國掛籃的設(shè)計及制作已全部適應(yīng)懸臂施工向高強、輕型、大跨發(fā)展的需要,從預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁或鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的懸臂施工,掛籃最初是平行桁架式,后來,逐漸發(fā)展為多樣化,結(jié)構(gòu)越來越輕型,受力越來越合理,施工越來越方便,應(yīng)用也越來越廣泛[3]。但是,我國的掛籃制作并沒有標(biāo)準(zhǔn)化,掛籃往往是針對某一座橋梁而設(shè)計的,橋梁建成以后,掛籃即廢棄,造成材料的浪費,因此,掛籃制作的標(biāo)準(zhǔn)化將是我國掛籃的發(fā)展方向[4]。

        1 掛籃機具有限元計算

        本文以國內(nèi)某鐵路橋梁掛籃施工為例,選擇橋梁最重節(jié)段進行分析,長度為3m,其中,中支點梁高6.4m。箱梁頂寬為13.4m,底寬為6.9m。頂板厚除梁端附近外均為34cm,頂板厚度為50cm。底板厚由跨中的50cm按半徑為327002mm的圓曲線變化至根部100cm,腹板厚為:50~100cm按折線變化,全梁設(shè)置5道橫隔板[5]。橫隔板厚度為:邊支座處1.40m,中支座處2.5m,中跨跨中1.0m。連續(xù)箱梁節(jié)段劃分為:0#塊9.0m,1#~7#塊3.0m,8#塊~16#塊均為4.0m,合攏段2.0m,形狀如圖1所示。

        圖1 橋梁節(jié)段模型示意

        1.1 翼緣板及腹板模板支撐計算

        支撐翼緣板與腹板的主要受力構(gòu)件為側(cè)桁架,采用[8槽鋼,側(cè)桁架間隔為2m。將2m節(jié)段內(nèi)翼緣板與腹板的重量等效為荷載加在側(cè)桁架主要受力點上進行計算,有限元驗算結(jié)果如圖2所示。

        圖2 側(cè)桁架有限元驗算

        1.1.1 剛度驗算

        最大撓度為:

        2.067mm<=3.85mm

        式中,2.067—側(cè)桁架最大撓度(mm);

        l—側(cè)桁架導(dǎo)梁距最大撓度處距離(mm)。

        1.1.2 強度驗算

        最大應(yīng)力:41MPa<182MPa;

        滿足要求。

        1.2 底板中部模板支撐計算

        支撐底板的主要受力構(gòu)件為底部桁架,底桁架支撐在底部橫梁上,采用[8槽鋼,有限元驗算結(jié)果如圖3所示。

        圖3 底板桁架有限元驗算

        1.2.1 剛度計算

        底桁架剛度驗算如圖所示:

        最大撓度在中部:

        6mm<=11.25mm

        式中,6—底桁架中部撓度(mm);

        4500—底桁架支撐間距;

        滿足要求。

        1.2.2 最大應(yīng)力:62Mpa<182Mpa

        滿足要求。

        1.3 菱形桁架支撐計算

        菱形桁架作為掛籃機具中主要受力部分,采用2×[32c槽鋼,將這一節(jié)段所有荷載包括機具及橋梁荷載,有限元驗算結(jié)果如圖4所示。

        圖4 菱形桁架有限元驗算

        1.3.1 最大撓度在主桁架前端為

        8.890mm<20mm

        式中,8.890——主桁架前端撓度(mm);

        20—為根據(jù)施工經(jīng)驗采用的主桁架前吊點允許撓度(mm);

        滿足要求。

        1.3.2 強度驗算

        最大應(yīng)力:69.4Mpa<140Mpa

        滿足要求。

        2 結(jié)語

        掛籃施工技術(shù)廣泛應(yīng)用在大跨度橋梁懸臂施工過程中,有著比較豐富的理論基礎(chǔ)及實際應(yīng)用經(jīng)驗,將有限元軟件計算結(jié)果與實際施工過程相結(jié)合,橋梁工程師可以對施工過程中結(jié)構(gòu)的受力特性有宏觀的把握。通過對掛籃機具主要的受力構(gòu)件進行分析,可以得出目前的掛籃設(shè)計還是偏于保守,各桿件在設(shè)計試用期內(nèi)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于材料的容許應(yīng)力值,而且由于各橋梁截面特性可能存在差異的原因,某些掛籃某一階段工作完成之后并不能用于別的工程,會造成不必要的浪費。

        【參考文獻】

        [1]孔祥雷.論掛籃施工在土建工程中的高效應(yīng)用[J].江西建材,2016,03:160+166.

        [2]梁文軍.連續(xù)箱梁掛籃施工監(jiān)理要點初探[J].山西建筑,2010,07:214-215.

        [3]王勝文.掛籃施工技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用探討[J].江西建材,2014,06:154.

        [4]蘇成,陳太聰,韓大建,鄧江.崖門大橋主梁牽索掛籃施工模擬計算[J].橋梁建設(shè),2003,01:12-15.

        [5]王哲一.鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)[J].門窗,2015,01:80+85.

        [6]李建鵬.橋梁掛籃施工中常見問題及預(yù)防措施[J].交通世界(運輸車輛),2015,30:62-63.

        [責(zé)任編輯:王楠]

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