#块梁体钢管支架验算报告.doc

0#块支架验算报告目录1 工程概况12 参考资料13 砼箱梁结构数值模型23.1 有限元模型23.2荷载及反力计算34 钢管支架数值模型54.1 模型介绍54.2 荷载及材料参数54.3 支架受力分析64.3.1 贝雷梁受力分析64.3.2 钢管支撑受力分析84.3.3 支架反力114.4 分析结果统计115 稳定性验算结果125.1 脚手架稳定性验算：125.2 钢管支撑稳定性验算136 贝雷梁应力超限改良措施157 分析结果与建议18201 工程概况0#块梁体为宽箱、斜腹板、大悬臂结构，采用钢管桩支架现浇施工。贝雷梁上支架采用碗扣式支架作为现浇连续箱梁的支撑体系。底模下脚手管立杆的纵向、横向间距均为0.6m，横杆步距为0.6m。考虑到支架的整体稳定性，在纵向、横向每3m设通长剪刀撑1道，并于箱梁腹板外侧设斜撑。贝雷梁支撑体系采用1.5米0.9米贝雷梁横向布置，起着将梁结构自重、支架荷载和施工荷载等传到钢管桩支架上的作用。图1.1 箱梁支承体系2 参考资料（1）中华人民共和国行业标准铁路桥梁钢结构设计规范（TB10002.2-2005）（2）中华人民共和国国家标准钢结构设计规范（GB50017-2003）（3）建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范（JGJ130-2011）（4）建筑结构荷载规范GB50009-2011；（5）钢结构设计规范GB50017-2003；（6）混凝土结构设计规范GB50010-2010。（7）施工单位支架设计图（8）其他相关资料或文件3 砼箱梁结构数值模型3.1 有限元模型为了准确的计算混凝土的重量分布情况，采用大型通用有限元程序ANSYS对混凝土结构进行建模，结构形式如图所示： 图3.1 空间模型满堂脚手架布置如图3.2所示：图3.2 满堂脚手架布置 脚手架步距0.6m，横距和纵距都为0.6m。为了准确计算荷载，在箱梁底板采用满布三向约束，腹板和翼缘板下的脚手架支撑采用单向约束模拟。 约束情况如图3.3所示：图3.3 约束布置3.2荷载及反力计算考虑到结构为预应力混凝土，混凝土中钢筋和预应力筋体积较大，钢筋混凝土容重为27kN/m；泊松比0.2；弹性模量3.35104MPa。具体荷载取值如下：外模板自重标准值：x1=0.30.3=0.09kN/m；内模采用钢模每节段600kN，共1800kN；新浇混凝土容重：27kN/m3；施工人员及设备活荷载标准值：x4=10.3=0.3kN/m；振捣混凝土时产生的荷载标准值：x5=20.3=0.6kN/m；其中恒载取分项系数1.35，活载取分项系数1.4。在ANSYS模型中，自重荷载按照容重自动添加，其余荷载均按照面荷载进行施加。荷载施加方式如图3.4所示：图3.4 荷载施加（A为自重，B为人员及设备活载）施加荷载后结构的变形如图3.5所示，箱梁顶板空心处由于未建内模产生了较大的下挠，整体来看结构变形是双向对称的，结构对称性良好。图3.5 结构变形图取底板的约束反力列表如下： 表3.1 底板反力汇总底板前部总反力底板后部总反力桥墩承载力Z4.6217e+05 NZ4.6217e+05 NZ1652.4 Ntotal6.5766e+06 Ntotal6.5766e+06 Ntotal1.0824e+07 N4 钢管支架数值模型4.1 模型介绍应用大型有限元分析软件Midas，建立支架的空间离散模型，对0#块钢管桩支架进行模拟分析计算。支架均采用梁单元模拟。坐标约定：X坐标方向为顺桥向，Y坐标方向为横桥向，Z坐标方向为竖向。支架布置图见图4.1所示。图4.1 模型整体布置图4.2 荷载及材料参数（1）梁体：截面尺寸参考设计图纸，荷载采用ANSYS计算。（2）支架：采用48mm3.5mm碗扣式脚手架，材料为Q235钢。（3）施工荷载：根据施工现场条件，得到以下施工临时荷载：（1）施工人员、机械：=2.5kN /；（2）混凝土振捣器：=2.0 kN /；（3）模板重：=1.5kN /；4.3 支架受力分析4.3.1 贝雷梁受力分析图4.2 支架DX变形图（mm）图4.3 支架DY变形图（mm）图4.4 支架DZ变形图（mm）图4.5 贝雷梁支架总变形图（mm）图4.6 梁单元组合应力图（Mpa）4.3.2 钢管支撑受力分析图4.7 钢管桩支架总变形图（mm）图4.8 钢管桩单元组合轴力FX图（kN）图4.9 钢管桩单元组合弯矩MY图（kN-m）图4.10 钢管桩单元组合弯矩MZ图（kN-m）图4.11 钢管桩单元组合应力图（Mpa）4.3.3 支架反力表4.1 钢管支撑反力表节点荷载FX (kN)FY (kN)FZ (kN)MX (kN*m)MY (kN*m)MZ (kN*m)10101组合0.0 0.0 509.9 -0.8 0.5 0.0 10102组合0.0 272.5 906.3 50.3 0.1 0.0 10103组合0.0 104.3 679.8 149.8 -1.1 0.2 10104组合-0.1 273.9 910.8 50.3 -2.1 0.6 10105组合-0.1 0.0 511.7 -0.8 -1.8 0.0 10106组合-333.2 0.0 1259.6 -0.8 54.9 -0.2 10107组合-239.1 179.5 2317.6 12.6 20.9 -0.3 10108组合-0.1 145.3 1984.7 166.8 -1.2 0.1 10109组合239.8 180.1 2325.6 12.7 -23.5 0.5 10110组合332.8 0.0 1258.4 -0.8 -57.0 0.2 10111组合-378.5 0.0 1433.2 0.0 97.4 0.0 10112组合-334.2 0.0 3255.9 0.0 80.5 0.0 10113组合334.2 0.0 3257.2 0.0 -83.1 0.0 10114组合378.5 0.0 1433.4 0.0 -99.4 0.0 10115组合-333.2 0.0 1259.6 0.8 54.9 0.2 10116组合-239.1 -179.5 2317.6 -12.6 20.9 0.3 10117组合-0.1 -145.3 1984.7 -166.8 -1.2 -0.1 10118组合239.8 -180.1 2325.6 -12.7 -23.5 -0.5 10119组合332.8 0.0 1258.4 0.8 -57.0 -0.2 10120组合0.0 0.0 509.9 0.8 0.5 0.0 10121组合0.0 -272.5 906.3 -50.3 0.1 0.0 10122组合0.0 -104.3 679.8 -149.8 -1.1 -0.2 10123组合-0.1 -273.9 910.8 -50.3 -2.1 -0.6 10124组合-0.1 0.0 511.7 0.8 -1.8 0.0 4.4 分析结果统计支架最大位移为DX=12.3mm；DY=24.4mm; DZ=22.7mm.贝雷梁支架中有局部杆件的应力不满足规范要求，杆件最大应力值发生在承力杆件与工作平台杆件交界处。支座最大反力：3255.9kN5 稳定性验算结果5.1 脚手架稳定性验算：根据建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范（JGJ166-2008）对支架杆件进行稳定性验算。表5.1 钢材强度及弹性模量表5.2 钢管截面特性支架最大杆件间距为60cm，取l0=60，则杆件细长比为：=l0i=601.58=38查表得稳定系数=0.896。根据模型计算结果，最大轴压力为25.19 kN，对最大轴力考虑1.7的综合影响系数，则考虑影响系数的最大轴压力为：N=25.191.7=42.82kN根据实复式轴心受压杆件的稳定性计算公式，有：=NA=42.821034.89102=87.57MPaf=0.896205=183.68MPa故杆件的稳定性满足要求。又其径厚比为：Dt=483.5=13.71100235fy=100故杆件的局部稳定性满足要求。5.2 钢管支撑稳定性验算图5.12 桩顶平面布置图图5.12 桩底平面布置图表5.1 钢管支撑稳定性验算桩号轴力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 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-030.35 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 21516233719.3 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-023.81E-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 贝雷梁应力超限改良措施原支架设计如图6.1所示：图 6.1 原设计贝雷梁布置示意局部受力如图6.2所示：图 6.2原设计弦杆与竖杆受力示意如图6.2所示，根据原设计方案，贝雷梁竖杆与下部横梁之间没有对应，导致下弦杆和竖杆局部应力过大，因此重新调整下弦杆位置，使得下弦杆与横梁位置对应，显著降低了局部应力集中，重新布置后位置如图6.3所示：图 6.3重新布置后的贝雷梁示意图由图6.3可知，红色椭圆位置处只有单竖杆，其余都是双腹杆，红圈部位局部应力结果如图6.4所示：图 6.4重新布置后的贝雷梁局部应力示意图由图6.4可知该处竖杆仍然应力超标，最大应力319mpa，因此需要加强此处竖杆。其余竖杆受力如图6.5所示：可见最大竖杆应力为168mpa，满足要求。图 6.5薄弱位置之外贝雷梁局部应力示意图弦杆受力如图6.6所示：可见弦杆最大拉应力为222mpa，最大压应力为219mpa，整体受力性能较差，建议采用加强型弦杆，可以满足受力要求。图 6.6重新调整后的弦杆应力示意图弦杆重新设置后，下面的三联工字钢受力如图6.7所示：图 6.7 重新调整后的弦杆应力示意图由图6.7可见，在钢管桩与工字钢相连处，工字钢出现较大的应力，应进行局部应力分析。7 分析结果与建议（1）贝雷梁支架中有局部杆件的应力不满足规范要求，杆件最大应力值发生在承力杆件与工作平台杆件交界处，建议将贝雷梁与下部横撑连接处改为双竖杆，弦杆改为加强型，以满足受力要求。（2）贝雷梁下部3联工字钢在与钢管连接处存在应力集中，建议进行局部应力分析并加强；（2）钢管支撑应力满足规范要求，最