悬臂施工用菱形挂篮分析.doc

悬臂施工用菱形挂篮分析 熊辉XIONGHui （柳州铁道职业技术学院，柳州545007） （LiuzhouRailwayVocationalTechnicalCollege，Liuzhou545007，China） 摘要：结合普安1段混凝土悬臂浇注施工过程，对施工中使用的菱形挂篮进行内力及稳定性分析，计算分析结果通过了各项强度及稳定性指标。 Abstract:Combinedwiththeprocessof1#sectioncantileverconcretepouringconstruction,thispaperanalyzestheinternalforceandstabilityoftheconstructionwithrhombichangingbasket.Theputationalanalysisresultsshowthatthestrengthandstabilityindicatorscanmeettherequirements. 关键词：悬臂浇注施工；菱形挂篮；内力；稳定性 Keywords:cantileverpouringconstruction；rhombichangingbasket；internalforce；stability ：TU318：A ：1006-4311（xx）06-0138-02 1工程背景简介 普安1、2号桥为分离式单幅桥，主桥为85m+160m+85m预应力混凝土连续刚构。主桥连续刚构上部结构为变截面箱形梁，单箱单室三向预应力构造，其中主墩上的0号块长14m，顶面设2%横坡，底板横向水平，顶板横坡由腹板高度调整。顶板宽度12.5m，底板宽7m；顶板厚度为50cm，腹板厚度为70cm，底板厚度100cm。砼方量455.97m3，重量为1185.52t,箱梁分段最大重量213.1吨。挂篮设计也悬臂阶段重量最大段的1#节段为设计荷载，由于箱梁为单箱单室，所以挂篮采用两片主桁，两主桁间距为6.3m，挂篮底模长5.0m，前下横梁长9.3m，后下横梁长13.1m。挂篮的后下横梁采用两根槽钢焊接而成，底板纵梁、前下横梁为工字钢，前、后上横梁为桁架结构，立柱用钢板焊接成箱形截面。 2主要材料属性及有限元模型 计算程序分别采用大型结构分析有限元程ANSYS和MIDAS，由于两种程序计算结果基本吻合，所以以下分析结果均采用程序ANSYS来作说明。挂篮计算模型采用三维空间模型，模型一共5212个单元。模型中1号段混凝土采用Solid45体单元，菱形挂篮的立柱、下弦杆、前上横梁、后上横梁、前下横梁、后下横梁以及底板下纵梁均采用Beam188梁单元，菱形挂篮的前后竖向吊带以及前后腹杆均采用Link10拉杆单元。 1号段箱梁采用50#混凝土，混凝土的弹性模量取3.5108Pa，泊松比取0.2，密度为2600kg/m3；挂篮主要构件均采用普通钢材，钢材的弹性模量取21011Pa，泊松比取0.33，密度为7800kg/m3。菱形挂篮整体图和菱形挂篮整体构件图见图1、图2。（注：为了偏安全考虑，模型在一些部位或者构件上作了简化。） 3菱形挂篮内力计算结果 有限元分析计算如图3，4所示，计算结果分析如下： 菱形挂篮在底板下纵梁处竖向位移较大，其最大值为0.016m。菱形挂篮后上横梁上缘、底板下纵梁下缘以及后下横梁中部最大主应力较大，其最大值出现在后下横梁中部的锚固点上，其最大值为343MPa，由于此应力值在模型中为施加约束的地方，所以会产生应力集中，但在实际中由于后下横梁在混凝土的制约下，不会产生较大的应力值。除应力集中部位外，整个挂篮的杆件在施工中产生的最大应力值为152MPa，小于钢结构容许应力。 4菱形挂篮屈曲分析 菱形挂篮的前两阶屈曲模态如图5，6所示。 通过菱形挂篮特征值屈曲计算，可以看出结构前三阶屈曲模态值分别是1.153、1.153和2.042。 结构在临界荷载作用下，变形主要为吊杆和底板下纵梁横向摆动，由于结构很难在横向产生激扰力，这种变形几乎不会发生，所以结构屈曲分析结果也安全。 参考文献： 1钢结构设计规范GB50017xx，中国工程建设标准化组织翻译