大悬臂桥面板钢脊骨梁结构模型剪力滞效应有限元分析.doc

大悬臂桥面板钢脊骨梁结构模型剪力滞效应有限元分析（全面版）资料

第!期 罗许国等： 大悬臂桥面板钢脊骨梁结构模型剪力滞效应有限元分析 表! 截面 " # "、 $ # $ 纵向正应力数值表 " . #% / #. ## / $0 . #! / +& . #- / $" . "1 / 1# . "& / $" . "% / "# . "$ / !$ # . #$ / 1! . ## / !% . #! / 1# . #- / #0 . "# / %" . "" / 1" . "! / 0+ . "! / "& $ . #" / %# . #! / #" . #- / ". "0 / !% . !1 / #! . !1 / -% . !& / +. !& / %" % . !! / "1 . !! / #1 . !! / $! . !! / #0 . & / "$ . & / &. & / +% . 1 / -! & %% 厚度 ’($ (& 截面 ! . #+ / &0 . #& / 1+ - / 0$ . " / #! - / "& - / -" . ! / 0% . " / #! . " / %1 . " / 1# !.! *(+ , ( !’($ (& "." *(+ , ( !. "0 / 1. "+ / #" . #% / -. ## / #% . #" / 1% . #! / !+ 表% 厚度 ’($ (& #.# *(+ , ( !’($ (& #.# *(+ , ( !. #! / 1# . #- / #+ . #1 / -. #% / $. $" / #$ . $- / %# . #0 / -0 . #1 / &0 . #$ / 10 . ## / !0 . $& / &1 . $$ / 10 . $- / &0 . #+ / 1% . %# / ++ . %! / %0 . $& / $% . $$ / #截面 ! . $" / #. $- / &! " . %- / 0% . $+ / 1! # . %0 / !% . %& / #0 截面 & # &、 ’ # ’ 纵向正应力数值表 $ . &+ / -$ . &$ / +# . &! / +0 . %0 / ". %$ / $# . %! / 0% . $0 / &1 . $1 / %+ % . 11 / +. 1# / 00 . 1- / %& . &1 / $$ . 1$ / +# . 1! / #. &+ / -0 . &% / !$ & . +" / 00 . 1+ / +! . 1% / -% . 1! / &$ . 0$ / $$ . 0- / !! . +& / !0 . +" / %0 1 . +! / +1 . 11 / 0# . 1$ / #! . 1-/ 00 . +0 / %1 . +% / $. +! / %0 . 1+/ !! + . +" / #& . 1+ / $" . 1$ / +& . 1! / &# . 0! / 10 . +1 / #+ . +# / #& . 10 / &1 0 . +1 / $1 . +# / -& . 10 / -0 . 1% / %! . 0$ / #1 . +0 / 1+ . +% / &" . +! / +" !. ++ / !% . +# / &1 . 10 / %& . 1% / +. 0& / "" . 0! / #1 . +& / 00 . +" / 00 图+ 截面 ! . !， " . " 纵向正应力分布图 图0 截面 ! . !， " . " 纵向正应力分布图 ’ 结 论 洪山大桥采用的大悬臂脊骨梁在水 !） 平力和弯矩作用下， 理论计算表明， 在主箱 梁与塔柱连接处， 主箱梁和悬臂板各承担 总轴向力的约为 1! 2 和 "0 2 ， 在#.#截 面， 主箱梁和悬臂板各承担总轴向力的约 图 !- 截面 # . #， $ . $ 纵向正应力分布图 为 && 2 和 #$ 2 ， 在 $ . $ 截面， 主箱梁和悬 臂板各承担总轴向力的约为 &" 2 和 #+ 2 ， 而按初等梁理论， 主箱梁和悬臂板各承担总轴向力 的约为 %" 2 和 $+ 2 / 由此可见， 在塔柱附近主箱梁和悬臂板的剪力滞效应不可忽视 / 仅作用轴向力， 在截面形式、 荷载大小都一样的情况下， 纵向加劲肋对主箱梁和悬臂板 "） （下转第 +$ 页）
（上接第 HH 页） 的剪力滞效应有影响， 而横隔板， 挑梁及横向加劲肋对主箱梁和悬臂板的剪力滞效应可不予考 虑$ 在主箱梁和悬臂板中适当把纵向加劲肋高度和厚度增加， 可以减小主箱梁和悬臂板的 !） 剪力滞效应 $ 在设计中需要考虑与塔柱相连的悬臂板的负剪力滞效应 $ D） 参考文献： ［&］ 朱以文， 韦庆如， 顾伯达 $ 微机有限元前后处理系统 J4K’% 及其应用 ［2］ 科学文献出版社， $ 北京： &BB! $ ［E］ 张士铎 $ 箱形薄壁梁剪力滞效应 ［2］ 人民交通出版社， $ 北京： &BBB $ ［!］ 倪元增 $ 弹性薄壁梁桥分析 ［2］ 人民交通出版社， $ 北京： EGGG $ ［D］ 郭金琼 $ 箱形梁桥剪滞效应分析 ［ @］ （&） ： $ 土木工程学报， &BC!， &E &!& F &!H $

大容积钢质无缝气瓶介绍
赵京茂
(石家庄安瑞科气体机械 河北石家庄 050061
摘要:介绍了大容积钢质无缝气瓶的用途、规格、材料、设计、制造、检验和试验等方面的要求。
Abstract: The article introduce the requirements of usage、dimension、material、design、manufacture、inspection and test of large seamless steel cylinder.
关键词:大容积 钢质无缝气瓶 介绍
前言
随着工业和科学技术的发展,发达 于20世纪60年代成功开发出单体容积在500
升以上的大容积钢质无缝气瓶,打破了一直以来采用中、小容积气瓶装运气体的传统运输方式。他们将几个或十几个大容积钢质无缝气瓶的头部连通在一起并组装在框架里,放在拖车上运送氧、氮、氢、氦、天然气等永久气体,作为储罐用以给用户供气。
我国自上世纪80年代开始,陆续从美国、日本或韩国进口上述大容积钢质无缝气瓶,用于天然气、氦气等压缩气体的中、短途运输。这些进口的大容积钢质无缝气瓶均按照美国运输部DOT-3AAX或3T规范设计、制造。
随着我国陕气进京、西气东输等项目的实施,人们对清洁燃料的需求日益增加,这正好为大容积钢质无缝气瓶带来了发展良机。石家庄安瑞科气体机械(原新奥集团石家庄化工机械股份抓住这一历史机遇,于2001年开始投入巨资进行研制,终于在2002年成功研制出中国第一只大容积钢质无缝气瓶。由于我国尚无大容积钢质无缝气瓶的 标准,我们在参照美国DOT规范、ISO标准以及 有关法规标准的基础上,制定了气瓶的企业标准,并经全国气瓶标准化技术委员会审查、备案。在研制中,根据 质检总局的要求,结合中国特点,增加了气瓶型式试验的要求。
下面重点介绍我公司研制的大容积钢质无缝气瓶的有关情况。
1 气瓶规格
大容积钢质无缝气瓶的公称工作压力在基准温度时可为15MPa或15MPa以上,最高可达27MPa。目前国内常用的大容积钢质无缝气瓶的公称工作压力为16.6MPa、20MPa、25MPa 三种。单个气瓶的容积一般都在500L以上,最大可达2600L。气瓶长度一般在5m以上,最长可达12.19m(40英尺。其直径一般为406mm、559mm,以559mm为最常见。主要规格见表1。
表1 大容积钢质无缝气瓶主要规格表
公称工作 压力 外直径
计算
壁厚
公称
容积
长度 重量
MPa psi mm mm L mm kg 瓶体
材质
盛运
介质

备注
1080 5400 1110
16.6 2400 559 13.7
2300 10975 2255
2250 10975 2730
1700 8500 2120
1650 8235 2070
559 16.5
1050 5400 1350
20 2900
406 12.0 1200 10975 1460
406 15.0 1170 10975 1800
20.7 2000 10070 3115
25 3625
559
20.7 920 4985 1550
4130X
空气
氮气
氧气
氩气
氦气
天然气
氢气
相当于
DOT-3AAX
2300 10975 2140
1760 8500 1660
1710 8235 1610
20 2900 559 12.8
1080 5400 1060
4145
不能用于
盛储运氢
气、天然
气
相当于
DOT-3T
2 材料
大容积钢质无缝气瓶采用大直径铬钼钢材料的无缝钢管制造,国际上该种气瓶也多采用铬钼钢制造。铬钼钢具有优良的综合机械性能,其最大优点是在高强度水平上仍能保持
良好的塑性和足够的韧性,甚至在-40℃条件下还具有出色的韧性。这种轻量化、安全经
济的铬钼钢气瓶已在欧美各国广泛使用。制造大容积钢质无缝气瓶材料的主要牌号为4130X 及4145,其化学成分见表2,热处理后的机械性能见表3。
Si 0.15~0.35 0.15~0.35 P ≤0.020 ≤0.035 S ≤0.010 ≤0.040 Cr 0.80~1.10 0.80~1.10 Mo
0.15~0.25
0.15~0.25
表3 热处理后的机械性能
-40℃ A KV J
牌号
R m
MPa R P0.2 MPa R P0.2 / R m
% A 50% 三个试样平均值 单个试样最小值 HB
4130X 720~869
485~745
≤86 ≥20≥40 ≥32 195~2694145
930~1060 760~910
——
≥16
≥32
≥26
277~330
注:4145材料不得用于盛运氢气和天然气。
3 气瓶设计
根据《气瓶安全监察规定》的要求,气瓶设计实行设计文件鉴定制度。气瓶设计文件应当经 质检总局特种设备安全监察机构核准的检验检测机构鉴定,方可用于制造。
本文仅对气瓶瓶体壁厚计算和附加应力校核作一介绍。 3.1 壁厚计算
国产大容积钢质无缝气瓶壁厚计算公式与美国气瓶标准的DOT-3AAX 和DOT-3T 的壁厚计算公式一致,即为巴赫公式。见下式:
[][]h

+−−=
σσ
式中:　σ　—瓶壁应力的许用值, MPa;
P h ——规定的最小试验压力(5/3倍工作压力,MPa; D 0——瓶体外径,mm。
在设计中,当选用4130X 材料时,瓶壁应力的许用值不得大于材料最小抗拉强度的67%,且不得大于482MPa(70000PSI。当选用4145材料时,瓶壁应力的许用值不得大于材料最小抗拉强度的67%,且不得大于624MPa(90500PSI。
3.2 附加应力校核
由于大容积钢质无缝气瓶较长,使用时仅靠两端水平支承,气瓶自身重量造成的弯曲会在气瓶轴向形成拉应力。此外,在进行水压试验时,由于气瓶自重及内部水的重量,还
会在轴向形成拉应力。因此,在大容积气瓶设计时,除需进行常规的壁厚计算外,还应进行附加应力校核。
附加应力校核的原则是,由于弯曲形成底部金属的最大拉应力的两倍,加上在同一部位由于水压试验形成轴向拉应力的和,应不超过所用钢的最小屈服强度的80%,即:
s h K P I MD σσσ%801
8.9220
21≤−+=
+ 式中: σs —瓶体材料屈服强度下限值,MPa;
σ1—由于弯曲产生的拉应力,MPa; σ　—由于水压试验产生的拉应力,MPa; 　—弯矩 　　WL 2/8, Kg·mm;
K —系数,K =D 0 /D i ;(D i —瓶体内直径,mm; P h ——规定的最小试验压力(5/3倍工作压力,MPa; D 0——瓶体外径,mm。
4 制造
大容积钢质无缝气瓶按批组织生产,为保证气瓶质量,确保可追溯性,每只气瓶都有独立且不重复的编码,并带有“工序检查单”,自钢管进厂检验到完工入库全过程进行控制。当工序工作完成后,操作者自检合格后签字提交检查员检查,未经检验合格,不得转入下道工序。
大容积钢质无缝气瓶主要制造工艺如下:
○钢管检查:由于无缝钢管是轧制或锻制产品,制造过程中钢管内、外表面难免会存在缺陷。气瓶质量取决于钢管质量,因此在钢管下料之前,先沿钢管长度进行100%的超声检测,以检查轴向和环向缺陷,其合格标准是缺陷深度不得超过壁厚的5%。与此同时还对钢管进行100%超声测厚,以确保钢管最小壁厚满足图样和工艺要求。
○钢管内壁磨光:钢管扎制或锻制过程中,内表面会存在氧化皮及表面缺陷(如夹层、裂纹、折皱等,采用砂轮磨削清除内壁缺陷,使内壁露出金属光泽。
○钢管下料:采用机械方法或火焰切割将钢管切割成所要求的尺寸。 ○管端加热:采用火焰或电将管端加热,以便将管端加工成形。
○端部成型:采用滚轮或刮板式旋压机或模锻设备,将加热好的管端旋压或锻压成所需要的形状和尺寸。
○热处理:将成形后的气瓶进行热处理,以获得所需的机械性能。热处理方法为“淬火十回火”(即调质。为检验气瓶热处理后的机械性能是否满足标准或图样的要求,应将试验环与气瓶同炉进行热处理。同一批气瓶应带一个试验环,试验环的长度至少为610mm。
试验环应与其所代表的同批钢瓶具有相同的公称直径和设计壁厚、采用同一炉罐号钢、同炉热处理,试验环两端应封闭以与气瓶热处理状态一致。
○硬度检测:采用便携式布氏硬度仪对热处理后的气瓶进行硬度检测。沿气瓶长度方向的两端和中间部位至少选取3个截面,截面间距不超过3m,每个截面沿圆周每隔90o测一点,其硬度值应符合设计图样的规定,同一环向截面外表面的硬度值偏差不大于30HB。
○机械性能试验及金相检测:自试验环上切取试样,进行拉伸试验、冲击试验、压扁试验(适用于4130X材料气瓶及金相检测。
○外表面抛丸除锈:对检测合格的气瓶外表面进行抛丸除锈,以便进行磁粉探伤。
○磁粉检测:检查气瓶有无因淬火不当而产生的表面裂纹。
○瓶口螺纹:采用数控螺纹加工机床加工瓶端螺纹,以装配连接时所需的附件。采用螺纹规检测螺纹加工质量。
○外测法水压试验:采用水套法测定气瓶的重量、容积和容积残余变形率。气瓶试验压力为5/3倍的公称工作压力,在试验压力下至少保压30秒,以保证气瓶充分膨胀。保压期间不产生泄漏,并且容积残余变形率不超过10%为合格。
○超声检测及测厚:对气瓶进行100%超声检测,以无超过气瓶最小壁厚5%的缺陷存在为合格。同时对气瓶直段进行100%超声测厚,所测得的最小壁厚值不得小于图样规定的最小设计厚度。
○内表面喷砂及清理:先进行内表面喷砂,之后用高压水清洗,再热风吹干,以获得清洁、干燥、光滑的内表面。
○内壁检测:采用内窥摄像系统及反光镜对气瓶及瓶肩内壁进行检测,确保内壁清洁、干燥、光滑。
○气密性试验:对气瓶进行气密性试验,试验压力为气瓶的公称工作压力。
○外表面喷砂、打钢印、喷漆。
○充氮保护:气瓶出厂时,内部充以0.2MPa ~0.3MPa的氮气。
5 检验与试验
大容积钢质无缝气瓶的检验分为出厂检验和型式试验,出厂检验又分为逐只检验和批量检验。关于大容积钢质无缝气瓶的型式试验,美国规范和ISO标准未做要求,该要求是根据《气瓶安全监察规程》并参照国内无缝气瓶标准的有关规定而确定的。
当遇有下列情况之一时,应对气瓶进行型式试验:
a新设计的气瓶;
b改变气瓶瓶体材料;
c改变气瓶瓶体的直径、壁厚或结构形状;
d改变气瓶瓶体冷热加工成形或热处理规范等主要制造工艺。
按照 有关规定，气瓶的型式试验应当由 质检总局核准的具有气瓶型式试验资 格的检验机构进行。 大容积钢质无缝气瓶的主要检验和试验项目见表 4： 表4 序号 检验项目 逐只检验 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 原材料检验 瓶体壁厚检测 瓶体制造公差检测 瓶体内、外观检验 拉伸试验 冲击试验 压扁试验 硬度检测 金相检测 超声检测 磁粉检测 瓶端螺纹检测 外测法水压试验 气密性试验 瓶体端部解剖检验 疲劳试验 爆破试验 注： （1）气瓶疲劳试验的次数为 1.5 万次。循环压力上限为气瓶水压试验压力，循环压力 下限应不超过气瓶循环压力上限的 10%， 疲劳循环次数达到 1.5 万次钢瓶瓶体无泄漏和损坏 为合格。 （2）气瓶实际爆破压力不得低于气瓶公称工作压力的 2.5 倍，瓶体爆破后破口必须在 瓶体的筒体部分，且无碎片产生。 （1） 气瓶主要检验和试验项目 出厂检验 批量检验 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 型式 备注 试验 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 适用于4130X材料 气瓶 重点是内表面 （2）
7 结语 从以上介绍可知，石家庄安瑞科气体机械制造的大容积钢质无缝气瓶具有以 下特点： （1）设计时充分考虑到了实际使用情况，对气瓶进行了附加应力校核。 （2）严格控制原材料钢管（4130X）中硫、磷含量，满足氢气、天然气等有应力腐蚀 倾向介质对材料的要求。 （3） 设计瓶壁厚度时， 两种材料分别取不同的瓶壁应力许用值， 以充分发挥材料优势， 做到轻量化。 （4）原材料钢管进厂后进行 100%无损检测和超声测厚，确保投料钢管合格。 （5）热处理后检测项目齐全，确保材料在热处理后能够得到优良的综合机械性能。规 定的机械性能数据满足氢气、天然气等有应力腐蚀倾向介质对气瓶的要求。 （6）钢管投料前进行内磨，并设有内壁喷砂、清理以及内壁检测工序，确保了气瓶内 部清洁、干燥、光滑。 （7）气瓶有型式试验要求，且规定进行疲劳试验和爆破试验，可以通过试验进一步验 证气瓶的安全性和可靠性。 （8）有严格的质量控制措施，确保质量的可追溯性。 参考文献 1 2 秋长鋆 管式拖车气瓶 中国锅炉压力容器安全 第 15 卷 第 4 期 Q/ SHJ20-2004《大容积钢质无缝气瓶》 （石家庄安瑞科气体机械企业标准）

第30卷第2期2021年　2月
煤　矿　机　械
CoalM ine Machinery

Feb.2021塔式起重机整体结构的有限元分析
王　仿,高　顶
(中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州221008
　　摘　要:根据塔式起重机的实际结构,利用ANSYS对其整体结构进行建模和分析。在建模过程中,对塔式起重机结构的简化、单元的选择、载荷的施加等进行探讨和分析,并在此基础上进行静态有限元分析,其结果对塔式起重机的后续分析有重要意义。
关键词:塔式起重机;静态分析;有限元分析
中图分类号:T H213;O242.21　文献标志码:A　文章编号:1003-0794(202102-0096-02 St ati c Fi n ite Ele ment Analysis of W hole Structure of Tower Crane
W ANG Fang,GAO D i n g
(College of Mechanical and Electrical Engineering,China University of M ining and
Technol ogy,Xuzhou221008,China
Abstract:Based on the real structure of the t ower crane,the ansysis has been carried out by ANSYS,a general FE A package.W hen the s olid model was created,the si m p lificati on of the structure of the t ower crane,the selecti on of the ele ment and the l oad of the l oads are discussed and analysed.And static finite ele ment analysis of t ower crane is done based on it.Further more,it is valuable f or op ti m ized design in the future.
Key words:t o wer crane;static analysis;finite ele ment
1　有限元模型的创建
结构的有限元分析,其力学模型正确与否直接影响到分析的结果。有限元模型的建立过程就是合理地并在一定控制精度内简化模拟仿真真实结构。对于不同的分析目的就会存在不同的模型化方法。可以把“不同的分析目的”用“视点的变化”来表现,在分析结构整体变化时的情况把视点放置于远方的场合,在分析结构局部变化时的情况把视点放置于拉近时的场合。本文主要分析结构整体的变化,所以把视点放置于稍微远的地方,看到的塔式起重机就是由许多细长的构件组合而成的框架结构。
(1结构分析的简化
由于回转支承结构等实体部件相对塔机整体结构而言几何尺寸较小,而刚度较大、质量较为集中,当对塔机结构进行整体分析时,可以将回转支承结构等实体部件采用梁杆单元进行等效,使塔机的整体分析中只包含梁单元,避免了具有不同结点自由度的梁单元和板壳单元的联接问题。另外,一般塔机都具有几百甚至几千根杆件,其输入数据文件已经很大,如果再同时分析回转机构的板壳结构,更将大大增大数据文件,甚至超出了计算机的工作能力。在做完整体分析之后,再将整体分析中得到的等效单元的结点力作为外载荷,采用板壳单元单独分析回转机构。根据设计规范的规定,塔机必须工作在材料弹性范围内,且对一般的中小型塔机的分析不必考虑非线性因素,因此本文只讨论线性分析。
(2选择单元类型
具体选用某种单元,应力求反映其结构的力学特性为前提下,尽可能选用简单的单元,使得模型既合理,

又节约计算时间。由于是分析结构整体的变化,所以选用bea m4单元。此单元是一种可用于承受拉、压、弯、扭的单轴受力单元。这种单元在每个节点上有6个自由度:x、y、z三个方向的线位移和绕x、y、z三个轴的角位移。将塔式起重机结构简化为357个节点,491个梁单元。图1即为塔式起重机的有限元模型。
图1　塔式起重机的有限元模型
(3定义材料属性
塔式起重机结构主要采用Q235A碳钢,弹性模量为212GPa,泊松比为0.288,密度为7.86×103 kg/m3。
2　边界条件
进行有限元计算时,模型的约束方式必须满足的条件是:保证结构不产生刚体位移,也就是说必须有足够的自由度约束,以保证结构的刚度矩阵为满
　　第30卷第2期　　
塔式起重机整体结构的有限元分析———王　仿,等　　　
Vol .30No .2
秩矩阵,从而使整体刚度方程有唯一解。
塔式起重机主要承受的载荷:(1塔式起重机自重　以重力加速度的方式加到每个单元上。
(2在塔臂配重端施加的配重　以集中载荷的方式加到配重端的节点上。
(3在塔臂最前端承受的吊重　以集中载荷的方式加到前端的节点上。
(4固定塔身底部　约束塔身底部的4个结点的所有自由度。
在本次分析中忽略其他作用力对塔式起重机的影响。3　结构静力分析结果
由于直接在ANSYS 里建立的有限元模型,模型里的单元和节点数目相对实体模型来说都很少,其计算过程很简单,不会花费很长时间在求解过程。求解完成以后,分别对该结构的强度和刚度分析如下
(1强度分析

根据强度理论,结构应具有足够的强度,以保证在规定的使用条件下不发生意外断裂或显著塑性变形,所以对结构进行强度分析是必要的。该结构使用的材料为塑性材料,对于塑性材料,其屈服应力σs 小于强度极限,故通常以屈服应力作为极限应力。Q235A 碳钢的屈服应力值为235MPa,按屈服应力所规定的安全因素n s ,通常取n s =1.5~2.2,在这取n s =2。可得许用应力
[σ]=σs /n s =117.5MPa
由于该结构处于多向应力状态,所以选用第4强度理论即畸变能理论对输料架强度进行分析。该理论的强度条件为
σr4=(σ1-σ22+(σ2-σ32+(σ3-σ12
≤[σ]式中　σ1———第1主应力;　σ2———第2主应力;　σ3———
第3主应力;σr4———第4强度理论的等效应力。
根据ANSYS 的计算结果,最大等效应力即相当应力值为78.418MPa,位置如图2中所示。

图2　等效应力云图
σr4=78.418MPa ≤[σ]=117.5MPa,可知该结构的强度满足要求,储备较大。
从图2中可以看出最大应力发生在塔式起重机立着的部分,为了使结构更为合理,可以对局部结构进行修改。对于塔式起重机这类超静定结构,切不可在缺少理论根据的前提下,采取简单办法去盲目地局部加强、加固,以免造成超静定结构内力的重新分配而形成新的危险区域。即使是局部焊补加固,也需要在一定的理论分析的基础下选择合适的部位,以免造成只降低了最大应力而没有改善应力集中的情况,实际的隐患并没有消除。
(2刚度分析
在结构设计中,除应满足强度要求外,具有足够的刚度也非常重要。将塔式起重机看作为外伸梁,对于梁的刚度条件为要求梁的最大挠度与最大转角分别不超过各自的许用值
。在此考虑最大挠度|w |max ≤[δ],[δ]为许用挠度。
根据ANSYS 计算结果如图3,刚度满足要求。
图3　位移云图
4　结语
(1由以上分析,可以清楚地看到塔机所受到
的最大、最小应力和结构变形情况,从而找出其危险
点,为进一步改进结构提供了理论依据。
(2有限元分析法是结构分析的快速有效的方法,特别是有限元分析软件的应用使复杂工程问题求解变得简单。
(3分析中仍然存在不足之处:①对结构模型的简化相对粗糙;②忽略了部分载荷对输料架的静态特性的影响。在以后的工作中可以对这方面进一步深化;③有待进一步分析随机载荷下的应力响应。
参考文献:
[1]顾力强,林忠钦.FYC6100大客车车身结构有限元分析[J ].机械
设计与研究,1998(4:55-56.
[2]赵海峰,蒋迪.ANSYS 工程结构实例分析[M ].北京:中国铁道出版社,2004.
[3]宋子康.材料力学[M ].上海:同济大学出版社,1998.
作者简介:王　仿(1983-,江苏徐州人,2005年毕业于南京理工大学机械工程学院,现为中国矿业大学机电工程学院在读硕士,电子信箱:wolfall@126 .
收稿日期:2021-08-25

第!期 罗许国等： 大悬臂桥面板钢脊骨梁结构模型剪力滞效应有限元分析 表! 截面 " # "、 $ # $ 纵向正应力数值表 " . #% / #. ## / $0 . #! / +& . #- / $" . "1 / 1# . "& / $" . "% / "# . "$ / !$ # . #$ / 1! . ## / !% . #! / 1# . #- / #0 . "# / %" . "" / 1" . "! / 0+ . "! / "& $ . #" / %# . #! / #" . #- / ". "0 / !% . !1 / #! . !1 / -% . !& / +. !& / %" % . !! / "1 . !! / #1 . !! / $! . !! / #0 . & / "$ . & / &. & / +% . 1 / -! & %% 厚度 ’($ (& 截面 ! . #+ / &0 . #& / 1+ - / 0$ . " / #! - / "& - / -" . ! / 0% . " / #! . " / %1 . " / 1# !.! *(+ , ( !’($ (& "." *(+ , ( !. "0 / 1. "+ / #" . #% / -. ## / #% . #" / 1% . #! / !+ 表% 厚度 ’($ (& #.# *(+ , ( !’($ (& #.# *(+ , ( !. #! / 1# . #- / #+ . #1 / -. #% / $. $" / #$ . $- / %# . #0 / -0 . #1 / &0 . #$ / 10 . ## / !0 . $& / &1 . $$ / 10 . $- / &0 . #+ / 1% . %# / ++ . %! / %0 . $& / $% . $$ / #截面 ! . $" / #. $- / &! " . %- / 0% . $+ / 1! # . %0 / !% . %& / #0 截面 & # &、 ’ # ’ 纵向正应力数值表 $ . &+ / -$ . &$ / +# . &! / +0 . %0 / ". %$ / $# . %! / 0% . $0 / &1 . $1 / %+ % . 11 / +. 1# / 00 . 1- / %& . &1 / $$ . 1$ / +# . 1! / #. &+ / -0 . &% / !$ & . +" / 00 . 1+ / +! . 1% / -% . 1! / &$ . 0$ / $$ . 0- / !! . +& / !0 . +" / %0 1 . +! / +1 . 11 / 0# . 1$ / #! . 1-/ 00 . +0 / %1 . +% / $. +! / %0 . 1+/ !! + . +" / #& . 1+ / $" . 1$ / +& . 1! / &# . 0! / 10 . +1 / #+ . +# / #& . 10 / &1 0 . +1 / $1 . +# / -& . 10 / -0 . 1% / %! . 0$ / #1 . +0 / 1+ . +% / &" . +! / +" !. ++ / !% . +# / &1 . 10 / %& . 1% / +. 0& / "" . 0! / #1 . +& / 00 . +" / 00 图+ 截面 ! . !， " . " 纵向正应力分布图 图0 截面 ! . !， " . " 纵向正应力分布图 ’ 结 论 洪山大桥采用的大悬臂脊骨梁在水 !） 平力和弯矩作用下， 理论计算表明， 在主箱 梁与塔柱连接处， 主箱梁和悬臂板各承担 总轴向力的约为 1! 2 和 "0 2 ， 在#.#截 面， 主箱梁和悬臂板各承担总轴向力的约 图 !- 截面 # . #， $ . $ 纵向正应力分布图 为 && 2 和 #$ 2 ， 在 $ . $ 截面， 主箱梁和悬 臂板各承担总轴向力的约为 &" 2 和 #+ 2 ， 而按初等梁理论， 主箱梁和悬臂板各承担总轴向力 的约为 %" 2 和 $+ 2 / 由此可见， 在塔柱附近主箱梁和悬臂板的剪力滞效应不可忽视 / 仅作用轴向力， 在截面形式、 荷载大小都一样的情况下， 纵向加劲肋对主箱梁和悬臂板 "） （下转第 +$ 页）
（上接第 HH 页） 的剪力滞效应有影响， 而横隔板， 挑梁及横向加劲肋对主箱梁和悬臂板的剪力滞效应可不予考 虑$ 在主箱梁和悬臂板中适当把纵向加劲肋高度和厚度增加， 可以减小主箱梁和悬臂板的 !） 剪力滞效应 $ 在设计中需要考虑与塔柱相连的悬臂板的负剪力滞效应 $ D） 参考文献： ［&］ 朱以文， 韦庆如， 顾伯达 $ 微机有限元前后处理系统 J4K’% 及其应用 ［2］ 科学文献出版社， $ 北京： &BB! $ ［E］ 张士铎 $ 箱形薄壁梁剪力滞效应 ［2］ 人民交通出版社， $ 北京： &BBB $ ［!］ 倪元增 $ 弹性薄壁梁桥分析 ［2］ 人民交通出版社， $ 北京： EGGG $ ［D］ 郭金琼 $ 箱形梁桥剪滞效应分析 ［ @］ （&） ： $ 土木工程学报， &BC!， &E &!& F &!H $

龙头山隧道衬砌结构耐久性实验分析
招国忠1 谭忠盛2 曾磊1 朋改非2
（1广州珠江黄埔大桥大桥建设 广州 510725
2北京交通大学 北京 100044）

摘要：隧道所处地质环境的复杂，导致影响其耐久性的因素众多，由于龙头山隧道处于华南地区，以及其本身结构的特殊性，对结构的耐久性提出更加严格的要求，但对于其耐久性可行的研究部分仍然集中于混凝土的研究，如何提高隧道二衬混凝土的抗裂性和抗渗性成为该隧道耐久性研究的关键因素。
关键词：隧道衬砌 钢筋混凝土结构 混凝土配合比 耐久性实验
中图分类号： U 455 文献标识码： A

The Durability Experimental Analysis of Longtou Shan Tunnel Lining Structure
(Zhao Guozhong1 Liu heng2 Zeng lei1 Zhang peng2)
(1 Guangzhou Pearl River Bridge Construction Co. Ltd. Guangzhou 510725 2 Beijing Jiao tong University Beijing 100044 )

Abstract: Local tunnel geological is so complex that there are many factors which affect its durability. Longtou Shan is in the southern China and has its own special structure; which require the strict ability of durability. However, its durability feasible study is still on the concrete research how to improve the tunnel lining concrete cracking and impermeability of the tunnel as the key to durability factors.
Key words: tunnel lining; reinforced concrete structure; the proportion of concrete; durability experiment

1.工程所处环境以及结构特点
龙头山隧道所处地貌单元属长期风化剥蚀丘陵地貌区，隧道上覆低矮灌木和杂草，植被茂密。隧址区属亚热带海洋性季风气候，温暖潮湿，雨量充沛，环境平均温度21.80C，环境相对湿度为0.78[1],隧道衬砌所处属于室外潮湿环境，由于地处雨水充沛的南方，因此，需要对隧道的防排水系统以及混凝土的抗渗提出更高的要求。此外，龙头山隧道属于大断面、大跨度的隧道，最大跨径约为21m[2]，因而隧道衬砌结构无论从承载力还是裂缝扩展等方面，对结构的材料、构件、及隧道的耐久性体系的提出相应的要求，成为控制结构寿命的重要因素。
2.隧道衬砌结构耐久性研究方法
隧道与周围介质联系紧密，且长期相互作用，故在研究耐久性的影响因素时应特别重视环境条件的影响，环境作用下影响混凝土结构耐久性的材料劣化现象主要是钢筋和混凝土腐蚀。
根据周围环境与隧道发生作用的情况，将隧道分为内侧与外侧环境进行考虑，隧道内侧主要考虑衬砌结构在大气环境中的性能