飞龙岛大桥引桥现浇箱梁支架分析验算计算书.doc

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飞龙岛大桥引桥现浇箱梁支架分析验算计算书
采用MIDAS结构计算软件对支架进行分析验算。由于项目上报的方案中提供的一些基础数据（如构件尺寸等）不够详尽、全面，或未在方案设计图上标示清楚和明确，因此在建立模型复核计算时，只能直接套用项目计算过程中所采用的荷载大小或在项目方案设计图中通过CAD量测出有关尺寸后粗略计算出支架构件所承受的荷载，从而对各种支架模型施加相应荷载进行结构受力分析。
一、贝雷梁支架
1、荷载：
直接套用项目采用的荷载折算为均布荷载。施加于翼板位置下横向从外往里的第一、第二片纵梁上的外力荷载为20.1KN/m，第三片纵梁上的外力荷载为41.2KN/m，其余底板位置下的纵梁上的外力荷载为27.0KN/m。支架结构受力分析中，总荷载采用上述外力荷载与构件自重的迭加组合荷载。
2、模型：
按项目支架结构设计图整体模拟建模，见下图。经过反复受力分析计算调整模型结构，最终模型大体按项目支架结构的形式、型号尺寸、构件间距建立，但对局部或个别构件进行了改动或优化调整，如此建立的最终模型的应力、位移等指标才能满足规范要求并比较经济节约。

模型立体图
模型中采用的构件情况具体为：1）钢管φ60cm，壁厚1cm（项目方案中未提供）。2）钢管纵横向联结拉杆采用φ20mmHRB335钢筋（项目方案未说明）。3）钢管顶横梁采用32#双槽钢（项目方案中采用45双工字钢）。4）翼板下纵梁采用28#工字钢且每边增加了由外往内的第二条纵梁，如此将原135cm间距变为（50+85）cm，如此受力等才能通得过（项目方案中采用45#工字钢）。5）底板下纵梁采用25#工字钢（项目方案中采用45#工字钢）。
3、结果：
1）变形：

位移图（mm）
最大变形为4.4mm，出现在翼板下纵梁上，此变形不影响结构受力安全。
2）应力：

组合应力图（MPa）
支架最大组合应力为179.1MPa，出现在贝雷梁腹杆上，小于16Mn钢容许应力210MPa，因此该支架整体来说满足强度安全要求。
3）稳定性：
未进行结构整体稳定性分析，因此要求加强支架的整体纵横向联系，确保整体稳定性。
二、钢管支架
1、荷载：
由于项目方案中未进行此钢管支架受力计算，未提供相关计算数据，因此建模复核计算时，只能以项目方案设计图为依据，通过CAD量测出有关尺寸、面积数据后近似计算出支架构件所承受的荷载（均布荷载），计算结果为：q底板=0.5×S底×γ/L底=0.5×8.9×25/8=13.9KN/m；q翼板=0.5×S翼×γ/L翼=0.5×1.6×25/5=4.0KN/m。为方便模型加载，分析中对模型统一进行横向加载：作用于上横梁上的均布荷载统一采用13.9KN/m。
作用于模型支架上的总荷载采用上述外力荷载与构件自重的迭加组合荷载。
2、模型：
按项目支架结构设计图整体模拟建模，见下图。
模型支架结构为两跨连续梁，跨径2×9m（钢管中心至中心的距离）。
模型中采用的构件情况为：1）钢管φ60cm，壁厚1cm，横向每排布设4根、纵向布设3组6排钢管，纵向每两排为一组进行纵横向联系，每排间距3m，纵横向联结拉杆采用φ20mmHRB335钢筋。组与组之间间距为9m，为钢管中心至中心的距离。2）钢管顶部横梁（下横梁）采用两根40#工字钢组成箱型截面（项目方案采用2I45），在纵向每排钢管顶部均布设一根下横梁。3）纵梁采用贝雷梁拼设，纵向每排布设10片贝雷梁，横向按项目方案和间距布设11排。此种布设方案有一个不利的地方，即在支点位置处的那片贝雷梁的中部（而不是端头）作用于支点横梁上，该处腹杆受压相当大，不利于腹杆受力；经过分析也证明腹杆受力无法满足规范要求。但由于项目上报的方案就是此种布置形式，因此模型也采用此种形式进行布置和分析。4）贝雷梁纵梁顶部分配梁（上横梁）采用12#工字钢（项目方案采用I28工字钢），纵向按50cm间距均匀布设。

模型立体图
模型平面图
模型正面图
模型侧面图
3、结果：
1）变形：

位移图
最大变形为10.8mm，出现在贝雷梁纵梁弦杆上和腹杆上；另外，跨中处上横梁最大变形为10.5mm。以上变形不影响结构安全。
2）应力：

组合应力图
支架最大组合应力为272.8MPa出现在贝雷梁纵梁位于支点位置处的竖杆上，超出16Mn钢容许应力210MPa，因此该支架纵梁不满足强度安全要求。所以必须对该位置的贝雷梁竖杆予以加强；或移动该支架的贝雷梁纵梁或是移动钢管支墩，以使支点位于两片贝雷梁端头之间连接处，避免原来布置的支点位于一片贝雷梁中部的形式，如此布置才能满足贝雷梁腹杆和弦杆受力要求。请项目重新调整此钢管支架并进行受力计算，合格后才能实施。
3）稳定性：
未进行结构整体稳定性分析，因此要求加强支架的整体纵横向联系，确保整体稳定性。
三、满堂支架
1、荷载：
按项目采用荷载折算套用：作用于12#工字钢纵梁上的外力均布荷载为16.2KN/m。支架结构分析中，作用于模型支架上的总荷载采用上述外力荷载与构件自重的迭加组合荷载。
2、模型：基本按项目满堂支架结构设计图整体模拟建模。

模型立体图
3、结果：
1）变形：

位移图
最大变形为1mm，不影响支架结构安全。
2）应力：

组合应力图
最大组合应力为43.6MPa，数值较小，支架结构安全满足要求。
3）稳定性：
通过屈曲模态分析，临界荷载系数=188.2，结构满足稳定性要求。

屈曲模态图
4、结论：
该满堂支架满足强度及稳定性要求，能够保证结构安全。但由支架结构及分析结果来看，该支架结构显得浪费，可进一步优化以节约支架各种材料用量，在保证结构安全的前提下，提高经济性。建议项目优化该支架，但必须进行精确的受力验算合格后才能使用，以确保结构安全。