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    橋梁橋墩的鋼圍堰強(qiáng)度分析

    發(fā)布于:2016-02-18 19:27
    強(qiáng)度分析

          建造中的浙江省啞江公路大橋位于江海匯合處,由于水文、地質(zhì)、氣象條件的原因,橋墩施工采用新的施工方式,即用鋼圍堰作成人工島,在其內(nèi)部建造橋墩,該鋼圍堰結(jié)構(gòu)復(fù)雜,承受多種載荷工況的復(fù)合作用,需進(jìn)行強(qiáng)度分析,控制變形和結(jié)構(gòu)自重。
          鋼圍堰結(jié)構(gòu)型式見(jiàn)圖,強(qiáng)度計(jì)算分析采用有限元分析法,鋼圍堰受力,外壁板外表面受水壓力作用,單位面積上的水壓,(1)施工中鋼圍堰箱體內(nèi)灌水,故內(nèi)、外壁板內(nèi)表面受水壓作用為r2=pighz,(2)鋼圍堰內(nèi)部空間填砂時(shí),內(nèi)壁板的外表面受濕砂的側(cè)壓作用,(3)此外,還考慮了河床的泥壓作用,Pm、pxwmvz分別為水的密度、砂的密度、水流速、風(fēng)速,公式中各參數(shù)的數(shù)據(jù)由地質(zhì)、水文、氣象、橋梁等部門(mén)提供的資料按不同工況分別確定。根據(jù)鋼圍堰設(shè)計(jì)、制造、拖運(yùn)、安裝、定位、橋墩施工等流程圖情況,經(jīng)全面分析篩選出4種工況作為危險(xiǎn)計(jì)算工況,現(xiàn)將典型危險(xiǎn)工況簡(jiǎn)述如下:工況1鋼圍堰下端嵌人河床8m,圍堰外側(cè)水位8m,箱體內(nèi)灌水至堰頂2m,內(nèi)部空間填滿高度為12m的砂子,河床上層為沉積層,對(duì)鋼圍堰約束效果不明顯,考慮有限元網(wǎng)格劃分的方便。該工況砂壓是使鋼圍堰整體變形的主要載荷,圍堰外側(cè)受到的水動(dòng)壓力和風(fēng)壓力與砂壓力方向相反,起抵消作用,且數(shù)值不大,故忽略。工況H鋼圍堰下端嵌人河床8m,圍堰外水位與堰頂持平,箱體內(nèi)灌水至堰頂2m,圍堰內(nèi)部砂子挖剩3m后,上鋪1m快干混凝土,同工況工理由,此工況引起圍堰整體變形的主要載荷是外側(cè)的靜水壓力和流水動(dòng)壓力。
          鋼圍堰x向尺度為55m,y向尺度為29m,z向高度為20m,內(nèi)、外壁板間距為2m,其結(jié)構(gòu)由內(nèi)、外壁板及板上焊接的垂向、水平環(huán)向加強(qiáng)筋構(gòu)成,內(nèi)、外壁板間用斜桿連接形成棱柱形箱體結(jié)構(gòu)。圍堰內(nèi)部空間平面尺度為x向51m,y向25m,供橋墩施工用。圍堰內(nèi)、外壁板直接承受水壓、砂壓、泥壓等外載荷,將它們按靜力等效原理移置到各層離散節(jié)點(diǎn)上,則整體結(jié)構(gòu)處于平面應(yīng)力狀態(tài),故采用平面應(yīng)力單元的空間組合結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行有限元分析。內(nèi)、外壁板視為加筋板,上面的垂向、水平環(huán)向加強(qiáng)筋折算成等效厚度板,同壁板一起用空間膜元離散,而斜桿取等間距分布,用空間桿元離散.這樣處理,抓住了平面應(yīng)力空間組合的主要矛盾,力學(xué)上等效,精度可靠,且減少了單元數(shù)量。


                                                                                      專業(yè)從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)│有限元分析│強(qiáng)度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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