基于ANSYS的某大桥挂篮有限元分析与加固.pdf

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1、基于ANSYS的某大桥挂篮有限元分析王红伟，赵玉峰，蒋斌(广西大学土木建筑工程学院，广西南宁530004)篓的萎基薏冀奎篓兰j、攀兰警耋!警!象，建立其有限元模型，进行静力分析、动力分析和稳定性分析，并对贝雷桁嚣竺羞譬耄竺篓行细部分析’黜加固方案并龇加固前后效果，最后提出了郴≤簇i盖主要喜三釜；善差：嵩：以及得出的结论。⋯⋯⋯吲“性。r丁1工Ⅱ¨一。础，关键词：桥梁；挂篮；ANSYS；有限元；加固中图分类号：U455·466文献标志码：B文章编号：1009～7767(2014)04—0089—05Finite

2、ElementAnalysisandReinforcementofaBridgeHangingBasketbyANSYsWangHongwei，ZhaoYufeng，JiangBin随着我国经济的快速发展，桥梁建设取得了巨大的进步，悬臂法施T在桥梁建设中的应用也越来越多。20世纪60年代，前西德首先使用悬臂法施工取得成功。20世纪80年代，我国开始使用这种技术⋯，此后悬臂法施工在我国的应用越来越广泛。挂篮作为悬臂浇筑施工的主要设备，在工程中广泛应用的同时，其安全性与稳定性也越来越受到施工方的关注。1挂篮分类及

3、组成目前国内采用的挂篮种类较多，归纳起来主要有平行桁架式挂篮、三角型组合梁挂篮、菱形挂篮、弓弦式桁架挂篮、滑动斜拉式挂篮。挂篮主要由以下几部分组成：①承重结构；②悬吊系统；③锚固系统装置及平衡重；④行走系统；⑤工作平台；⑥底模架。2工程实例与有限元模型2．I212程实例某预应力混凝土连续刚构桥全长784．08m，桥跨组合为5x40m+92m+2x172m+92m+40m。桥梁设计为上、下2座分离的独立桥梁，桥面净宽2x12．5m，桥梁总宽度为28m，采用的施工方法主要为挂篮悬臂浇筑，挂篮设计由1号块质量控制。

4、挂篮纵断面见网1．横断面见图2。2．2有限元模型挂篮有限元模型采用ANSYS建立。采用Beaml88梁单元，共计6484；Shell63壳单元，共计12282个：鞫1挂篮纵断面阁j口＼／∥N垆Ⅻ彤WN形WNl彤N垆N＼＼刃N刎瓜爪刎腻爪刎腻力N刎V一』}点!事争寄寻、。卜—弋：／一2014{t4期(7呵)第32豢啼荭故木89韶旧程啷H．鲫梁卧哥瓣悃卧力与器桥梁工程BridgeEngineeringLinklO杆单元，共计532个；Link8杆单元，共计8个。挂篮三维视图见图3，局部模型见图4。竺!=二：．：：

5、竺1竺!：竺竺竺：图3挂篮三维视图硐4挂篮局部构造图3静力分析3．1荷载及工况简介作用在挂篮上的荷载主要有：①自重荷载；②模板自重；③人群及施工荷载；④风荷载。考虑箱梁混凝土浇筑时胀模等因素，超载系数取1．05：浇筑混凝土时的动力系数取1．2；挂篮空载行走时的冲击系数取1．3。挂篮计算主要分为2种工况：①工况1(浇筑不利工况)为挂篮自重+混凝土质量+超载+动力附加荷载+人群和机具荷载+模板系统；②工况2(行走不利工况)为挂篮自重+冲击附加荷载+风荷载+模板系统。3．2静力分析结果对工况1和工况2分别进行了静力

6、分析，依据《钢90瘩荭笈求2014No．4(Jul．)V01．32结构设计规范》对挂篮各个组成构件进行验算，应力和挠度均满足要求。工况1位移云图见图5．工况2Vonmises应力云图见图6。图5工况1位移云图(m)～{t霪枣毫基一l图6工况2Vonmises应力云图(Pa)4动力分析对2种工况进行自振特性分析，提取前4阶模态，工况1和工况2前4阶自振频率见表1，1阶模态分别见图7和图8。表1各工况下前4阶自振频率Hz疑t图8工况2(1阶馍态)工况l：l阶振型主要集中于主桁架纵向贝雷梁与前上横梁连接处；2阶振型

7、主要集中在主桁架后横向连接处：3阶振型主要集中于主桁架纵向贝雷梁上；4阶振型主要集中于主桁架纵向贝雷梁上。工况2：1阶振型主要集中于内滑梁上；2阶振型主要集中在主桁架纵向贝雷梁与前上横梁连接处；3阶振型主要集中于底篮后横梁上；4阶振型主要集中于外滑梁上。5稳定性分析对2种工况分别进行整体稳定性分析，各工况的稳定安全系数见表2，1阶失稳模态分别见图9和图10。对主桁架后横向连接横杆、主桁架后横向连接斜杆、贝雷梁弦杆、贝雷梁竖杆、贝雷梁斜杆、贝雷梁支撑架等进行局部稳定性分析，其结果均满足要求。桥梁工程器Bridg

8、eEngineering表2各工况稳定系数图lO．I．况2(1阶失稳模态)6细部分析由于贝雷片采用梁单元模拟，在与承重主桁架、前上横梁接触的部位，应力集中现象不能很好地表现出来．而此处又是受力的关键部位，因此对其进行细部分析很重要。鉴于模型的复杂程度及实际情况，上述部位采用壳单元建模。6．1贝雷片中部加固前后对比选取浇筑工况下纵桥向贝雷梁与承重主桁架耳板连接部位的贝雷片进行局部受力分析。局部模型采2