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桥梁桥墩的钢围堰强度分析

发布于:2016-02-18 19:27
强度分析

      建造中的浙江省哑江公路大桥位于江海汇合处,由于水文、地质、气象条件的原因,桥墩施工采用新的施工方式,即用钢围堰作成人工岛,在其内部建造桥墩,该钢围堰结构复杂,承受多种载荷工况的复合作用,需进行强度分析,控制变形和结构自重。
      钢围堰结构型式见图,强度计算分析采用有限元分析法,钢围堰受力,外壁板外表面受水压力作用,单位面积上的水压,(1)施工中钢围堰箱体内灌水,故内、外壁板内表面受水压作用为r2=pighz,(2)钢围堰内部空间填砂时,内壁板的外表面受湿砂的侧压作用,(3)此外,还考虑了河床的泥压作用,Pm、pxwmvz分别为水的密度、砂的密度、水流速、风速,公式中各参数的数据由地质、水文、气象、桥梁等部门提供的资料按不同工况分别确定。根据钢围堰设计、制造、拖运、安装、定位、桥墩施工等流程图情况,经全面分析筛选出4种工况作为危险计算工况,现将典型危险工况简述如下:工况1钢围堰下端嵌人河床8m,围堰外侧水位8m,箱体内灌水至堰顶2m,内部空间填满高度为12m的砂子,河床上层为沉积层,对钢围堰约束效果不明显,考虑有限元网格划分的方便。该工况砂压是使钢围堰整体变形的主要载荷,围堰外侧受到的水动压力和风压力与砂压力方向相反,起抵消作用,且数值不大,故忽略。工况H钢围堰下端嵌人河床8m,围堰外水位与堰顶持平,箱体内灌水至堰顶2m,围堰内部砂子挖剩3m后,上铺1m快干混凝土,同工况工理由,此工况引起围堰整体变形的主要载荷是外侧的静水压力和流水动压力。
      钢围堰x向尺度为55m,y向尺度为29m,z向高度为20m,内、外壁板间距为2m,其结构由内、外壁板及板上焊接的垂向、水平环向加强筋构成,内、外壁板间用斜杆连接形成棱柱形箱体结构。围堰内部空间平面尺度为x向51m,y向25m,供桥墩施工用。围堰内、外壁板直接承受水压、砂压、泥压等外载荷,将它们按静力等效原理移置到各层离散节点上,则整体结构处于平面应力状态,故采用平面应力单元的空间组合结构模型进行有限元分析。内、外壁板视为加筋板,上面的垂向、水平环向加强筋折算成等效厚度板,同壁板一起用空间膜元离散,而斜杆取等间距分布,用空间杆元离散.这样处理,抓住了平面应力空间组合的主要矛盾,力学上等效,精度可靠,且减少了单元数量。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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