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深水施工吊箱围堰的有限元分析

发布于:2016-04-17 20:48
有限元分析

      大辽河特大桥桥位处平潮时水面净宽280m,受渤海潮汐影响,涨落潮差2.5m,水最深处达12.0m。大辽河特大桥桥梁全长1688.39m,水中墩共计9个,其中深水墩3个,为47号~49号墩,49号墩位于河床最低处,是控制全桥工期的关键工程,也是技术和施工的难点.桥位处枯水期常水位为0.5m。
      本研究根据工程实际情况设计了吊箱围堰,建立了吊箱围堰全结构的有限元分析模型,分析了各部分的受力、变形、稳定性等情况,并以此进行优化。
      吊箱设计主要考虑在箱内无水的情况下修筑承台,且满足吊箱受力需要。吊箱受到的最大侧压力为680kPa,考虑承台及破冰体的几何尺寸及施工工作面要求,吊箱的设计尺寸为:长×宽×高=14.78m×6.85m×6.9m,受上游田庄台大桥净空的限制,打桩船及大型浮吊不能进入施工现场,同时,由于吊箱体积大,利用大型水上吊装设备吊装,吊箱容易变形。因此,考虑将吊箱分块、分片制作,最后在桥位处平台上组装成型,利用下沉系统下沉就位。
吊箱围堰的板面、内支撑、悬吊结构以及施工平台的钢管桩、钢护筒等共同构成较为复杂的空间体系。
      本研究建立了吊箱围堰的全结构模型,采用实体、板壳、梁、杆等多种单元组成有限元空间模型。
      有限元模型相对准确地模拟了构件吊箱围堰的空间位置、连接形式、荷载作用等,由此得到结构总体分析结果和局部分析结果。
      对大辽河特大桥高桩承台吊箱围堰施工全过程进行分析,得出吊箱围堰施工承台全过程中最不利荷载组合,确定计算模型需要进行3个阶段荷载工况的验算,即灌注封底混凝土(Ⅰ)工况、抽除吊箱内河水(Ⅱ)工况、承台破冰体施工(Ⅲ)工况。
      由表可以看出,最不利变形情况发生在第Ⅲ工况,其中,X方向最大变形为19.5cm,发生在第Ⅱ,Ⅲ工况。Y方向最大变形为23.8cm,发生在第Ⅱ,Ⅲ工况,Z方向最大变形为2.25cm,发生在第Ⅲ工况。最不利应力情况发生在第Ⅱ,Ⅲ工况。其中,X方向最大应力为316MPa,发生在第Ⅱ,Ⅲ工况,Y方向最大应力为314MPa,发生在第Ⅲ工况,Z方向最大应力为316MPa,发生在第Ⅱ,Ⅲ工况。


                                                                                  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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