滁河干渠大橋加固工程懸吊支架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

余倫明

摘 要：針對(duì)滁河干渠大橋加固工程中的懸吊支架系統(tǒng)，建立了空間有限元計(jì)算模型，可有效模擬使用荷載的作用，避免了平面計(jì)算問(wèn)題中有關(guān)荷載縱橫向分布的復(fù)雜簡(jiǎn)化問(wèn)題，且計(jì)算結(jié)果可靠；計(jì)算結(jié)果表明，懸吊支架系統(tǒng)在使用荷載作用下強(qiáng)度滿足要求，可供廣大技術(shù)人員參考。

關(guān)鍵詞：加固工程；支架系統(tǒng)；有限元；材料參數(shù)；結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

1.工程概述

滁河干渠大橋?yàn)榘不帐『匣锤犯咚俟飞系囊蛔A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，因其運(yùn)營(yíng)期內(nèi)箱梁內(nèi)外不同部位出現(xiàn)大量裂縫，需對(duì)其進(jìn)行加固處理，施工過(guò)程中采用懸吊支架系統(tǒng)作為加固施工的作業(yè)平臺(tái)。該支架系統(tǒng)由有錨固于箱梁頂板上的吊索連接橫向槽鋼，再將縱向槽鋼搭接在橫向槽鋼上，最后在縱向槽鋼上滿鋪竹膠板，如圖1所示：

其中，吊索縱向間距為2.0m，橫向間距為4.0m，材料采用強(qiáng)度為1570MPa的鋼絞線；橫向槽鋼的縱向間距同吊索，采用C14b級(jí)Q235槽鋼；縱向槽鋼的橫向間距為0.5m，采用采用C10級(jí)Q235槽鋼；為了增加支架系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在支架系統(tǒng)的四個(gè)角點(diǎn)處增設(shè)了側(cè)向風(fēng)纜，并起到限制系統(tǒng)縱橫向漂浮位移的作用。

根據(jù)業(yè)主及監(jiān)理單位的要求，在正式施工前，必須對(duì)本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可靠性進(jìn)行驗(yàn)算分析。

2.竹膠板驗(yàn)算

竹膠板有限元模型如圖2所示，其中梁?jiǎn)卧?4個(gè)，節(jié)點(diǎn)65個(gè)。施工中主要考慮人群荷載及小型機(jī)具設(shè)備自重，并將這些荷載簡(jiǎn)化為均布荷載?？紤]最不利情況，竹膠板承受的荷載，除自重外，跨中承受的均布荷載按總荷載500公斤力計(jì)（8人+設(shè)備重力），分布長(zhǎng)度以2.0m計(jì)，折合為均布荷載2.5KN/m。竹膠板的材料參數(shù)如表1。

結(jié)構(gòu)在最不利荷載下的應(yīng)力分布如下圖所示：

驗(yàn)算結(jié)果表明，竹膠板在使用荷載作用下的正應(yīng)力及剪應(yīng)力均滿足要求。

3.槽鋼及吊索計(jì)算

建立支架系統(tǒng)整體空間有限元模型如圖6所示，其中梁?jiǎn)卧?1912 個(gè)； 索單元 105 個(gè)。系統(tǒng)總體受力總荷載5000公斤力，考慮最不利情況，荷載對(duì)稱施加于跨中10個(gè)縱向段內(nèi)的縱向槽鋼（C10.0）上，除自重外，均布荷載為竹膠板傳遞的均布荷載。

涉及到的材料參數(shù)如表2所示：

3.1縱向槽鋼（C10.0）驗(yàn)算結(jié)果

從計(jì)算結(jié)果彎矩圖分布來(lái)看，16號(hào)縱梁彎矩最大，故僅

驗(yàn)算結(jié)果表明，縱向槽鋼（C10.0）在使用荷載作用下滿足應(yīng)力要求。

3.2橫向槽鋼（C14b）驗(yàn)算結(jié)果

從計(jì)算結(jié)果彎矩圖分布來(lái)看，11號(hào)橫梁彎矩最大，故僅對(duì)11號(hào)縱梁作應(yīng)力強(qiáng)度驗(yàn)算，結(jié)果如圖10～圖12所示：

驗(yàn)算結(jié)果表明，縱向槽鋼（C14b）在使用荷載作用下滿足應(yīng)力要求。

3.2吊索驗(yàn)算結(jié)果

吊索內(nèi)力及應(yīng)力如圖13～圖14所示：

可見，在使用荷載作用下，吊索最大內(nèi)力為10.035KN，最大應(yīng)力為438.2MPa，故吊索在使用荷載作用下滿足應(yīng)力要求。

4.結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)滁河干渠大橋加固工程中的懸吊支架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，建立了空間有限元計(jì)算模型，比起平面計(jì)算模型，可有效模擬使用荷載的作用，避免了平面計(jì)算問(wèn)題中有關(guān)荷載縱橫向分布的復(fù)雜簡(jiǎn)化問(wèn)題，且計(jì)算結(jié)果可靠，可供廣大技術(shù)人員參考。

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