吊耳的数值模拟
2018-08-29陈星州
陈星州
(四川路桥华东建设有限责任公司, 四川 成都 610000)
0 引言
随着市政桥梁在各大城市中建设,临时吊装的使用更加频繁,吊耳作为其中重要承重部位,若安全性以及承载力不足,将会对整个工程造成影响。
1 工程概况
东部某特大桥为跨江的钢桁架桥,主桥宽近46米,设计为双向八车道。钢桥面板吊装节段宽约40m长18m,吊耳设计采用Q345的钢材,板厚主要尺寸为20mm。
2 吊耳的计算
2.1 作用荷载
吊耳所受荷载为节段以及各类型钢临时杆件等结构自重,单个吊耳最大荷载F按式(1)计算。
2.2 吊耳的布置与模拟
吊耳与梁体采用垫板使用高强度螺栓进行链接。布置简图见图1。
图1 吊耳构造与布置
计算采用ABAQUS有限元分析软件,边界条件,吊耳与上弦杆的链接采用接触的方式,考虑螺栓链接使得接触面紧密相连因此采用绑定的方式。弦杆对称吊耳布置对称因此计算采用1/2模型计算,对称面使用对称约束,与腹板链接处约束所有的平动位移。具体设置如图2所示。
图2 有限元计算模型示意图
2.3 吊耳的验算
吊耳板件应力计算结果如图3所示
1)吊耳强度验算
吊耳的最大有效应力为221.6MPa,表明强度满足要求。吊耳在工作过程中变形位移为0.8mm,变形较小,表明刚度较大,满足要求。
2)吊耳焊缝验算
吊耳焊接形式采用T形接头焊缝等级为一级。
图3 吊耳有效应力计算结果(MPa)
T形接头中,垂直于轴心拉力或轴心压力的对接焊缝强度,可按式(2)计算:
在同时受有较大正应力和剪应力处,应按式(3)计算折算应力:
3 吊装中对构件的影响
根据不利荷载组合的到结构位移如图4有效应力见图5。
图4 上弦杆位移计算结果(mm)
图5 上弦杆横隔板有效应力计算结果(MPa)
根据《钢结构设计规范》GB50017—2003的要求,构件的挠度应由计算结果可知,位移最大出现在上弦杆上翼缘处,其中最大值为小于相关规范要求。在吊装时的最大应力为106MPa在弹性范围内且有足够的安全储备,因此构件在吊装过程中是安全可行的。
4 结语
采用本文所述结构现场施工顺利,实际测量值与计算值偏差在5%以内。扣除计算模拟未考虑的情况比如横隔板对刚度的影响等可以认为此偏差值是可以接受的。