北江大桥主桥顶推反力架计算.docx
北江大桥主桥顶推拆除反力架计算书一. 有限元分析模型概述采用通用有限元程序Ansys 10.0对北江大桥旧桥顶推拆除过程中千斤顶用 反力架进行仿真分析。C40混凝土盖梁及混凝土垫块采用实体单元solid65模拟； 反力架钢板采用8节点实体单元solid45模拟。根据圣维南原理，盖梁取 2.8x1.495x0.8米段进行模拟，未考虑盖梁中配筋，植入盖梁的HRB335锚筋选 用BEAM188单元，考虑其剪切变形。节段模型如图1图5所示。图1模型整体图图2反力架模型图3混凝土垫块ELDOTE?图4盖梁节段图5植入锚筋二. 边界条件由于计算模型中盖梁所取尺寸为实际盖梁的局部，因此将模型中盖梁的4个 面固结，混凝土垫块与盖梁采用共节点方式连接；反力架部分钢板与混凝土垫块 及盖梁之间留有5mm空隙，设置面面接触单元Targe170与Conta174,考虑摩擦与初始接触闭合，摩擦系数取0.5；植入锚筋一端与混凝土盖梁共节点，一端与 钢板表面节点共节点。边界条件具体见图6图7所示。图6盖梁固结图7面面接触三. 材料特性反力架钢板采用Q235钢材，屈服强度fy=235MPa,抗拉强度fu=380MPa，泊 松比为M =0.3,密度p =7850kg/m3。混凝土轴心抗拉强度标准值ftk=2.4Mpa, 张开裂缝剪力传递系数6 t=0.5，闭合裂缝的剪力传递系数6 c=0.95。四. 计算荷载千斤顶反力按600kN考虑，将其换算成均布面力施加在反力架受力钢板上， 如图8所示。图8荷载施加示意五. 主要分析计算结果1）反力架钢结构各板件Von-Mises应力结果见图9图16。NO皿L SOLUTLOU图9反力架整体Mises应力（单位：Pa）WODAL SaLUTIDEla-!TIHE-L 9EOV 睡时 IiHX ',003935 9HW -35407 9HX -.27214093i3407MD4EMa, 1211409.L01M&泠如巳 M9302E4-OS, 9061400BL51E4fl9a2LlE4-D9,2721409图11反力架侧面钢板Mises应力A （单位：Pa）YQDAL SOL1ITLOUSTEP-1 SUB -12 TIHE-1SEQV WG)DK «. 003925 SHU -3B-4D7SK 2T2H-D93i3407,5O4E08,1311409.LS1E-KI9,32509302E4-OS, 9061400.L51E-H39,211E4-09.2721409图13反力架顶面钢板Mises应力（单位：Pa）NODAL SaiUTIDElSJIiP-L grffi '13TIHI-L9E0V 胛时HHX ',0039259HW9HX -.2721+093i3407,6O4E+08,121E4-09,1311409B£4ZE4fl9-3O2E4-08,9061400,1511409.211E4A9,37254-09YQDAL SOL1ITLOUSTEP-1TIHE-1,970E0S ,9L1E4-D8.1031409SEQV WG)DK 02117ESHU «7T-hDHSK 103Z-bD9rSTE-KIS,615E0S. "3314110,.556E4-08.6741408B 79：3E4fl8图15植入锚筋Mises应力（单位：Pa）2721+0911E4-0S2721409F闵研TJ0393511+09/3S407,i5O4E+0i3 ,303E4-D8.9061400图16钢板局部Mises应力（单位：Pa）考虑1.5倍的安全系数，将Mises应力上限设置为156Mpa，超出156Mpa的 部分将以灰色显示，Mises应力云图见图17图24。图17应力超限部分A （单位：Pa）.1731400B15i5E4fl91RDDAL SOLDTIDW: I- :69g"-. r.<-. I-；c-f.STCP-1 SUB -12 TIHE-1SIOV 桃）PWX -«on：3925 SMI -3S407 SWX 3M9图18应力超限部分B （单位：Pa）mDU SfllLTICiXETEP-1 SUH -1Z TIFE-1 Siq? (AVG) DKX -.0039£5 SHU -3E4Q7 SMX -.272E+a9图19应力超限部分C （单位：Pa）图21应力超限部分大样图B （单位：Pa）,371400b69：3E-KIS,104E09.13914091731400.52OE-H38,867E4-08B1211409B156E4fl9图23应力超限部分大样图D （单位：Pa）图24应力超限部分大样图E （单位：Pa）2）混凝土部分主拉应力与主压应力结果见图2526图。图25主拉应力云图（单位：Pa）nodal saurnoaSTEP-L 90B -12E31B+DB-.2181+QB-l£flE+03SCl£H+Dl-£701+07-Z5ai+0E：-.1ESK+031EZH+D0-5B3E+a?47346-3图26主压应力云图（单位：Pa）为了看起来更直观，将主拉应力显示上限设置为2.4Mpa,主压应力显示下限设置为26.8Mpa，如图2728。图27主压应力云图（单位：Pa）-.4«E+i - . £(if：E+ tit：好 -.S90C+09 -.N"+g-2J：3Etaa - . 17PE+ DB -. 11PT*&& - . 5flfiE + fl7 £i-.4«E+i -.SiE+i - .lH：+：if： - .tJ$r+ti7 金我c+g -2j：3Etaa -j.i-aEtaj -.-sped+b? 口图28主压应力云图（单位：Pa）3）位移.001305,QO2617B00309.003053,003925VICTORDDDE-1235HIU-DHAX-.aDJgzsETEF-1HAY ZG Zail图29位移矢量（单位：m）RDDAL SDLDTHMT,0721=03.-4361-03.0D1SD8rOD3935MAT 36 201116：55：30STEP-1SUB -12TIHE-1W叽1图30位移分布（单位：m）由以上计算结果可知：反力架钢结构部分最大Mises应力为272Mpa,位于加力钢板开圆孔处及 锚固钢筋与钢板连接处，锚固钢筋Mises应力最大为103Mpa。钢板应力超出许用应力的部分集中在：钢板开圆孔处；钢板与钢板之间 连接处，即焊缝处；钢板与混凝土块连接处；锚固钢筋与钢板连接处。 考虑到千斤顶的顶推力主要作用在开圆孔钢板上，施力范围比较集中且 截面开孔对于截面承载力和应力分布有不利影响，导致此处产生了应力集中现象;钢板与钢板连接焊缝处由于钢板之间变形的不均匀导致此处应力突变， 建议加强焊缝质量控制，保证焊缝强度高于整体钢板的强度； 锚筋与钢板连接处以承受剪力为主，建议增加高强锚筋数量。计算模型 考虑了钢板与混凝土之间的摩擦，面面接触摩擦系数取0.5,建议增加钢板与盖 梁之间的竖向锚筋； 结构最大位移矢量为3.925mm，位于反力架悬臂最外端。
