内拱塔及外拱塔竖转工程结构计算书.docx
- 文档编号:23330700
- 上传时间:2023-05-16
- 格式:DOCX
- 页数:21
- 大小:432.60KB
内拱塔及外拱塔竖转工程结构计算书.docx
《内拱塔及外拱塔竖转工程结构计算书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《内拱塔及外拱塔竖转工程结构计算书.docx(21页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
内拱塔及外拱塔竖转工程结构计算书
内拱塔及外拱塔竖转工程结构计算书
编制:
复核:
审定:
同济大学
上海同新机电控制技术有限公司
第一部分整体结构计算
1内塔竖转整体计算
1.1计算依据
1.1.1《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006)
1.1.2《钢结构设计规范》GB50017-2003
1.1.3桥梁结构图纸
1.2计算说明
1.2.1施工说明
严格按照图纸说明施工,保证焊接质量和控制尺寸。
1.2.2荷载工况
(1)被提内塔转体重量按照275t设计计算;
(2)三角架自重;
(3)后拉索拉力;
(4)风载按照锦州地区10年一遇风压:
0.4
,A类地貌。
1.2.3分析工况及荷载组合
(1)正常提升状况,桥塔0°(水平放置);
表1.1初始状态荷载组合列表
计算内容
组合工况
桥塔离开地面时的索力及结构变形
塔脚以及锚点反力标准值
dead+deadsuo+xw
dead+deadsuo+yw
dead+deadsuo-yw
计算桥塔及三角架的应力情况
1.35(dead+deadsuo)+1.4xw
1.35(dead+deadsuo)+1.4yw
1.35(dead+deadsuo)-1.4yw
(2)正常提升状况,桥塔75°(转体到位);
表1.2最终状态荷载组合列表
计算内容
组合工况
桥塔离开地面时的索力及结构变形
塔脚以及锚点反力标准值
dead+deadsuo+xw
dead+deadsuo+yw
dead+deadsuo-yw
计算桥塔及三角架的应力情况
1.35(dead+deadsuo)+1.4xw
1.35(dead+deadsuo)+1.4yw
1.35(dead+deadsuo)-1.4yw
其中:
dead-三角架自重以及桥塔自重
deadsuo-索力
xw-x向风荷载
yw-y向风荷载
x向-与桥面垂直方向
y向-与桥面平行方向
z向-竖向
1.3结构计算
本次计算采用Sap2000有限元程序,对结构进行分析。
桥塔分段进行建模,每段模拟实际的重量及抗弯刚度。
结构的计算状态为两个状态:
初始状态-桥塔0°状态;最终状态-桥塔75°状态。
对每种状态,分别统计索力,结构的应力情况,桥塔铰点反力,锚点反力。
计算模型如下。
模型中桥塔预埋段采用固结方式,转体段与预埋段之间采用铰接节点。
索与锚点连接采用铰接形式。
1.3.1内塔初始状态0°
图1.1初始状态模型图
1.3.2内塔最终状态75°
图1.2最终状态模型图
1.4结构整体计算结论
1.4.1三角架及拉索截面选择
表1.3三角架及拉索材料表
构件名称
拉杆
压杆
拉索
上横杆
下横杆
斜杆
截面
38
材料
Q345B
Q345B
钢绞线
Q345B
Q345B
Q345B
1.4.2结构内力统计
表1.4杆件设计内力及应力
构件名称
拉杆
压杆
拉索
上横杆
下横杆
斜杆
截面
38
0°状态轴力标准值(
)
1745
-1847
2300
102
830
-617
75°状态轴力标准值(
)
475
-147
344
-31
214
-44
0°状态应力比
0.548
0.469
0.232
0.273
0.457
0.556
75°状态应力比
0.426
0.119
0.06
0.163
0.374
0.461
注:
索力为单侧索力
[说明:
以上结果内力是标准值,反力是设计值,-表示压杆]
(1)转铰反力标准值:
初始状态反力
到位状态反力
(2)固结段反力以及锚点反力
节点编号如下:
0°状态
图3.3内塔0°节点编号图3.4内塔75°节点编号
0°节点反力
Joint
OutputCase
F1
F2
F3
M1
M2
M3
Text
Text
N
N
N
N-mm
N-mm
N-mm
2
d+ds+xw
-206815
2405943
2596274
-19490000000
-2317911996
2005964254
2
d+ds+yw
-62652
2150951
2594855
-166********
-700652823
443734463
2
d+ds-yw
-62143
2295025
2594882
-182********
-695017308
473622471
4
d+ds+xw
-82141
2039992
2593569
-15410000000
-923149896
1087666739
4
d+ds+yw
62632
2150910
2594962
-166********
700429436
-444125868
4
d+ds-yw
62123
2294987
2594989
-182********
694793962
-474083280
60
d+ds+xw
-38390
-1108423
-224444
0
0
0
60
d+ds+yw
-38236
-1106273
-223989
0
0
0
60
d+ds-yw
-38240
-1106406
-224009
0
0
0
61
d+ds+xw
38179
-1106631
-224033
0
0
0
61
d+ds+yw
38328
-1108648
-224468
0
0
0
61
d+ds-yw
38333
-1108780
-224488
0
0
0
62
d+ds+xw
42151
-1111883
-249112
0
0
0
62
d+ds+yw
42330
-1114291
-249681
0
0
0
62
d+ds-yw
42332
-1114357
-249688
0
0
0
63
d+ds+xw
-42584
-1118956
-250742
0
0
0
63
d+ds+yw
-42402
-1116483
-250167
0
0
0
63
d+ds-yw
-42404
-1116549
-250174
0
0
0
75°节点反力
Joint
OutputCase
F1
F2
F3
M1
M2
M3
Text
Text
N
N
N
N-mm
N-mm
N-mm
2
d+ds+xw
-134110
328939
2329472
2898081109
-2448742218
656189532
2
d+ds+yw
14170
275136
2136536
2913011976
-96819871
25956540.04
2
d+ds-yw
8748
246404
2091388
3097967600
-115375021
30926116.71
4
d+ds+xw
-157446
192688
1898485
3111671465
-2236513540
599300043
4
d+ds+yw
-14175
275134
2136544
2913253203
97886427.8
-26243633.7
4
d+ds-yw
-8750
246405
2091421
3098222152
116160844.1
-31137765
5
d+ds+xw
6373
-130587
-27382
0
0
0
5
d+ds+yw
7909
-161682
-34927
0
0
0
5
d+ds-yw
3978
-81352
-15441
0
0
0
6
d+ds+xw
-5513
-112487
-22991
0
0
0
6
d+ds+yw
-7906
-161681
-34927
0
0
0
6
d+ds-yw
-3977
-81352
-15441
0
0
0
60
d+ds+xw
-7201
-128221
-31848
0
0
0
60
d+ds+yw
-10333
-184395
-47466
0
0
0
60
d+ds-yw
-5161
-92118
-21816
0
0
0
61
d+ds+xw
8296
-148340
-37442
0
0
0
61
d+ds+yw
10336
-184397
-47466
0
0
0
61
d+ds-yw
5162
-92119
-21816
0
0
0
(3)内塔本身应力
内塔转体部分本身最大应力比为0.173;固结部分最大应力比为0.737.
(4)三角架的后拉索锚点需根据桥面的设计情况进行设计。
2外塔竖转整体计算
2.1计算依据
2.1.1《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
2.1.2《钢结构设计规范》GB50017-2003
2.2计算说明
2.2.1施工说明
以内塔以及三角架作为提升支承结构,对外塔进行提升。
严格按照图纸说明施工,保证焊接质量和控制尺寸,具体步骤见图纸。
2.2.2荷载工况
(1)被提桥塔重量约为395t;
(2)风载按照锦州地区10年一遇风压:
0.4
,A类地貌。
(3)后拉索拉力。
2.2.3分析工况及荷载组合
(1)正常提升状况,桥塔0°(水平放置);
表2.1初始状态荷载组合列表
计算内容
组合工况
桥塔离开地面时的索力及结构变形
塔脚及锚点反力
dead+deadsuo+xw
dead+deadsuo+yw
dead+deadsuo-yw
计算桥塔的应力情况
1.35(dead+deadsuo)+1.4xw
1.35(dead+deadsuo)+1.4yw
1.35(dead+deadsuo)-1.4yw
(2)外塔到位状态,桥塔82°;
表2.2到位状态荷载组合列表
计算内容
组合工况
外塔离开地面时的索力及结构变形
塔脚及锚点反力
dead+deadsuo+xw
dead+deadsuo+yw
dead+deadsuo-yw
计算桥塔的应力情况
1.35(dead+deadsuo)+1.4xw
1.35(dead+deadsuo)+1.4yw
1.35(dead+deadsuo)-1.4yw
其中:
dead-三角架自重以及桥塔自重
deadsuo-索力
xw-x向风荷载
yw-y向风荷载
x向-与桥面垂直方向
y向-与桥面平行方向
z向-竖向
2.3结构计算
本次计算采用Sap2000(9.16)有限元程序,对结构进行分析。
桥塔分段进行建模,每段模拟实际的重量及抗弯刚度。
内塔底部按照刚接。
结构的计算状态为2个状态:
外塔0°状态;外塔最终状态。
对每种状态,分别统计索力,结构的应力情况,桥塔铰点反力,锚点反力。
计算模型:
2.3.1外塔初始状态0°
图2.1外塔0°状态模型
2.3.2外塔最终状态82°
图2.2外塔到位状态模型
2.4结构整体计算结论
2.4.1索力统计
结构索力
预拉力(KN)
初始0°状态
索力(KN)
最终状态82°
索力(KN)
后拉索(提升索)
300
1630
160
内塔三角架锚固索
465
933
465
注:
表中索力为单侧索力(之和)
2.4.2反力
图2.3外塔0°节点编号图2.4外塔82°节点编号
(1)外塔0°反力
Joint
OutputCase
F1
F2
F3
M1
M2
M3
Text
Text
N
N
N
N-mm
N-mm
N-mm
6
d+ds+xw
-467678
-1698791
1003234
14250000000
-4240365739
-4546818547
6
d+ds+yw
-331677
-1614213
1008602
134********
-3007139022
-2590336343
6
d+ds-yw
-315274
-1470142
1008488
12170000000
-2858420997
-2488813137
8
d+ds+xw
179128
-1385522
1013746
11400000000
1623920865
531907576
8
d+ds+yw
331703
-1614175
1008482
134********
3007379773
2589275930
8
d+ds-yw
315300
-1470118
1008368
12170000000
2858660944
2487907058
69
d+ds+xw
-50768
734674
-326325
0
0
0
69
d+ds+yw
-49274
716484
-317963
0
0
0
69
d+ds-yw
-51030
742090
-329754
0
0
0
70
d+ds+xw
49316
720528
-319274
0
0
0
70
d+ds+yw
49049
713108
-315844
0
0
0
70
d+ds-yw
50806
738723
-327639
0
0
0
71
d+ds+xw
48138
775749
-310820
0
0
0
71
d+ds+yw
47915
768355
-307719
0
0
0
71
d+ds-yw
49414
792468
-317787
0
0
0
72
d+ds+xw
-48956
781409
-312560
0
0
0
72
d+ds+yw
-47678
764682
-305589
0
0
0
72
d+ds-yw
-49178
788806
-315662
0
0
0
(2)外塔82°反力
Joint
OutputCase
F1
F2
F3
M1
M2
M3
Text
Text
N
N
N
N-mm
N-mm
N-mm
6
d+ds+xw
-366958
-212611
2563213
-1504478661
-5969740707
-735571063
6
d+ds+yw
-213550
-208185
2369472
-1154924278
-2902512478
-323227652
6
d+ds-yw
-230867
-169925
2426155
-1604903085
-3408246419
-325500981
8
d+ds+xw
77206
-165042
2231440
-1258647369
339620871
-98201876
8
d+ds+yw
213453
-207784
2368450
-1156055208
2902045258
311664381.7
8
d+ds-yw
230772
-169568
2425259
-1605242876
3405884625
314110272.1
69
d+ds+xw
-4198
93880
-50289
0
0
0
69
d+ds+yw
-3026
68047
-35779
0
0
0
69
d+ds-yw
-5401
121466
-65773
0
0
0
70
d+ds+xw
4273
96592
-51844
0
0
0
70
d+ds+yw
3072
69062
-36378
0
0
0
70
d+ds-yw
5446
122449
-66352
0
0
0
71
d+ds+xw
3849
95359
-46278
0
0
0
71
d+ds+yw
2778
68443
-32480
0
0
0
71
d+ds-yw
4897
120662
-59233
0
0
0
72
d+ds+xw
-3774
92493
-44780
0
0
0
72
d+ds+yw
-2728
67212
-31823
0
0
0
72
d+ds-yw
-4847
119464
-58595
0
0
0
(3)转铰反力标准值:
初始状态反力
(4)到位状态反力
(5)外塔内塔应力水平复核
外塔转体段的最大应力比为0.314,固结段应力比为0.336;
内塔最大应力比为0.436
第二部分局部结构验算
1塔铰结构验算
根据整体计算结果以及结构图纸可知,塔铰A与塔铰B通过销轴连接在一起,受力情况一样,塔铰A截面尺寸小,因此只需要对塔铰A结构验算。
1.1塔铰A计算模型
塔铰A结构验算运用ANSYS软件对其结构进行强度分析,采用shell63板单元模拟结构的钢板,按照实际尺寸定义不同的板厚。
根据设计图几何尺寸,利用ANSYS有限元软件,建立提升梁模型,其余物理参数如下:
拉压弹性模量:
Pa;
泊松比:
PRXY=0.3;
密度:
。
塔铰A结构模型如图1.1所示:
图1.1塔铰A结构模型
1.2模型荷载和约束
由整体计算可知塔铰A在竖转开始工况受力最大,荷载为Fx=3016kN,Fy=2311kN,Fz=327kN,以节点集中力的形式施加在受压耳板内边缘线的节点上,同时约束侧端面边线的X,Y,Z向自由度。
荷载及边界条件如图1.2所示:
图1.2塔铰A模型荷载及边界条件图
1.3计算结果
按照上述模型荷载及边界条件进行计算,应力分布如图1.3所示:
图1.3塔铰A应力分布图(MPa)
塔铰内部结构应力分布情况如图1.4所示:
图1.4内置十字梁局部结构应力分布图(MPa)
受压耳板处局部应力分布情况如图1.5所示:
图1.5受压耳板应力分布图(MPa)
内部横隔板应力分布情况如图1.6所示
图1.6横隔板应力分布图(MPa)
结构变形情况如图1.7所示:
图1.7塔铰A结构变形分布图(mm)
由图1.4~1.6可知,塔铰结构的最大应力为176.7MPa,出现在受压耳板的个别节点上,由图1.7知最大变形为3.8mm。
因此,请严格按照施工图纸焊接制作要求制造,确保尺寸和焊缝质量,这样才能使实际制作情况与计算模型相吻合,以确保塔铰结构是安全的。
2销轴计算
根据以上计算以及结构图纸可知,销轴直径为279mm最大受力
。
销轴采用45号钢调质,许用应力
,
,销轴可以看成简支梁的情况来计算。
已知销轴直径d=279mm,销轴验算按照图2.1表示受力条件计算,计算简图如图2.1:
图2.1销轴计算简图(mm)
销轴最大剪力Q=F=1900kN,l=105mm。
最大剪切应力:
=41.5MPa<
最大弯曲应力:
93.6MPa<
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 内拱塔 外拱塔竖转 工程 结构 计算