哈尔滨模板台车的有限元分析.docx
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哈尔滨模板台车的有限元分析
模板台车的有限元分析报告
北京交通大学土建学院
工程力学研究所
2011年11月
本报告针对9m电动钢模板台车计算分析,该台车结构复杂,必须用有限元计算分析。
此项研究是应用美国NASA公司大型有限元软件——MSC/NASTRAN计算的,采用MSC/PATRAN软件建立模板台车的几何模型,然后提交MSC/NASTRAN计算。
本计算是根据现场的结构安装形式,施工过程中结构的变化情况,混凝土浇注的施工步骤,并参考诸多国内外资料的基础上,反复完善后得到的。
一、台车的平面图
图1台车剖面图
图2台车纵剖面图
图5台车模板平面图
表1台车用料表
序号
1
2
3
4
5
6
名称
I60工字钢
I55工字钢
升降调节器
I30工字钢
对拉支撑器
I25工字钢
序号
7
8
9
10
11
12
名称
I36工字钢
行走轮
轨道
15*15方木
22槽钢对扣
I20工字钢
二、有限元模型
该9m电动钢模板台车的有限元模型主要由2部分组成,即:
模板、门架。
模板的模型主要由壳单元和L型梁单元构成,而门架由各种截面形状的梁单元组成。
根据结构几何形状和载荷特点,可以取其中一榀进行计算,整个模型共离散出单元1390个,节点645个,具体有限元模型如下:
1、模板部分
图6模板
2、门架部分
图7门架
三、载荷的施加
模板台车在支撑就位后,其自重力已由所有支撑及承重部件承担,故计算时仅考虑模板台车工作时受到的混凝土压力,同时也无集中载荷。
模板台车在工作时受到混凝土的压力,压力由混凝土自重、震捣力、混凝土入仓产生的冲击力组合而成,与自重相比入仓冲击力影响很小,可忽略。
根据有关文献知震捣影响较小,模板台车所承受的载荷可以按照静水压力计算,计算公式为:
式中
为钢筋混凝土的比重(取
),
为混凝土灌注高度。
上述计算公式适用于混凝土未发生初凝情况,当发生初凝时载荷于施工的程序有关,且无确定的量化关系。
四、有限元计算结果
为了更准确的分析,对本模型分五种工况进行分析计算,即工况一为混凝土灌注高度
距地面2
时的情况;工况二为混凝土灌注高度
距地面3
时的情况;工况三为混凝土灌注高度
距地面4
时的情况;工况四为混凝土灌注高度
距地面5
时的情况;工况五为混凝土灌注封顶、浇注结束时。
各种工况下分析计算出的应力及变形云图如下:
1、工况一:
(
)
图8模板变形图
图9模板应力图
图10门架变形图
图11门架应力图
2、工况二:
图12模板变形图
图13模板应力图
图14门架变形图
图15门架应力图
3、工况三:
图16模板变形图
图17模板应力图
图18门架变形图
图19门架应力图
4、工况四:
图20模板变形图
图21模板应力图
图22门架变形图
图23门架应力图
五、工况五:
图24模板应力图
图25模板变形图
图26门架变形图
图27门架应力图
图28整体变形图
从上面计算的结果可知,在工况五作用下,模板和门架有最大变形和最大应力,模板的最大变形为
,最大应力为
,门架的最大变形为
,最大应力为
,而普通工字钢的抗拉抗压强度为
,所以工字钢的强度满足要求。
9m电动钢模板台车的强度、刚度满足要求。
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