基于ANSYS的移动模架造桥机预压试验分析

来源：中国建筑科学 2018年07月02日 09:20 作者：fashion

移动模架造桥机结构有限元分析

刘云杰方瑞兴

摘要：移动模架造桥机在施工前必须对其进行预压试验，来确认MSS45造桥机在施工过程中是否安全可靠以及为合理设置预拱度提供依据。本文在对MSS45造桥机的有限元分析的基础上，确定了造桥机各部位应力特征点及主梁挠度测点位置。试验结果表明，各测点的理论值与实测值较接近，造桥机安全可靠。

关键词：有限元；造桥机；预压；移动模架

MSS preloading test analysis based on ANSYS

Liu Yun-jie1 Fang Ri-xing2

(1. Tianjin Port Construction Company, Tianjin 300461; 2. TangShan CaoFei Dian ShiYe Port Co.,LTD TangShan, 063300)

Abstract: In order to confirm MSS45 bridge-building machine is safe and reliable in construction process and for setting up reasonable the arch degrees, need to provide a basis for the construction of the preliminary experiments before. This paper based on the finite element analysis MSS45 bridge-building machine result, made sure each part bridge-building machine feature point and main stress measuring deflection position. The test results show that the value of the point is close to the measured values, the bridge-building machine is safe and reliable.

Keywords: Finite element; Bridge-building machine; Preload; Movable Scaffolding System

0．引言

本文结合广东省南澳大桥工程，利用有限元软件ANSYS建立MMS45移动模架分析模型，根据理论分析结果来确定预压试验的应力及变形（挠度）测点，并将理论值与实测进行对比，最终确定了移动模架的安全储备。

1．MSS45移动模架造桥机有限元分析

1．1工程概况

广东省南澳大桥东引桥跨径45m的现浇箱梁施工采用MSS45移动模架造桥机现浇。该移动模架系统主要由牛腿、主梁、导梁、横梁、后吊梁、中吊点横梁、前支撑横梁、外模及内模组成。

1．2MSS45移动模架造桥机各部位有限元分析及应力和变形观测点设置

（1）主梁

用ANSYS软件按照造桥机主梁的实际尺寸建立有限元计算模型如图1-1所示，本次分析计算的工况为浇注45米跨首跨的工况。经计算，主梁在模架自重和45+9米混凝土共同作用下的Von Mises应力云图如图1-2所示，主梁的最大应力为220MPa；竖向总变形云图如图1-3所示，主梁45米跨最大净挠度为90.7mm，位于横梁8作用位置处。

图1-1 主梁有限元模型

图1-2 主梁Von Mises应力云图

图1-3主梁竖向总变形云图

根据主梁应力云图，在两个主梁底面沿梁纵向分别在最大挠度处和两个L/4处设置第1～6号应力测点；在主梁后支点位置的内侧靠近下翼缘板的腹板上设置7号应力测点；在主梁后支点附近内侧腹板的中部设置8号应力测点；在主梁第一个开孔拐角处的内侧腹板上设置9、10号应力测点。

根据图1-3所示的主梁竖向总变形云图，每片主梁沿长度方向均布11个挠度测点。

（2）牛腿

牛腿的分析分为合模浇筑和开模行走两种工况，按照牛腿的实际建立有限元模型并分别进行分析，合模工况和开模工况牛腿的Von mises应力云图分别如图1-4、图1-5所示。最大应力分别为224MPa和226MPa，开模工况应力最大值出现在内侧斜撑上盖板下部。

图1-4 牛腿合模工况Von Mises应力云图

图1-5 牛腿开模工况Von Mises应力云图

根据牛腿开模工况和合模工况应力云图，在应力较为集中的部位设置应力观测点。牛腿共布置7个应力测点。28号测点位于外侧斜撑上盖板上、29号测点位于外侧斜撑下盖板上，距端头法兰约50mm；30号测点位于牛腿轨道梁腹板上，尽量靠近内侧斜撑；31号测点位于牛腿内侧斜撑下盖板上、32号测点位于牛腿外侧斜撑上盖板上，距端头法兰约50mm；33号测点位于牛腿外侧斜撑下部腹板上，尽量靠近牛腿下横梁；34号测点位于牛腿轨道梁与上横梁三角连接处的腹板上。

（3）中吊横梁

中吊横梁的受力最大工况是在移动模架造桥机在浇注中间跨时出现，此时中吊点横梁所承担的所有载荷约4900KN，中吊横梁Von Mises应力云图如图1-6所示，最大应力为217MPa，位于千斤顶支撑处的腹板上。

图1-6中吊横梁Von Mises应力云图

图1-7前横梁Von Mises应力云图

根据中吊横梁应力云图，中吊梁在应力较为集中的部位共布置4个应力测点，编号分别为39、40、41、42。

（4）前横梁

前横梁受力最大工况为移动模架造桥机在牛腿纵移到前横梁正下方时，此时前横梁所受载荷约1000KN。前横梁Von Mises应力云图如图1-7，最大应力为128MPa，位于支腿支撑处的腹板上。

根据前横梁应力云图，在前横梁应力较为集中的部位共布置4个应力测点，编号分别为35、36、37、38。

（5）后吊梁

后吊梁在开模状态为受力最大工况，此时后吊梁Von Mises应力云图如图1-8所示，最大应力为216MPa，位于梁跨中下缘板。

图1-8后吊梁Von Mises应力云图

图1-9模板横梁Von Mises应力云图