多工况下针梁钢模台车弧形模板有限元分析

第8期 2011年8月 机械 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 与制造 MachineryDesign& Manufacture 19 文章编号：100l一3997(2011)08—0019-03 多工况下针梁钢模台车弧形模板有限元 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 宰 万刚·廖湘辉-刘欢1余健‘刘宏彬2 (1三峡大学机械与 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 学院，宜昌443002)(2新疆石油工程建设有限责任公司，克拉玛依834000) FiniteeIementanaIySiSOnthearcsteeImOIdOfneedIebeamSteeImOIdtrO¨ey StructurebasedonmuItipleIoadingcOnditiOnS WANGan91，LIAOXiang-huil，UUHuanl，YUJianl，LIUHong_bin2 (1CollegeofMechanical&MaterialEngineering，ChinarrhreeGo唱esUniVersity，Yichang443002，China) (2XinjiangPetmleumConstmctionCompany，Kammay834000，China) 【摘要】对三峡工程地下电厂引水隧洞施工 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 中的针梁钢模台车的弧形模板分为多种工况进{ 行了有限元分析。分析了其结构特点，并建立了Proe三维模型。提出了六种工作工况，并对每种工况进l 行了受力分析，得出了各种工况的受力情况，并利用ANsYs有限元分析软件对其弧形模板的强度和刚； 度进行了校核，在此基础之上提出了弧形模板设计方案的优化方案，并对其进行了验证。优化方案与原{ 方案相比减小了模板重量的22．97％，节约了成本。其刚度和强度都满足工作要求，此结构梁、杆件的布j 置符合应力的分布趋势。为钢模台车的模板设计提供了参考。 { 关键词：ANsYs；钢模台车；弧形模板；多工况；有限元 j 【Abst翰ct】^sf以ies￡k们s把ez啪纪旷聊P批6e册s妣z￡rDzzey流￡船d劾e砌凡￡肌驰zc。船￡眦一{ ’ f幻n矿sⅡ横如Ⅱn如-grDu蒯po埘ers￡m幻n6∞edD凡mM岫)如肠以i增co蒯如汤昭6)，叩p彬凡gFEM，帆d口j玑ree—i舢瑚幻，以脚应z括es￡动凰kd驴er呻ing￡kstM￡删c枷倪衙括z记5·舭凡s讧幻以i唱c。蒯扣{ ￡切瑚a腿p以向r彬n趔nnd￡，圮局rce讲I以弦厶加reoc尼c∞e括c四卉edou￡饥d￡7诧加rcesnreD6￡越，比Z^如饥一j‘ 。 。 ⋯ ! 埘Me舭ime邢砂帆d舭st洳删矿￡如啪腽帆移e噍触d彬溉ANsYss妒埘帆．B∞edDn砒如矗mop班{ m以p唧∞nf弦舭帆s把ez脚纪如s咖括p眦如刑蒯，砒如^如cre仍et比埘e劬t矿￡砘舢比6y22．97％j cD，印a陀d加i加fko蟛凡以，￡丘z岱fkc∞￡函s倒ed勰d￡ks￡形№s5册d叻．e蟛矗矿fk，聊纪s越i∥钯s￡k阳一《 口ui肥，nPn丘z危eZ∞，o以。厂str“c￡“r以6e伽∞斑rodp如ces，m以d6e讥nccoMf凹圮e叫i执￡7诂d蠡￡r访以幻n矿￡kj‘ 。 ’ 。 t stress，训^缸五s^以zprD口i如口代斥肥凡ce．加rmo“des喀n(旷s地ef，no腽￡roz如弘 { } Keywords：ANSYS；SteelmoIdtrouey；ArcsteelmoId；MultipleIoadin2conditio璐；Finiteelement●I●'卅⋯一●～一M--·1h·．，咐●⋯Ⅲ仆州帆一●、一，●、·1r-一●、，¨●、r●’，M●训、’，●、一●、舢m●u洲，、一●、．，●训训帆√～一⋯ 中图分类号：THl6文献标识码：A l弓I言 三峡工程地下电厂引水隧洞钢模台车中的一个方案是弧形 隧洞针梁钢模台车，其针梁中心线承圆弧形状。在牵引装置的作 用下，模板在针粱上滑动，混凝土浇筑施工使用过程中针梁承结 构载荷和混凝土浇筑载荷，弧形模板承受着浇筑时的混凝土压 力，随着浇筑时段的变化，弧形模板的受力位置大小都发生变化， 其受力复杂，因此钢模台车模板的设计计算显得尤为重要嗍。 2针梁钢模台车弧形模板结构 三峡电站引水隧洞钢模台车的模板从截面方向看．其整个模 板圆周直径为13500mm，分为5个部分．弧度分别为：底模100。。 两块侧模分别720，两块顶模分别为580。每块模板在轴向方向又 分为4块．成弧形布置。其轴线半径，即隧道半径为删mm。每 块弧度为250，一共loo，即每次施工浇注l伊。如图1、图2所示。为 了更详细的说明弧形模板的结构．使用绘图软件PR叽NGNEER 进行i维建模。部分零件和整体模板装配图，如图5所示。 10mm。在各块25。的单模板的两侧各加有一块弧形翼板，其长度 和各模板长度一样，截面尺寸为(10)(250)m肌，在板的两头也加有 侧板，面板背面每隔600mm弧长有一根纵向L63×6的角钢。 磋蓬瑟雪金 —玉 ＼钞≮ 。玢廷习 ≮．呈2吧岁 图1钢模台车模板布置 示意图(截面) 图2钢模台车模板布置 示意图(侧祝) 钢材为q235钢。弧形面板厚度为6mm，半月亮形腹板厚度为 图3装配青的单块模板 ★来稿日期：20lo-lO_08★基金项目：三蛱地下电站引水上弯段混凝土衬砌钢模台车(Gxw／2008-08_02A) 万方数据 e 万刚等：多工况下针梁钢模台车弧形模板有限元分析 第8期 罔4四块组合『n诚的10度模饭 图5弧形模板总体装配图 3有限元模型的修改和建立 时I于将以l。用PRO，E建立的实体模板模型导人到有限元分 析软件ANsYs巾产生的各个零件之间连接不好、且曾在多线重 合的状况。Jq此终于找到了一种解决以上两种问题的方案：先在 PR0，E里面把整个模板简化并作为—个零件来建模，这样保证各 个部分之间的有效连接．利用PRO，E曲面建模功能建立弧形模 板曲面和曲线，然后保存为IcEs格式后导人到^NsYs里面．删 除不必要的曲面和曲线．进行必要的修补。为了真实反映l。型钢、 纵筋板同面板之问的连接关系，对l。型钢、纵筋板做了偏置。材料 属性采用I矧mpjc，弹性模量为2．06e5MPa，泊松比n3。面板和腹 板采片抗单元，其它型钢采用梁单元。网格划分采用自由网格划 分．建寸=好的有限元模型，如图6所示。 黟 @0 幽7针粱钢模台午前端固定图 罔8ANsYs约束图 4．2载荷 混凝土与其它液体(或液态物质)不同之处在1：』￡具有时间效 应，HⅡ随着浇注时问删Ⅱ，其流动性逐渐丧失．慢慢由流动和半流动 状态转化为固态，对模板的，氍力也逐渐减小至消失。文商铲8中关于混 凝土的侧雁力给j11了另一个计算公式：肚o．22t气BBym(1) 式中：鼠一缓凝剂调整系数；压—坍落度调整系数；f。一混凝上初 凝时间；y一混凝土在高度方向上的浇筑速度。 式(1)全面考虑了混凝土的初凝时间、浇注时间、外加剂和 坍落度对初凝时间的修正，计算结果相对符合实际情况。根据此 公式计算得到三峡台车混凝土最大压力值约为5t／m2。 即有如图9所示压力作用曲线阳。 1．墅．1 图9混凝土压力作用曲线 另外．对于钢模台车，浇注时混凝土的浇注速度控制在弧长 1Ⅱl，Il，从底部向顶部两端对称浇注，而混凝土一般在浇注4h后， 下部的混凝土发生初凝，转化成为固态．对模板的压力也就消失，那 么在台车整个衬砌高度施加压力也是不合理的。因此将模板浇注混 凝土过程分为6个工况：浇注过程中每孤长4m一个工况．刚好符 合凝同速度．浇注完成完全凝固后—个工况。如图1∞罔15所示。 罔14T况5载荷示意图 fL5蜘2 图15工况6戴荷示虐图 ．萝 万方数据 NfJ8 A“g．20ll 机械设计与制造 2 5计算结果分析 通过以上，i个r况的有限jL分析．得到台车择状态下总体 变形和麻力情况。， 挑选典型下况4展示ANsYs分析图，如图I扣图18所示。 圈16载荷图(工况4 罔17模板变形图(1况4) 图18主管筋结构应力图(工况4) 表1钢模台车各工况最大变形和应力表 工况l 工况2 工况3 工况4 工况5 上=况6 是篙z：ssmt ，舭：，m，”*娜 蓑奁誊底模底部4i：；；毁竽侧模下部侧模中i}|I侧模中部侧模中郎 嚣箍968¨川75904258972㈣7276912 嚣箍底榭*部嵩端嚣囊篓勰黢勰簇篓嚣雯臻 侧模浇注混凝土时，在台车混凝士浇注部位出现较大的应 力和变形．对各工况进行比较可以看出特别在侧模板靠下部和巾 部浇注时廊力和变形相对要大。 洲此为r防止在侧模浇注的过程产生过大的变形，可以在 侧模板处托，些钢筋。从工M2的计算结果n『以看出，在浇注侧 模时．模板的应力达到较大的值．fⅡ最大应力值141．275MPa小于 许用廊力200MPa．满足强度要求。伞部凝田后最大变形为3，803 小于10IT邶．满足刚度要求， 6针梁钢模台车弧形模板的方案优化 为r保证模板的刚艘．强度的前提下，节约材料降低成木， 现选墩jE中具有代表性的侧模板上的坝25。的弧形模板作为 i殳计方案优化案例，如同19。罔2l所爪。 罔2I优化，，集史撑筋结构同 优化方案将月亮形腹板政为桁架结构，j￡·{·底部和预部tfl 间横梁为18号I，一钢，中问Hj垂d10号槽钢．顶部短纵筋为 75x8角钢，顶部四周侧边为截向lo×250板材。将最外删两根槽 钢向中间倾斜放置．n，使萁应力均匀分布．从I町减小了应，J的最 大值。 优化方案最_夫变形为3．9mn·，发牛在模板顶部中点处最大席 力为154．2MPa，发生拒两端斜支的整根槽钢上．且在此槽钢』：均匀 分布。原方案单块模板质世为3j7t．优化厅案为275t，优化方案与 原方案相比减小r模板重毋的2297饼，．肖约了成本。其刚度和强度 都满足l：作要求．．此结构杆件的布置符合应力的分布趋势． 7结论 首先时针桨钢模台乍的结构进{r了分析，建寺了模板的三 维模型．在使用软件ANsYs对弧形模板进行刚J立和强度校核时． 根据眭宴际T作情况．把其分为6个J二况分别进行分析．其分析 结果更符合实况．结果显示其满足J：作耍求。 在刚度和强度校核之后，为r减轻蓖城，肖约成奉，进行r 模扳的方案优化设计。优化方案的模板蓖鲢比帐方案的蟊量减轻 了22．97％．节约了成奉．吲此得f|{优化方案最为经济合理。通过 此项研究，可以对此类结构形状的政进提供指导性建议，， 参考文献 [1】F新周．陈高鹂．引粱，℃钢模台乍在小断面、K距离隧洲施J‘中的应川 [J]浙汀水利科技．2006．6(148)：7I一72 【2]韩银红，模板台4二结构分析【硕士学：传 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 】：ID】州安室通七’≠哼赧．200l l引陈为明．孙宏顺水l隧洞全断而醒凝土{t砌模饭的庵jfj[Jj四川水山 发电，2000．9，J6(3)：62_65 [4】隶廉阶．曾建雄．乍维荣．等T业墟筑大删结构泵送混凝匕侧压力的 计算与吏测研究[J]建爿扫沲『I．2(xJ2(2)104-IIJ8 『5J姚卣样．张阿五．脚{乇标有芰混凝土侧Jfi力的规律探索和计并分析 [Dj缔必史理学院学报．2005(91：69—72 [6]岩崎训明混凝上的特性【MJ．北袁+q·闻建筑r业H{版}十．1980 ；徽 万方数据 多工况下针梁钢模台车弧形模板有限元分析 作者： 万刚， 廖湘辉， 刘欢， 余健， 刘宏彬， WAN Gang， LIAO Xiang-hui， LIU Huan， YU Jian， LIU Hong-bin 作者单位： 万刚,廖湘辉,刘欢,余健,WAN Gang,LIAO Xiang-hui,LIU Huan,YU Jian(三峡大学机械与材料学院,宜昌 ,443002)， 刘宏彬,LIU Hong-bin(新疆石油工程建设有限责任公司,克拉玛依,834000) 刊名： 机械设计与制造 英文刊名： Machinery Design & Manufacture 年，卷(期)： 2011(8) 参考文献(6条) 1.王新国;陈高鹏 针梁式钢模台车在小断面、长距离隧洞施工中的应用[期刊论文]-浙江水利科技 2006(148) 2.韩银红 模板台车结构分析[学位论文] 2003 3.陈为明;孙宏顺 水工隧洞全断面混凝土衬砌模板的应用 2009(03) 4.束廉阶;曾建雄;李维荣 工业建筑大型结构泵送混凝土侧压力的计算与实测研究[期刊论文]-建筑施工 2002(02) 5.姚百祥;张阿五;周长标 有关混凝土侧压力的规律探索和计算分析[期刊论文]-绍兴文理学院学报 2005(09) 6.岩崎训明 混凝土的特性 1980 本文读者也读过(10条) 1. 夏云超 超重型特种无梁半挂罐车罐体设计的有限元分析研究[学位论文]2001 2. 尹健.龚运环 虚拟样机技术在透平实验平台位移机构设计中的应用[期刊论文]-四川兵工学报2011,32(7) 3. 刘鹏.倪俊芳.张勇.张文.Liu Peng.Ni Junfang.Zhang Yong.Zhang Wen 胫骨上端三维有限元模型的建立[期刊论文]-苏州大学学 报(工科版)2011,31(2) 4. 张建红 虚拟原型技术在装载机工作装置设计中的应用[期刊论文]-南京林业大学学报(自然科学版)2002,26(6) 5. 文涛.沈洁 码头面板的有限元分析[期刊论文]-城市建设理论研究（电子版）2012(14) 6. 吴南星.陈常清.黄志诚.WU Nanxing.Chen Changqing.Huang Zhicheng 陶瓷液压机上横梁的有限元疲劳寿命研究[期刊论文]-中 国陶瓷工业2011,18(1) 7. 李铁奉.吴彰松.李琼.LI Qin-feng.WU Zhang-song.LI Qiong 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