空間桁架式筒倉(cāng)平臺(tái)研究方法概述

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1、空間桁架式筒倉(cāng)平臺(tái)研究方法概述【】空間桁架結(jié)構(gòu)具有剛度大、承載力大、整體性能好等優(yōu)點(diǎn),因而廣泛應(yīng)用在大跨結(jié)構(gòu)中，例如大直徑筒倉(cāng)施工平臺(tái)。本文主要對(duì)空間鋼桁架的研究方法進(jìn)行了概述與分析,并比較了其優(yōu)缺點(diǎn)。通過(guò)本文，可以為鋼桁架平臺(tái)性能研究方法的選擇提供一定參考?！　　娟P(guān)鍵字】筒倉(cāng)；空間鋼桁架；桁架節(jié)點(diǎn)；研究方法　　　　1引言　　筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)是一種用于儲(chǔ)存散裝物料的特種結(jié)構(gòu)[1]。近年來(lái)，我國(guó)礦山建設(shè)得到大力發(fā)展，原落地式儲(chǔ)煤倉(cāng)的直徑逐漸呈增大趨勢(shì)。但這給現(xiàn)代筒倉(cāng)施工帶來(lái)了較多困難,例如跨度過(guò)大、荷載過(guò)重、高度過(guò)高等,其主要施工難點(diǎn)是倉(cāng)壁和倉(cāng)頂施工時(shí)支撐體系的安全可靠

2、性。對(duì)于大型筒倉(cāng)的施工，該領(lǐng)域的一個(gè)新的研究方向是筒倉(cāng)滑模施工操作平臺(tái)，即在高空搭設(shè)施工鋼平臺(tái)，然后在鋼平臺(tái)上搭設(shè)模板支架。　　2鋼桁架概述　　目前,筒倉(cāng)滑模施工操作平臺(tái)支承系統(tǒng)有兩大類(lèi)[2],一類(lèi)是剛性支承系統(tǒng),其中又有由中心筒及輻射布置的桁架結(jié)構(gòu)組成的“輪轂式”支承系統(tǒng)及由主副桁架、主副梁組成的緊貼內(nèi)圈布置的多連形支承系統(tǒng)；另一類(lèi)是柔性支承系統(tǒng),使用懸索結(jié)構(gòu)的支承系統(tǒng)。所以說(shuō)，空間桁架式筒倉(cāng)平臺(tái)也逐漸應(yīng)用在實(shí)際工程中?！　?.1桁架的分類(lèi)　　桁架結(jié)構(gòu)中的桁架指的是桁架梁，是格構(gòu)化的一種梁式結(jié)構(gòu)。按結(jié)構(gòu)的形狀和受力特點(diǎn)，鋼桁架主要分為平面桁架和空間桁架兩類(lèi)；

3、按桿件的截面類(lèi)型分類(lèi)，主要有雙角鋼桁架、管桁架、H型鋼組合桁架、T型鋼桁架等形式。　　2.2桁架節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)原則　　在鋼桁架體系設(shè)計(jì)工作中，節(jié)點(diǎn)的連接設(shè)計(jì)是相當(dāng)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)[3]。鋼桁架的節(jié)點(diǎn)連接一般采用焊接、螺栓連接、鉚釘連接和混合連接。在確定連接節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造形式及其連接時(shí)，要遵循以下原則：　　在節(jié)點(diǎn)處內(nèi)力傳遞簡(jiǎn)捷，安全可靠；　　確保連接節(jié)點(diǎn)有足夠的強(qiáng)度和剛度；　　當(dāng)有地震設(shè)防時(shí)，節(jié)點(diǎn)的承載力應(yīng)大于桿件的承載力；　　節(jié)點(diǎn)加工簡(jiǎn)單、施工安裝方便；　　符合經(jīng)濟(jì)、可靠的原則?！　?空間鋼桁架的主要研究方法　　空間桁架的性能研究主要包括應(yīng)力應(yīng)變分析、破壞機(jī)理分析、彈塑

4、性行為、節(jié)點(diǎn)及整體性能研究等。研究方法主要包括兩類(lèi)，即試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬研究方法。另外，國(guó)內(nèi)外規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中也有相關(guān)的計(jì)算方法?！　?.1試驗(yàn)研究　　現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)是目前對(duì)空間桁架結(jié)構(gòu)工作性能進(jìn)行科學(xué)研究、鑒定評(píng)價(jià)的一種較為直觀的試驗(yàn)研究方法。荷載試驗(yàn)方法可分為兩類(lèi):（擬）靜力試驗(yàn)和（擬）動(dòng)力試驗(yàn)?！　?.1.1（擬）靜載試驗(yàn)研究　　靜載試驗(yàn)是目前在現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)中主要采用的一種方法,通常采用液壓伺服機(jī)或千斤頂進(jìn)行加載，而測(cè)試內(nèi)容一般包括應(yīng)力應(yīng)變、撓度和裂縫。　　Cheng通過(guò)試驗(yàn)研究了節(jié)點(diǎn)板在往復(fù)加載作用下的受力性能，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法。這對(duì)于鋼桁架

5、節(jié)點(diǎn)及節(jié)點(diǎn)板的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。岳健廣[4]通過(guò)對(duì)一個(gè)典型的H型鋼空間桁架結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行擬靜力試驗(yàn)，以研究其抗震性能。他總結(jié)了空間桁架子結(jié)構(gòu)的主要破壞模式，同時(shí)結(jié)合工程實(shí)際，提出了空間鋼桁架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算模型，及有關(guān)節(jié)點(diǎn)域設(shè)計(jì)的初步建議。　　3.1.2（擬）動(dòng)載試驗(yàn)研究　　動(dòng)載試驗(yàn)相對(duì)較少，主要是限于試驗(yàn)條件的原因，而大多數(shù)動(dòng)力性能的研究都是結(jié)合有限元分析的方法。擬動(dòng)力試驗(yàn)方法可以模擬大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，故在抗震試驗(yàn)方面得到了廣泛應(yīng)用?！　≡囼?yàn)研究是一種較好的方法，可以較容易的獲得數(shù)據(jù)和觀察現(xiàn)象。但是，試驗(yàn)很難完全模擬實(shí)際工程的荷載條件，尤其是局部節(jié)點(diǎn)類(lèi)型的試驗(yàn)

6、。所以說(shuō)，大量試驗(yàn)并不能完全覆蓋工程的全部節(jié)點(diǎn)形式，尤其是很多新型的節(jié)點(diǎn)。另外，大多的試驗(yàn)都是采用縮比試件，這樣就不能完全體現(xiàn)桁架整體及節(jié)點(diǎn)的實(shí)際受力以及破壞情況，使得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在一定的偏差?！　?.2數(shù)值模擬研究　　由于試驗(yàn)研究存在上述局限性，故采用合理的假定模型以及有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬分析，對(duì)于桁架的研究具有十分重要的意義。在數(shù)值模擬研究中，研究方法主要包括兩方面，即通過(guò)改變參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行研究和采用模型對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)、構(gòu)件或節(jié)點(diǎn)進(jìn)行模擬，以解其實(shí)際性能?！　?.2.1參數(shù)改變研究　　孫必祥[5]采用有限元軟件ANSYS建立有限元模型對(duì)T型鋼桁架上、下弦節(jié)

7、點(diǎn)進(jìn)行非線(xiàn)性分析。針對(duì)不同的弦桿內(nèi)力和節(jié)點(diǎn)板厚，分析節(jié)點(diǎn)的塑性發(fā)展特征和破壞規(guī)律，然后以分析結(jié)果為基礎(chǔ)，提出了節(jié)點(diǎn)板應(yīng)力的計(jì)算公式，并且發(fā)現(xiàn)該公式能很好的用于節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。文獻(xiàn)[6]利用有限元軟件ANSYS，建立H型鋼桁架整體結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型，采用不同的參數(shù)對(duì)桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析，主要包括模態(tài)分析、地震作用分析等，最終得到結(jié)構(gòu)的應(yīng)力及變形時(shí)程結(jié)果。　　3.2.2實(shí)際模型分析研究　　在某高空大跨度鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工的鋼桁架支模平臺(tái)中[7]，鋼桁架是采用3D3S鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，PKPM驗(yàn)算。為保證結(jié)構(gòu)安全，采用空間有限元分析軟件MIDAS進(jìn)行分析復(fù)核。有限

8、元分析結(jié)果顯示，該工程空間鋼桁架承重平