某桥三角托架优化分析

某桥三角托架优化分析

肖志乾

韶关市城乡规划市政设计研究院广东韶关512000

摘要：利用有限元软件Ansys对某三角托架进行了优化分析，对比了上锚预拉力对结构的作用及分析了在匀布荷载作用下对设置不同仰角三角托架的受力性能。研究结果表明：上锚的预拉对其整体的安全至关重要，对三角托架上锚进行预拉能够减小施工过程中托架的竖向变形；三角托架的斜撑仰角大小对三角托架整体受力性能的影响特别大，优化斜撑仰角极大的提升了整体结构受力性能。

关键词：三角托架；有限元；优化分析；

0引言

支架现浇法在大跨高墩梁等复杂结构施工中极为常见，但此法成本较大、工序及其繁杂、周期长，不利于项目的推进[1]，而三角托架作为临时支撑，适用范围广、方便施工、费用低等而广泛应用[2-3]。因必须满足承载能力要求[4-5]，故以往只验算托架是否满足承载力的要求[6-7]，而忽视了结构的合理性，对三角托架的结构优化研究并不多。故而，对三角托架整体结构优化分析势在必行。

1某桥三角托架上锚分析

三角托架上锚对整个三角托架的受力、变形和稳定有着特别大的影响。某桥三角架结构形式采用型钢加工的三角杆及水平连接杆组成。为了探究上锚预拉对该结构的影响，本文通过有限元软件Ansys对结构进行数值模拟，对比分析上锚不预拉与预拉上锚总长度的0.01倍的由四根杆件组成的三角托架在匀布荷载作用下的力学性能。

结合分析云图3~7和表1数据可知，在上锚预拉及匀布荷载作用下，最大水平位移位于三角托架水平杆，最大竖直向下位移位于水平杆中间，最大竖直向上位移位于水平杆与斜撑杆的结点位置，最大拉应力处于水平杆中间下部位，最大压应力处于水平杆中间上部位。水平杆是三角托架对位移与应力最敏感的部件，设计时应适当加强。

随着斜撑杆与竖直杆的夹角增大，最大水平位移是减小的趋势，但水平位移变化量不大，它与最大竖直向下位移基本成反比关系，与最大竖直向上位移相似于正比关系。当夹角呈30°时，轴向最大应力值与最小应力值之间的绝对值差值不到1MPa，说明此时结构受力比较合理，当大于30°时结构以受压为主，当小于30°时结构以受拉为主。因此在设计时斜撑杆与竖直杆的夹角在30°左右结构受力更为合理。

3结论

本文以某桥三角托架进行优化分析，有针对性的对该模型进行数据模拟分析，对结构的薄弱敏感部位进行了优化改进，极大的提升了该结构的整体受力稳定性。具体结论如下：

（1）未设置上锚预拉力时三角托架的变形与应力都特别大，结构是不稳定的，底部固结处应力集中现象非常严重；设置上锚预拉力有效的增加了结构的承载力，提高了结构的稳定性。

（2）斜撑杆与竖直杆的夹角变化时对水平位移与竖向位移的受力影响趋势，得出在设计时斜撑杆与竖直杆的夹角在30°左右时结构受力更为合理。

（3）该三角托架水平杆在位移与应力变化最明显，设计时需模拟分析其稳定性。

参考文献：

[1]刘建顺.连续梁直线段施工托架设计及应用[J].价值工程，2017，36（18）：140-145.

[2]徐瑜，王欣.0#块三角托架施工法浅谈[J].科协论坛（下半月），2013（10）：16-17.

[3]李东阳.连续梁0#块托架受力分析研究[J].甘肃科技纵横，2017，46（11）：18-21.

[4]卢红涛.跨高速公路直线段高墩托架施工关键技术研究[J].建筑技术开发，2018，45（12）：92-93.

[5]周云武.高墩大跨度连续梁0号块施工托架优化设计[J].价值工程，2016，35（02）：93-95.

[6]赵永锋，曾绍武，苏昭.某特大桥0~#段三角托架有限元计算分析[J].低温建筑技术，2016，38（11）：46-48.

[7]叶绍其.大跨度斜拉桥桥塔墩顶区钢箱梁架设辅助活动托架设计[J].世界桥梁，2016，44（02）：1-6.