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錢江四橋為浙江省和杭州市重點建設工程項目,根據(jù)橋梁承載、
變位及壽命等方面的要求,在橋梁主跨上需安裝KQZ65MN大噸位抗震球形支座。該支座為亞抗震球形支座,其承載能力大大超過GBΠT17955Ο2000《球形支座技術(shù)條件》規(guī)定的范圍。該支座為,該支座技術(shù)方案中我們采用了有限元分析方法,對支座的主要承力部件的受力狀況進行了詳細的應力應變分析,從而對該支座進行了設計優(yōu)化,解決了該支座受力分析的難題。
1 支座基本結(jié)構(gòu) 支座的基本結(jié)構(gòu)(單向)如圖1所示。
2 支座有限元分析 在提出支座的設計方案,并經(jīng)過仔細計算完成結(jié) 構(gòu)設計后,為了進一步分析和檢驗支座各部件的受力狀況,保證支座的使用可靠性,對支座的主要承力部件進行了有限元分析,重點分析其球面下座板、四氟滑板和球冠襯板的應力大小和分布。主要內(nèi)容包括:靜力計算、支座模態(tài)分析和動載分析。
球面四氟滑板計算應力分析 對建立的有限元模型進行靜態(tài)分析計算,得到有限元分析結(jié)果。從中把所關(guān)心的球面四氟滑板應力分 布云圖取出進行分析。 從球面四氟滑板的應力云圖中可看出,在設計載荷P=65MN的作用下,球面四氟滑板的應力大小及分布。大等效應力為4110MPa,小于聚四氟乙烯規(guī)定的大(纖維)應力45MPa(按英準BS5400),應力范圍主要分布在2214~2717MPa之間,平均應力符合國內(nèi)外有關(guān)球形支座四氟滑板的設計要求。 球冠襯板和球面下座板的應力分析 圖5為球冠襯板在設計載荷作用下應力大小及分布情況。大等效應力發(fā)生在上表面受壓區(qū)的邊緣處,值為2818MPa,遠小
于所用鋼材的屈服強度270MPa;其承壓區(qū)應力主要分布在14~21MPa之間。
為球面下座板在設計載荷的作用下應力大小及分布情況。大等效應力發(fā)生在中間承壓環(huán)帶的邊緣處,其值為4015MPa,小于所用鋼材的屈服強度270MPa;其承壓區(qū)應力主要分布在10~30MPa之間。 中心球面承壓區(qū)的平均應力大,其次是中間環(huán)帶球 面承壓區(qū),外圈環(huán)帶球面承壓區(qū)的應力值小。 由以上分析可知:球冠襯板和球面下座板的應力值遠小于鋼材許用應力值,有較大的安全系數(shù),符合設計要求。
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