基于Midas的钻孔平台有限元分析

摘 要：本文结合具体工程，简要叙述钻孔平台施工过程，并结合有限元分析理论及有限元分析软件midas，建立钻孔平台的有限元模型，分析其在重载作用下的受力及变形。通过有限元分析，保证结构的安全性和适用性，并为此类工程提供一定的借鉴经。

关键词：钻孔平台；有限元；受力分析

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.257

0 引言

对于在水中施工的桥墩，需要搭建施工平台以保证施工的正常进行，其主要是为了给钻孔和钢护施工提供操作平台，为工程提供方便。

1 工程概况

某大桥全长499.175m，共14个承台。因桥梁需跨越河流，这就牵涉到桥墩涉水的问题。大桥3#和4#桥墩为涉河桥墩，为了保证工程的顺利如期完成，该工程采用“先桩后堰”的工法施工桩基和承台。故需搭建钻孔平台，用双壁钢围堰施工桥墩。

2 钻孔平台施工过程

钻孔平台的施工工艺流程为：测量放样打桩船插打钢护筒以及钢管桩焊接桩、筒间联结系安装钢管桩桩顶横向承重梁安装纵向分配梁安装平台面板安装护栏和其他附属安全设施进入下一循环。

3 有限元模型建立及结果分析

3.1 钻孔平台有限元分析

对钻孔平台进行模型地建立，并对其强度和稳定性进行分析。

3.2 钻孔平台有限元分析

（1）钻孔平台模型的建立 。钻孔平台主要采用了梁单元和板单元两种类型的单元，其中钢护筒和钢管桩采用板单元[9]，以便模拟其连接部位的局部受力和变形情况，其余的均采用梁单元。钻孔平台各构件间均采用Q235钢材，之间的连接均采用弹性连接里的刚性连接；钢管桩和钢护筒底部利用“假想嵌固点”的方法，边界条件设置为固接。考虑到施工过程中施工设备以及倒渣的影响，在考虑荷载时，除了考虑各部分自重以外，还分为以下3种工况进行考虑：①旋挖钻钻中孔；②旋挖钻钻边孔；③旋挖钻钻中孔+倒渣；④旋挖钻钻边孔+倒渣，其中最大作用荷载按照150t考虑。

（2）有限元分析结果。对钻孔平台的应力以及变形进行分析，得出各构件在4种工况下的最大应力如表1所示，各部件的最大变形量及总体变形图如图1.3所示。

从表1与图种可以看出，钻孔平台各部件的最大应力（正应力和剪应力）均在容许范围以内，说明从承载能力上，各部件能够满足使用要求。但是，钢管桩的最大应力较为接近容许应力，要采取一定的措施去加强，保证结构安全。钻孔平台的变形主要为分配梁、钢护筒和钢管桩，其各部分变形及其容许变形均能够满足要求。

4 结论

在静力分析中主要对平台结构的各构件进行了应力检算和变形检算，证明平台的承载力和使用性均能满足工程要求；在模态分析部分，通过对比分析得出横向联结系位置对钻孔平台整体刚度的影响规律，并由此得出最佳的横向联结系布置方案。通过有限元分析，本文的计算结果精确合理，提供的施工及计算经验能够为类似工程提供一定的参考经验。

参考文献：

[1]马明，黄登侠.钢栈桥的结构设计分析和计算[J].公路交通科技：应用技术版，2013（08）.

[2]吴勇，史欢欢，付学军.45m跨大跨径开启式通航孔钢栈桥设计与施工技术[J].城市建设理论研究：电子版，2012（14）.

作者简介：甄相国（1981-），男，硕士，讲师，研究方向：铁道工程施工、路桥工程施工、职业教育。