大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司 辽宁省大连市 116023
摘要：对单跨80.8m钢管拱桥吊装方案进行全面分析。利用MIDAS Civil软件进行吊梁的整体计算；用MIDAS FEA对吊梁局部进行分析，并对异形构件受力分析；分析结构和起重机械两种不同的销轴耳板计算方法，并对各个吊具的耳板进行核算。
关键词：钢管拱桥；结构；机械；吊装；耳板计算；吊具设计
1、工程概况
日照港岚山港区30吨原油码头三期工程位于日照港岚山港区中作业区。码头按开敞式设计，陆域和码头工作平台之间采用3跨80.8m钢管拱桥连接。钢管拱桥采用1200吨船吊吊运安装，挂钩与吊梁之间采用吊装带、扁平卸扣连接，吊梁4个角点分别通过钢丝绳锁具连接下方托架，托架支撑拱肋实现钢管拱桥的吊运。
2、引桥吊装结构建模计算
2.1 吊梁结构计算
对于钢管拱桥建模计算，吊装施工过程中钢构件最大应力为144MPa，满足规范要求。
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钢管拱吊运过程计算结果示意图
2.2 吊梁结构计算
吊梁构件长细比及局部稳定验算结果
吊梁上竖向力通过耳板直接传递到下面的卸扣，吊梁仅受钢丝绳所受拉力的水平分力，通过计算两个方向的水平分力分别为纵向1700kN、横向460kN。
对吊梁进行建模计算，吊梁最不利截面为纵梁跨中截面，最大应力为88.7Mpa<227.7Mpa，满足规范要求。
2.4托架及吊梁耳板局部计算
托架和吊梁耳板处受力较大，并且结构较为复杂，本次设计采用FEA 3.7建模计算，采用实体单元进行建模模拟。托架及吊梁耳板局部计算的Von-Mises应力云图如下：
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托架及吊梁耳板局部计算云图
从计算结果可以看出，耳板加劲肋与纵梁顶板连接角隅处有较大应力集中，应力达到428MPa；耳板与加劲肋连接角隅处有较大应力集中，应力达到306MPa；其他绝大部分位置最大应力小于227.7MPa。耳板与托架面板连接的转角角隅处有较大应力集中，应力达到316MPa；其他部分最大应力214.0MPa<227.7MPa。考虑到钢材的良好塑性性能，局部一点的应力集中可由塑性内力重分布解决，可以认为其满足要求。
3、引桥吊装耳板销轴计算
对于耳板销轴的计算方法，《钢结构设计标准》和《起重运输机金属结构》中采用了不同的方法进行计算。在本项目中通过两种不同算法的应用，可以得出两种算法验算结果的差异。
3.1 吊梁上耳板计算
（1）起重机械算法验算
在《起重运输机金属结构》中，首先根据销孔拉板承受的最大拉力求出危险截面中的水平截面b-b及垂直截面a-a上的内力，然后用弹性曲梁法计算相应截面的应力，并进行强度校核。
a.销孔壁承压应力验算：
均小于许用应力199.3MPa，合格。
（2）结构算法验算
在《钢结构设计标准》中，先确定销轴连接中耳板可能进入的四种极限状态，分别为净截面受拉、端部劈裂、端部受剪和平面外失稳四种极限状态，再根据四种极限状态中耳板的最不利截面尺寸，计算截面的最大应力。
3.2吊梁上销轴校核计算
（1）起重机械算法验算：
连接销轴的计算可简化为简支梁形式进行
销轴直径：d=160mm，销轴长度为l=510mm，te=145mm，tm=188mm，s=16mm；
4、结语
通过采用不同的计算软件、计算方法，对本次吊装吊具的各个构件进行了详尽的计算。同时通过两种最常用的销轴耳板的计算方法，对同一个项目进行计算对比。计算结果有所差异，但是均能满足要求，为本次钢管拱桥的吊运作业提供了依据。
参考文献：
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