水平弧线桁架结构探析

2019-12-25陈世见福建龙净环保股份有限公司福建龙岩364000

安徽建筑 2019年11期

陈世见（福建龙净环保股份有限公司，福建龙岩 364000）

0 前言

近几年来，随着经济的发展，在工业物料进行运输的过程中，人们改进了所选择的方式，管带式输送方式相较于传统的方式拥有着更为全面的优势，其具有输送结构适应性强、路径跨越大、大跨越输送能力等特点。管带式输送带的主体受力支架采用桁架结构，由于路径跨越大地形复杂，再加上所面临的外部环境比较严峻，因此水平弧线桁架得到了非常多的认可，也有非常多的企业投入实际应用中，水平弧线桁架结构开始广泛应用。弧线桁架结构与理想直线桁架结构受力特点存在一定的差异，现采用MIDAS分析软件进行结构对比分析。每一个弧形桁架结构，在应用的过程中都和实际所预料的产生了一些细微偏差，因此就需要在实践中收集具体数据进行分析，进行精密的计算以求得到够满意的结果。

1 结构模型

某管带项目26m跨桁架结构，弧线断：弧线桁架中心曲率半径为400m，桁架宽0.75m，高2.3m，结构模型；直线断：桁架宽0.75m，高2.3m，结构模型，两种桁架结构选用的材料及截面均一致（如图1）。

图1 结构模型

桁架结构计算荷载考虑自重、设备重、平台重、物料荷载、检修载、风载，荷载施加原则按节点荷载施加。

约束条件均为桁架下部一端固定支座，另一端单向滑动支座。

2 计算分析

2.1 支座反力

经计算分析得，在恒载及活载得竖向荷载作用下，直线桁架的四点支座反力均匀分布（如图2）；而弧线桁架的四点支座垂直支座反力不再均匀分布，呈现内环反力较小外环反力较大的特点，弧线桁架固定支座产生较大的水平纵向支座反力，且两点支座水平力大小相等方向相反，水平横向支座反力在滑动支座处较大（如图3）。由于弧线桁架支座与理想直线桁架偏差较大，故支座节点设计应依据实际支座荷载情况进行计算设计，实际进行操作会发现两种不同的桁架和预料中的数据会有一些较大的差别，因此就需要根据实际情况来进行不同的计算，并且计算的过程不能够简化，只有在精密的计算之后才能够尽量减少误差，达到一个比较令人满意的结果。

图2 直线桁架恒活组合支座反力

图3 弧线桁架支座反力

2.2 上弦杆

上弦杆应力最不利组合工况结果如图4，为弧线桁架应力比，结构计算表明，桁架结构更改为弧线形后上弦杆应力比明显加大。

图4 上弦杆应力比

内力情况：直线桁架上弦杆竖向荷载工况下受力较为理想，最大轴力为；而弧线桁架在竖向荷载工况下内环上弦杆与外环上弦杆受力相差2.2倍，内环上弦杆最大轴力为332kN，外环上弦杆最大轴力为151kN，弧线桁架上弦杆与直线桁架上弦杆最大轴力相差1.26倍；在水平风荷载工况下，弧线桁架与直线桁架受力基本一致。考虑桁架各个节点的平衡，每一个节点所承受汇交力作用，再根据这些分析，逐次挨个儿的建立每一个节点之间投影的平衡的方程。根据这些计算，求出所有的位置杆力，这就是根据节点法来计算桁架内力。在对上弦杆进行这种方式计算内力时，经过仔细计算再进行一定的改进，除此之外在实际应用中还一定要特别注意一些特定系数。故弧线桁架上弦杆在竖向荷载作用下，当按直线简化计算时应考虑一定的放大系数。

2.3 下弦杆

下弦杆应力最不利组合工况结果中，弧线桁架应力比由计算可得，计算表明，桁架结构更改为弧线形后下弦杆应力变化差异较小。下弦杆，在很多建筑中都有应用。下弦杆主要是因为位置不同，所以相比于上弦杆称为下弦杆，下弦杆相对于弧线形在本文中应用相对较差。

内力情况：直线桁架下弦杆在竖向荷载工况下最大轴力为249kN；而弧线桁架下弦杆在竖向荷载工况下内外环轴力相差1.5倍，内环下弦杆大轴力为286kN，外环下弦杆大轴力为192kN，弧线桁架下弦杆与直线桁架下弦杆最大轴力相差1.15倍；在水平风荷载工况下，弧线桁架与直线桁架受力基本一致。在下弦杆内力计算中，经过仔细计算发现他们之间在某些部分差异比较明显，但是在某一些部分差异比较小，因此可以根据实际情况进行实际改进，因地制宜，根据所面临的不同的建筑来进行实际的改进。在竖向荷载工况下弧线桁架下弦杆所受内力与直线桁架上弦杆所受内力差异较小。