利用SM Solver软件进行桁架验算

利用SMSolver软件进行桁架验算谭杰张时宾（中交四航局第二工程有限公司，广东广州510300）摘要：在大型水工构筑物模板设计中经常会遇到桁架计算的问题，，本文以惠来电厂墩台底层三脚架计算为例，介绍了结构力学计算软件SMSolver进行简单桁架计算的使用方法，对以后施工中模板设计简化计算量，提高计算精度有一定的帮助。关键词：桁架受力计算SMSolver1、引言广东惠来电厂10万吨码头扩建工程沉箱上部为现浇墩台，长26.975m，宽14.5m，高6.8m，底标高为+1.7m，顶标高为+8.5m。墩台设计为箱式结构，前沿设计悬飘1.75m。根据墩台的复杂情况，将混凝土浇注分多次进行浇注，第一次在悬臂三脚架、底模和侧模安装好后，先整体浇注到标高为+2.7m，形成一个整体平台。待下层混凝土达到要求的强度后，再安装内外侧模板等，浇注第二、三层墙身。墩台底层三脚架采用M24螺栓与沉箱预留圆台螺母相连，M24螺栓间距为45cm，墩台前沿共有30个螺栓，螺栓同时承受拉力和剪力。作者简介：谭杰（1985.10-），男，湖北荆州人，助理工程师，从事港航施工管理。作者简介：谭杰（1985.10-），男，湖北荆州人，助理工程师，从事港航施工管理。2、受力分析墩台模板三角桁架上承受的重量主要有泵送混凝土出料口冲击力、操作人员荷载、工具荷载、模板荷载、砼自重、振捣荷载组成。泵送混凝土出料口冲击力：Ftmax=Q(Q/b2+2)×10=0.015×(0.015/0.152+2)×10=0.5KN操作人员荷载有：每人按800KN计算,共有15人F2=800×15=12KN工具荷载：每一操作人员机具按300KN计算；F3=300×15=4.5KN模板荷载，按5T考虑F4=5000×9.8=49KN三角架自重，按5T考虑F5=5000×9.8=49KN砼自重：考虑沉箱安装因素，按悬臂2m计算，浇筑1m高；F6=24.5×2.0×14.5×1.0=710.5KN砼振捣力：F7=2×2×0.45=1.8KN按最不力荷载考虑,则单片三角架受力为：作用在节点三的集中力:F=Ftmax+F7+(F2+F3+F4+F5)/30=6.11KN作用在杆1和杆2上的均布荷载为F均=710.5÷14.5÷2×0.45=11.42KN/m3、SMSolver软件原始数据录入结构力学求解器（StructuralMechanicsSolver，简称SMSolver）是一个面向工程技术人员的计算机辅助分析计算软件，其求解内容包括了二维平面结构（体系）的几何组成、静定、超静定、位移、内力、影响线、自由振动、弹性稳定、极限荷载等经典结构力学课程中所涉及的一系列问题，全部采用精确算法给出精确解答。输入命令基本上按照“命令”菜单中子菜单顺序或工具栏上相应按钮的顺序即可。以下是简单的计算求解步骤：注意：图中尺寸以m为单位,集中荷载以KN为单位，均布荷载以KN/M为单位4、利用SMSolver软件求解根据软件规则，对结构进行内力计算，给出杆端内力值(反力值)、绘内力图(反力图)、杆件内任一点的内力、内力结果输出文件。若为静定结构，则不输入杆件刚度也可以求解内力。求解结果如下：标题：胸墙底层三脚架验算内力计算杆端内力值(乘子=1)--------------------------------------------------------------------------------------------杆端1杆端2--------------------------------------------------------------------------单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩--------------------------------------------------------------------------------------------121.04466164.878838130.0000000021.0446616-8.131396880.00000000221.07581454.836370000.0000000021.0758145-4.836370000.000000003-41.11228200.000000000.00000000-41.11228200.000000000.000000004-23.75992980.000000000.00000000-23.75992980.000000000.000000005-23.74094240.000000000.00000000-23.74094240.000000000.00000000619.020085315.3493327-10.959423519.020085315.34933270.000000007-4.83637000-21.075814510.9594235-4.83637000-21.07581450.000000008-12.98644970.000000000.00000000-12.98644970.000000000.0000000090.036325610.000000000.000000000.036325610.000000000.000000001016.14537250.000000000.0000000016.14537250.000000000.00000000--------------------------------------------------------------------------------------------反力计算约束反力值(乘子=1)--------------------------------------------------------------------------------------------结点约束反力合力支座-----------------------------------------------------------------------------结点水平竖直力矩大小角度力矩--------------------------------------------------------------------------------------------751.797324328.79297500.0000000059.262114429.06870430.000000004-51.79732430.000000000.0000000051.7973243180.0000000.00000000--------------------------------------------------------------------------------------------SMSolver软件输出轴力、剪力、弯矩、支座反力图：5、根据求解结果进行结构验算（1）螺栓验算本螺栓由于承受剪力,采用直径为φ24的C级普通螺栓，螺栓直径等级设计抗拉强度（ftb）设计抗剪强度（fvb）φ24C级170N/mm2130N/mm2Nvb=ftb×A=76.87KNNtb=ftb×A=58.7KN(28.9/58.7)2+(52.14/76.87)2=0.83<12,满足要求.安全系数为：1/0.83=1.2（2）槽钢验算最大弯矩位于节点6处，Mmax=13.74KN.M,V=19.25KN,N=23.8KNWZ=2×62.1cm3=1.24×10-3m3,A=15.69cm2σ1max=Mmax/WZ=117MPa<[σ]σ2max=V/A=12.3MPa<σ3max=N/A=15.2MPaσ1max+σ2max+σ3max=144.5MPa<[σ]=215MPa,满足要求。桁架最大拉、压力位于节点5处，N=-51.47KN（受压）,AN=15.69λ=96/4.9553=19.4Ψ=0.983σ=N/ΨA=51470/0.983×1569=33.6MPa<[σ]=215MPa，满足要求。6、结语本文通过SMSolver软件仅对惠来电厂墩台底层三脚架进行了简单验算，通过验算保证了施工过程中模板支立的安全系数，通过算例可以看出结构力学求解器即SM