有限元分析在裝配式雨棚施工中的應(yīng)用

后正偉

（中鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司 技術(shù)質(zhì)量部，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

高速鐵路站臺(tái)雨棚結(jié)構(gòu)多采用站臺(tái)、雨棚分離結(jié)構(gòu)，雨棚采用滿(mǎn)堂支架現(xiàn)澆施工技術(shù)，施工技術(shù)成熟但其施工周期較長(zhǎng)，站臺(tái)為狹長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，工作面較窄，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度。2020 年在長(zhǎng)治東站完成了雙柱雨棚裝配式實(shí)體試驗(yàn)段施工，驗(yàn)證了裝配式雨棚的可行性。白銀南站二站臺(tái)裝配式雨棚是裝配式混凝土雨棚體系首次在整個(gè)站臺(tái)落地應(yīng)用。整體式站臺(tái)采用現(xiàn)澆施工，而雨棚采用預(yù)制結(jié)構(gòu)再現(xiàn)場(chǎng)吊裝，二者在不同場(chǎng)地分別施工，相較于傳統(tǒng)施工，其建設(shè)周期明顯縮短。然而裝配式雨棚結(jié)構(gòu)在高速鐵路站臺(tái)工程建設(shè)中屬于新興技術(shù)，且雨棚結(jié)構(gòu)自重較大，如何保證吊裝施工過(guò)程安全，是施工團(tuán)隊(duì)面前的首要問(wèn)題。MIDAS/Civil 通過(guò)幾何建模和網(wǎng)格劃分，能夠迅速、準(zhǔn)確地完成結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)，使吊裝受力分析快速化、準(zhǔn)確化、可視化。有限元分析在橋梁、隧道、發(fā)電廠(chǎng)、飛機(jī)場(chǎng)等民用建筑、工業(yè)建筑、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等多個(gè)領(lǐng)域的成功應(yīng)用為高鐵站臺(tái)裝配式雨棚施工提供了參考范例［1-4］。

通過(guò)有限元分析手段，對(duì)預(yù)制構(gòu)件的吊裝、運(yùn)輸過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，為吊索的選擇、運(yùn)輸支架的安全使用提供參考，不僅可以保證構(gòu)件的安全可靠，最大限度降低生產(chǎn)安全事故發(fā)生，還可為裝配式雨棚結(jié)構(gòu)在鐵路站房的大規(guī)模推廣應(yīng)用提供參考。

1 工程概況

白銀南站的2 站臺(tái)P-12 軸—P-33 軸間的站臺(tái)，采用預(yù)制混凝土裝配式結(jié)構(gòu)施工技術(shù)。站臺(tái)雨棚基礎(chǔ)與柱采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，柱與預(yù)制梁采用半灌漿套筒進(jìn)行連接，預(yù)制板與預(yù)制梁間通過(guò)支座進(jìn)行連接。各類(lèi)型裝配式構(gòu)件見(jiàn)圖1。

圖1 裝配式雨棚構(gòu)件示意圖

預(yù)制裝配式雨棚全長(zhǎng)213.8 m，寬度12 m，共21 跨。按裝配式雨棚結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，每跨分解為4 個(gè)構(gòu)件進(jìn)行單獨(dú)預(yù)制，包括1 道π 形梁、1 塊中板、2 塊邊板，其中2 塊邊板為對(duì)稱(chēng)布置，其尺寸、大小均相同。預(yù)制裝配式雨棚構(gòu)件共20 道π 形梁、21 塊中板、42 塊邊板。根據(jù)預(yù)制構(gòu)件形狀及施工工藝技術(shù)設(shè)計(jì)鋼模具，由于中（邊）板共有2類(lèi)尺寸，其斷面相同而長(zhǎng)度不同，因此模具端頭設(shè)計(jì)為可縱向活動(dòng)的單獨(dú)堵頭，不同長(zhǎng)度構(gòu)件可使用同一模具預(yù)制，以達(dá)到充分利用模具的目的。

2 起吊過(guò)程有限元分析及吊裝材料選取

對(duì)裝配式雨棚構(gòu)件進(jìn)行受力分析，選取滿(mǎn)足安全要求的吊索、吊環(huán)及卸扣等吊裝材料。對(duì)于邊板、中板的受力分析，分別選取長(zhǎng)度更長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ、Ⅱ作為分析對(duì)象。標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ、Ⅱ結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ、Ⅱ結(jié)構(gòu)參數(shù)

2.1 π形梁

π 形梁長(zhǎng)12 m，寬0.3 m，質(zhì)量10 t，共計(jì)20 道。根據(jù)JGJ 276—2012《建筑施工起重吊裝工程安全技術(shù)規(guī)范》［5］中4.3.1 節(jié)規(guī)定吊索選用應(yīng)滿(mǎn)足：吊索與所吊構(gòu)件間的水平夾角α應(yīng)為45°～60°。π 形梁吊索布置示意見(jiàn)圖2。

圖2 π形梁吊索布置示意圖

2.1.1 吊索選擇

根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系可知：當(dāng)α=45°時(shí)，單根吊索受力F1=10×cos45°×10=70.7 kN；當(dāng)α=60°時(shí)，單根吊索受力F2=10×cos30°×10=86.6 kN。因此，單根吊索受力在70.7～86.6 kN。

根據(jù)JGJ 276—2012《建筑施工起重吊裝工程安全技術(shù)規(guī)范》［5］中4.3.1 節(jié)規(guī)定，吊索安全系數(shù)取10，動(dòng)荷載系數(shù)取1.2，則單根吊索所需承受的最大拉力Fs=86.6×1.2×10=1 039.2 kN。

根據(jù)GB/T 20118—2017《鋼絲繩通用技術(shù)條件》［6］中6×37 型鋼絲繩力學(xué)性能參數(shù)選擇吊索。由此可知，若要滿(mǎn)足起吊要求，采用2根吊索起吊時(shí)，吊索直徑應(yīng)不小于38 mm（公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度為2 160 N/mm2，破斷力為1 110 kN）。

2.1.2 吊環(huán)選擇

根據(jù)GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》［7］中9.7節(jié)關(guān)于預(yù)埋件及連接件中的規(guī)定：吊環(huán)應(yīng)采用HPB300鋼筋或Q235B圓鋼，且吊環(huán)錨入混凝土中的深度不應(yīng)小于30d并應(yīng)焊接或綁扎在鋼筋骨架上（d為吊環(huán)直徑）。驗(yàn)算吊環(huán)應(yīng)力時(shí)，該規(guī)范指出每個(gè)吊環(huán)可按2個(gè)截面計(jì)算，對(duì)于HPB300鋼筋，吊環(huán)應(yīng)力不應(yīng)大于65 N/mm2。

考慮動(dòng)荷載系數(shù)取1.2，單根吊索承受的最大拉力計(jì)算為：當(dāng)α=60°時(shí)，F(xiàn)=8.66×10×1.2=103.92 kN；當(dāng)α=45°時(shí)，F(xiàn)=7.07×10×1.2=84.84 kN。

（1）若單個(gè)吊點(diǎn)布置1個(gè)吊環(huán)，則吊環(huán)凈面積a應(yīng)滿(mǎn)足：當(dāng)α=60°時(shí)，a≥103.92×1 000÷2÷65=800.0 mm2；當(dāng)α=45°時(shí)，a≥84.84×1 000÷2÷65=652.6 mm2。根據(jù)鋼筋凈面積參數(shù)，吊環(huán)選擇鋼筋直徑≥32 mm即可滿(mǎn)足起吊要求。

（2）若單個(gè)吊點(diǎn)布置2 個(gè)吊環(huán)，則吊環(huán)面積a應(yīng)滿(mǎn)足：當(dāng)α=60°時(shí)，a≥103.92×1 000÷2÷2÷65=400.0 mm2；當(dāng)α=45°時(shí)，a≥84.84×1 000÷2÷2÷65=326.3 mm2。根據(jù)鋼筋凈面積參數(shù)，當(dāng)α=45°時(shí)，選擇鋼筋直徑≥22 mm鋼筋即可滿(mǎn)足起吊要求；當(dāng)α=60°時(shí)，選擇鋼筋直徑≥25 mm即可滿(mǎn)足起吊要求。

2.1.3 卸扣選擇

考慮動(dòng)荷載系數(shù)取1.2，單個(gè)卸扣承受的最大質(zhì)量為8.66×1.2=10.39 t。

根據(jù)GB/T 25854—2010《一般起重用D形和弓形鍛造卸扣》［8］選用卸扣規(guī)格，應(yīng)選擇額定起質(zhì)量不小于12 t 的卸扣。該工程實(shí)際施工選擇12 t 卸扣，吊裝施工安全可靠（見(jiàn)圖3）。

圖3 π形梁吊裝施工

2.2 標(biāo)準(zhǔn)板I

2.2.1 有限元分析模型

根據(jù)JGJ 276—2012《建筑施工起重吊裝工程安全技術(shù)規(guī)范》［5］中4.3.1 節(jié)要求，吊索選用應(yīng)滿(mǎn)足“吊索與所吊構(gòu)件間的水平夾角應(yīng)為45°～60°”以及“吊索與所吊構(gòu)件間的水平夾角越小，吊索受力越大”。

結(jié)合當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)銷(xiāo)售的吊索長(zhǎng)度情況，大部分選取長(zhǎng)度為4～8 m的吊索。由于標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ形狀較為特殊，根據(jù)各吊索空間位置，采用Matlab 求解不同長(zhǎng)度吊索組合下吊鉤空間位置及夾角位置，使其夾角滿(mǎn)足45°～60°要求。經(jīng)計(jì)算，采用7、8 m 吊索水平夾角分別為58.94°、48.55°（見(jiàn)圖4），滿(mǎn)足規(guī)范要求。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ在7/8 m組合吊索下吊鉤空間位置

采用MidasFEANX 建立吊裝過(guò)程中的標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ有限元分析模型（見(jiàn)圖5），考慮混凝土內(nèi)部實(shí)際配筋情況，其中混凝土采用實(shí)體單元，鋼筋采用植入式桁架單元，二者通過(guò)位移協(xié)調(diào)條件傳遞荷載。對(duì)于材料本構(gòu)模型，混凝土抗拉采用雙折線(xiàn)線(xiàn)性本構(gòu)模型，抗壓采用Thorenfeldt 模型，混凝土剪切通過(guò)剪切滯留系數(shù)控制，鋼筋采用范梅賽斯模型，不考慮鋼筋硬化、軟化特性。吊索采用桁架單元模擬，起吊沖擊系數(shù)取1.2 進(jìn)行計(jì)算。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ有限元分析模型

標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ起吊時(shí)，自重荷載下吊索受力見(jiàn)圖6，由圖可知單根吊索最大拉力為72 kN。

圖6 標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ吊裝過(guò)程中吊索受力

2.2.2 吊索及卸扣選擇

根據(jù)JGJ 276—2012《建筑施工起重吊裝工程安全技術(shù)規(guī)范》［5］中4.3.1 節(jié)指出吊索選用應(yīng)滿(mǎn)足以下2 點(diǎn)：①吊索可采用6×19型鋼絲繩，但宜采用6×37型鋼絲繩制作成環(huán)式或8股頭式；②對(duì)于安全系數(shù)取值，當(dāng)使用吊鉤以及卡環(huán)鉤掛吊環(huán)時(shí)，取值不應(yīng)小于6；當(dāng)?shù)踔匚飼r(shí)，應(yīng)采取有效保護(hù)措施，安全系數(shù)取10。

對(duì)6×37 型鋼絲繩，安全系數(shù)取6 時(shí)，換算系數(shù)（荷載不均勻系數(shù)）取0.82。

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ，已知單根吊索最大拉力為72 kN，應(yīng)保證鋼絲繩最小允許拉力≥72 kN。由GB/T 20118—2017《鋼絲繩通用技術(shù)條件》［6］可知，采用28 mm及以上鋼絲繩時(shí)，1 670～2 160 MPa級(jí)別鋼絲繩均滿(mǎn)足要求，鋼絲繩可選擇任意芯；若采用26 mm 鋼絲繩，1 670～1 870 MPa 級(jí)鋼絲繩建議采用鋼芯；若采用24 mm 鋼絲繩，建議采用1 960～2 160 MPa級(jí)鋼芯鋼絲繩。

（2）卸扣選擇。

根據(jù)GB/T 25854—2010《一般起重用D形和弓形鍛造卸扣》［8］選用卸扣規(guī)格。由單根拉索最大拉力72 kN可知，質(zhì)量約為7.3 t，因此選用的D形卸扣額定載荷不得低于7.3 t，建議選擇10 t以上D形卸扣，且最大不應(yīng)超過(guò)吊環(huán)實(shí)際孔徑大小。該工程實(shí)際施工中選擇12 t卸扣，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)滿(mǎn)足吊裝要求。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ

2.3.1 有限元分析模型

根據(jù)JGJ 276—2012《建筑施工起重吊裝工程安全技術(shù)規(guī)范》［5］中4.3.1 節(jié)規(guī)定，吊索選用應(yīng)滿(mǎn)足“吊索與所吊構(gòu)件間的水平夾角應(yīng)為45°～60°”以及“吊索與所吊構(gòu)件間的水平夾角越小，吊索受力越大”。

中國(guó)現(xiàn)有的文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)園區(qū)可分為五大類(lèi)，即產(chǎn)業(yè)型、混合型、藝術(shù)型、休閑娛樂(lè)型和地方特色型，每一類(lèi)型的園區(qū)數(shù)目及比例如圖2所示[1].

根據(jù)當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)銷(xiāo)售的吊索長(zhǎng)度情況可知，大部分吊索長(zhǎng)度為4～8 m。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ采用8 m 吊索時(shí)，吊索水平夾角為57.12°，滿(mǎn)足規(guī)范要求，方案可行。

建立標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ有限元分析模型（見(jiàn)圖7），考慮混凝土內(nèi)部實(shí)際配筋情況，混凝土采用實(shí)體單元，鋼筋采用植入式桁架單元，二者通過(guò)位移協(xié)調(diào)條件進(jìn)行荷載傳遞。對(duì)于材料本構(gòu)模型，混凝土抗拉采用雙折線(xiàn)線(xiàn)性本構(gòu)模型，抗壓采用Thorenfeldt模型，混凝土剪切通過(guò)剪切滯留系數(shù)控制，鋼筋采用范梅賽斯模型，不考慮鋼筋硬化、軟化特性。吊索采用桁架單元模擬，沖擊系數(shù)取1.2。

圖7 標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ有限元分析模型

標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ起吊時(shí)，在自重荷載下吊索受力情況見(jiàn)圖8。由圖8可知吊索最大受力為100.6 kN。

圖8 標(biāo)準(zhǔn)板II吊裝過(guò)程中吊索受力情況

2.3.2 吊索及卸扣選擇

（1）吊索選擇。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ，已知單根吊索最大拉力為100.6 kN，應(yīng)保證鋼絲繩最小允許拉力≥100.6 kN。由GB/T 20118—2017《鋼絲繩通用技術(shù)條件》［6］可知，采用34 mm及以上的鋼絲繩時(shí)，1 670～2 160 MPa級(jí)別鋼絲繩使用任意芯均符合要求；若采用32 mm 鋼絲繩，1 670～1 770 MPa 級(jí)鋼絲繩建議采用鋼芯，1 870～2 160 MPa級(jí)鋼絲繩則可采用任意芯；若采用30 mm鋼絲繩，建議采用1 960 MPa級(jí)鋼芯鋼絲繩；若采用28 mm鋼絲繩，建議采用2 160 MPa級(jí)鋼芯鋼絲繩。

（2）卸扣選擇。根據(jù)GB/T 25854—2010《一般起重用D 形和弓形鍛造卸扣》［8］選用卸扣規(guī)格。由單根拉索最大拉力100.6 kN 可知，約為10.3 t，因此選用D形卸扣額定載荷不得低于10.3 t，且最大不應(yīng)超過(guò)吊環(huán)實(shí)際孔徑大小。參考卸扣標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格及吊環(huán)孔徑大小，該工程選取12 t卸扣進(jìn)行吊裝使用，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)吊裝施工安全需要。

3 運(yùn)輸支架有限元分析

3.1 標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ

3.1.1 基礎(chǔ)信息

（1）運(yùn)輸支架材質(zhì)：支架采用16 號(hào)工字鋼，鋼材材質(zhì)為Q235，其彈性模量為206 GPa，泊松比0.31，密度為7 850 kg/m3。標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ為C30混凝土結(jié)構(gòu)。

（2）設(shè)計(jì)荷載：依據(jù)最不利設(shè)計(jì)原則，取標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ進(jìn)行驗(yàn)算，長(zhǎng)度為10.44 m，尺寸取原設(shè)計(jì)尺寸。

（3）動(dòng)力放大系數(shù)：考慮構(gòu)件在運(yùn)輸過(guò)程中的動(dòng)力沖擊效應(yīng)，動(dòng)力放大系數(shù)取1.2。

（4）標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ與支架間邊界處理：支架為主要承力構(gòu)件，因此標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ邊梁與支架接觸區(qū)采用僅受壓彈簧邊界處理，實(shí)際施工中采用橡膠墊進(jìn)行襯墊，消除因剛性連接帶來(lái)的結(jié)構(gòu)損壞。

3.1.2 有限元分析模型

（1）支架有限元模型：采用Midas/Civil 建立標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ運(yùn)輸支架有限元模型（見(jiàn)圖9），支架主體受力構(gòu)件采用16 號(hào)工字鋼建立，兩側(cè)采用方管進(jìn)行縱向連接，控制其縱向變形。

圖9 標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ運(yùn)輸支架有限元模型

（2）標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ有限元模型（見(jiàn)圖10）：標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ兩側(cè)邊梁采用梁?jiǎn)卧M，標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ采用殼單元模擬，采用剛性連接約束梁?jiǎn)卧c殼單元。

圖10 標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ有限元模型

（3）標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ與支架間約束條件：由于標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ荷載作用于支架上時(shí)為豎向受壓荷載，因此二者之間采用僅受壓彈簧模擬其特性，實(shí)際施工中采用橡膠墊進(jìn)行襯墊。

3.1.3 有限元分析結(jié)果

（1）標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ運(yùn)輸支架豎向變形：在標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ自重及支架自重荷載下，支架兩側(cè)邊緣最大位移為1.1 mm，而在標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ邊梁位置處豎向位移僅0.9 mm（見(jiàn)圖11）。

圖11 標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ運(yùn)輸支架在最不利荷載下豎向變形

（2）支架所受應(yīng)力：在標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ及支架自身荷載作用下，支架高處豎桿最大壓應(yīng)力為5.3 MPa，最大受力位置為兩側(cè)長(zhǎng)邊上立桿，下側(cè)立桿屬于受拉狀態(tài)，最大壓應(yīng)力為5.6 MPa，最大位置位于支架兩側(cè)最外緣一根，支架橫梁處以受彎為主，最大彎曲應(yīng)力為36.5 MPa，最大受力位置為最短邊外側(cè)橫梁（見(jiàn)圖12）。

圖12 標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ運(yùn)輸支架在最不利荷載下應(yīng)力分布

（3）標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ應(yīng)力：運(yùn)輸過(guò)程中，標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ最大拉應(yīng)力為1.22 MPa，最大壓應(yīng)力為1.28 MPa （見(jiàn)圖13）。

圖13 運(yùn)輸過(guò)程中標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ應(yīng)力分布

3.1.4 結(jié)果評(píng)定

由GB 50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》［9］可知，Q235 鋼材厚度小于16 mm，其抗剪、抗壓、抗彎設(shè)計(jì)強(qiáng)度為215 MPa。經(jīng)驗(yàn)算，架體立桿最大拉應(yīng)力5.6≤215 MPa，滿(mǎn)足要求；最大壓應(yīng)力5.36≤215 MPa，滿(mǎn)足要求；橫梁彎曲最大應(yīng)力36.5≤215 MPa，滿(mǎn)足要求。同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ最大拉應(yīng)力為1.22 MPa，小于C30混凝土開(kāi)裂應(yīng)力1.43 MPa，最大壓應(yīng)力為1.28 MPa，小于C30混凝土抗壓強(qiáng)度14.3 MPa。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)輸可知，運(yùn)輸支架剛度較大，運(yùn)輸過(guò)程中未發(fā)生顛簸振動(dòng)現(xiàn)象，保障了標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ運(yùn)輸安全。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)板II

3.2.1 基礎(chǔ)信息

標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ在基本材質(zhì)、設(shè)計(jì)荷載、動(dòng)力放大系數(shù)以及與支架間邊界處理方面的基礎(chǔ)信息與標(biāo)準(zhǔn)板Ⅰ相同，不再贅述。

3.2.2 有限元分析模型

（1）支架有限元模型（見(jiàn)圖14）：采用Midas/Civil建立支架有限元模型，支架主體受力構(gòu)件采用16號(hào)工字鋼建立，兩側(cè)采用方管進(jìn)行縱向連接，控制其縱向變形。

圖14 標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ運(yùn)輸支架有限元分析模型

（2）標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ有限元模型（見(jiàn)圖15）：標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ兩側(cè)邊梁采用梁?jiǎn)卧M，標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ采用殼單元模擬，采用剛性連接約束梁?jiǎn)卧c殼單元。

圖15 標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ有限元模型

（3）標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ與支架間約束條件：由于標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ荷載作用于支架上時(shí)為豎向受壓荷載，因此二者之間采用僅受壓彈簧模擬其特性。

3.2.3 有限元分析結(jié)果

（1）標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ運(yùn)輸支架豎向變形（見(jiàn)圖16）：在標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ及支架自重荷載作用下，支架兩側(cè)邊緣最大位移為1.44 mm，而在標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ邊梁位置處豎向位移僅1.05 mm。

圖16 標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ運(yùn)輸支架在最不利荷載下豎向變形

（2）支架應(yīng)力（見(jiàn)圖17）：在標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ以及支架自身荷載作用下，支架斜撐最大拉伸應(yīng)力為33.8 MPa，最大位置為長(zhǎng)邊兩側(cè)斜撐，支架橫梁屬于壓彎構(gòu)件，其壓縮和彎曲應(yīng)力之和為36.7 MPa，最大位置為兩側(cè)橫梁，豎向支撐承受壓應(yīng)力，最大為13.9 MPa。

圖17 標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ運(yùn)輸支架在最不利荷載下應(yīng)力分布

（3）標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ應(yīng)力（見(jiàn)圖18）：運(yùn)輸過(guò)程中，標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ最大拉應(yīng)力為1.41 MPa，最大壓應(yīng)力為1.36 MPa。

圖18 運(yùn)輸過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ應(yīng)力分布

3.2.4 結(jié)果評(píng)定

根據(jù)GB 50017—2017 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》［9］，Q235 鋼材厚度小于16 mm 時(shí)，其抗壓、抗剪、抗彎設(shè)計(jì)強(qiáng)度為215 MPa。經(jīng)驗(yàn)算，支架斜撐最大拉應(yīng)力33.8≤215 MPa，滿(mǎn)足要求；橫梁壓彎最大應(yīng)力36.7≤215 MPa，滿(mǎn)足要求；豎向支撐桿受壓應(yīng)力最大為13.9≤215 MPa，滿(mǎn)足要求。同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ最大拉應(yīng)力為1.41 MPa，小于C30 混凝土開(kāi)裂應(yīng)力1.43 MPa，最大壓應(yīng)力為1.36 MPa，小于C30混凝土抗壓強(qiáng)度14.3 MPa。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)輸可知，運(yùn)輸支架剛度較大，運(yùn)輸過(guò)程中未發(fā)生顛簸振動(dòng)現(xiàn)象，保障了標(biāo)準(zhǔn)板Ⅱ運(yùn)輸安全。

4 結(jié)束語(yǔ)

預(yù)制構(gòu)件的吊裝與運(yùn)輸是裝配式結(jié)構(gòu)施工的重要環(huán)節(jié)，保證吊裝和運(yùn)輸過(guò)程安全是確保整體施工安全的重要內(nèi)容。提前應(yīng)用有限元分析技術(shù)，考慮施工過(guò)程各影響因素，對(duì)可能發(fā)生安全事故的環(huán)節(jié)進(jìn)行精細(xì)化分析，可有效保證安裝過(guò)程安全，最大限度降低生產(chǎn)安全事故發(fā)生，同時(shí)還為同類(lèi)工程的施工安全提供了參考。