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1、利用SM Solver软件进行桁架验算 作者： 日期：利用SM Solver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SM Solver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 SM Solver 1、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+1.7 m，顶标高为+8.5m。墩台设计为箱式结构，前沿设计
2、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。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。1、 泵送混凝土出料口冲击力：Ftmax=
3、Q(Q/b2+2)10=0.015(0.015/0.152+2)10=0.5KN2、 操作人员荷载有：每人按800KN计算,共有15人F2=80015=12KN3、 工具荷载：每一操作人员机具按300KN计算；F3=30015=4.5KN4、 模板荷载，按5T考虑F4=50009.8=49KN5、 三角架自重，按5T考虑F5=50009.8=49KN6、 砼自重：考虑沉箱安装因素，按悬臂2m计算，浇筑1m高；F6=24.52.014.51.0=710.5KN7、 砼振捣力：F7=220.45=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+F
4、3+F4+F5)/30=6.11KN作用在杆1和杆2上的均布荷载为F均=710.514.520.45=11.42KN/m3、SM Solver软件原始数据录入结构力学求解器（Structural Mechanics Solver，简称SM Solver）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： SM Solver
5、软件符号约定如下：1. 整体坐标为(x, y)，转角或弯矩以x 向y 转为正；2. 局部坐标的x 从单元的端点1指向端点2，y 坐标从x 坐标按右手准则转90度获得；3. 所有与位移有关的量均按整体坐标(x, y)输入和给出；4. 结点荷载方向按整体坐标定义，与整体坐标同向为正；5. 单元荷载方向按局部坐标定义，其正方向为局部坐标的反方向；6. 弯矩图画在杆件受拉纤维一边，将局部坐标 y 0 一侧；8. 轴力以受拉为正，正轴力画在局部坐标y 0 一侧，且用红色表示受拉，蓝色表示受压；9. 角度单位为度；10. 所有单位由用户事先统一，比如：所有长度单位取为米,力的单位取为千牛等；将待求解三脚架
6、各个参数及荷载按照格式、符号要求输入编辑器如下：SM Solver观览器自动生成结构图示：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SM Solver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- 1 21.0446616 4.87883813 0.00000000 21.04466
7、16 -8.13139688 0.00000000 2 21.0758145 4.83637000 0.00000000 21.0758145 -4.83637000 0.00000000 3 -41.1122820 0.00000000 0.00000000 -41.1122820 0.00000000 0.00000000 4 -23.7599298 0.00000000 0.00000000 -23.7599298 0.00000000 0.00000000 5 -23.7409424 0.00000000 0.00000000 -23.7409424 0.00000000 0.0000
8、0000 6 19.0200853 15.3493327 -10.9594235 19.0200853 15.3493327 0.00000000 7 -4.83637000 -21.0758145 10.9594235 -4.83637000 -21.0758145 0.00000000 8 -12.9864497 0.00000000 0.00000000 -12.9864497 0.00000000 0.00000000 9 0.03632561 0.00000000 0.00000000 0.03632561 0.00000000 0.00000000 10 16.1453725 0.
9、00000000 0.00000000 16.1453725 0.00000000 0.00000000-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- 7 51.7973243 28.7929750 0.00000000 59.2621144 29.0687043 0.00000000 4 -51.7973243 0.00000000 0.00000000 51.7973243 180.000000 0.00000000-SM Solver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
10、算本螺栓由于承受剪力,采用直径为24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）24C级170N/mm2130N/mm2Nvb=ftbA=76.87KNNtb=ftbA=58.7KN(28.9/58.7)2+(52.14/76.87)2=0.8312,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=262.1cm3=1.2410-3m3,A=15.69cm21max=Mmax/WZ=117MPa2max=V/A=12.3MPa3max=N/A=15.2MPa1max+2max+3max=144.5MPa=215MPa,满足要求。桁架最大拉、压力位于节点5处，N=-51.47KN（受压）,AN=15.69 =96/4.9553=19.4 =0.983=N/A=51470/0.9831569=33.6MPa=215MPa，满足要求。6、结语本文通过SM Solver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 Solver是一个很轻巧的计算软件，但是其功能相对来说是比较强大的，其实它的操作并部复杂（相对其它工程上常用的计算软件来说，如A
