基于有限元法的某鑄鐵機柱腳加固方案分析

芮 斌,陳祥勇,張華平

(中冶華天工程技術有限公司,安徽 馬鞍山243005)

1 工程概況

該工程為一泰國鋼鐵廠煉鐵工程項目的鑄鐵機基礎,在設計的時候沒有完整分析柱腳的受力,設備專業在考慮荷載時,嚴重忽視了柱腳的彎矩,故在設計時僅配了6根M56螺栓,基本沒有考慮柱腳的加勁(僅設-300×300×10鋼板8塊,如圖1所示),結果在工程完工投入使用的過程中,由于鐵水傾倒產生非常大的傾覆力矩,在投產不久,柱腳螺栓處混凝土出現破壞,造成較大的安全隱患,于是工廠停止生產,設計單位對柱腳重新設計和加固。

圖1 柱腳原始設計

本工程除螺栓外,所有鋼材均為Q345,混凝土為C25。

2 加固思路

根據和相關其他專業的會審結果,對設備運行過程中產生的荷載進行重新計算,確定了事故產生的原因;根據最終計算結果,確定了柱腳的荷載情況,根據此情況確定了以下加固方案:①對破壞的螺栓連同已破壞的混凝土進行更換;②由于柱腳彎矩較大,故需加強柱腳水平剛度,而加大水平剛度最有效的方式是加肋(彎矩方向)。通過對大量相關資料的研究[1～9],最終確定了加固方案,并根據加固方案對柱腳進行有限元建模初步計算,柱腳做加勁肋主要有以下幾個問題:①加勁肋的具體尺寸很難確定;②加勁肋剛度和混凝土的抗壓強度之間的矛盾很難界定,當加勁肋端部的剛度過大時,在彎矩作用下,加勁肋端部的混凝土很容易被壓碎。為此在計算時設定肋3個參數:H、a和h,通過參數化計算,得出最優加固方式,參數見圖2所示。……