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施工液壓平臺由中心鼓圈、輻射梁、拉索、環(huán)梁、外吊架、井架及抱桿等組成。輻射梁頂面用于施工材料、設(shè)備的臨時堆放及人員的水平輸送；平臺頂面設(shè)置一根抱桿，通過卷揚(yáng)機(jī)形成簡易的垂直運(yùn)輸工具；煙囪筒壁混凝土內(nèi)均勻埋設(shè)爬桿，由穿心式液壓千斤頂通過爬桿向上爬升，從而帶動輻射梁上升，實現(xiàn)液壓平臺的提升。液壓施工平臺結(jié)構(gòu)如圖所示。
由于液壓施工平臺結(jié)構(gòu)復(fù)雜、超靜定次數(shù)高、所受荷載種類繁多，手算過程比較繁瑣并且會因過度簡化而導(dǎo)致計算結(jié)果偏差較大，因此，本文采用有限元分析軟件ANSYS對平臺主結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算，根據(jù)其計算結(jié)果對施工平臺進(jìn)行優(yōu)化。
此次模擬原點位于平臺中心，z軸正向為豎直向上，x軸和y軸在平臺面內(nèi)分別指向直徑方向。以各型鋼的形心軸線建立模型，系統(tǒng)包括中心鼓圈上環(huán)附屬桿、中心鼓圈上環(huán)支撐桿、中心鼓圈上環(huán)、中心鼓圈下環(huán)、中心鼓圈立桿、輻射梁、拉索、環(huán)梁、井架和爬升桿。模型拉索采用LINK10單元，其他桿件均采用BEAM188單元。由于爬升桿埋在混凝土里，因此此次模擬約束爬升桿6個自由度，即固定約束。整體模型如圖所示。
按最不利工況計算：平臺處于10m以下標(biāo)高，筒身外半徑為18500mm，混凝土壁厚650mm，抱桿工作，可變荷載作用在輻射梁上。以下標(biāo)高，筒身外半徑為18500mm，混凝土壁厚650mm，抱桿工作，可變荷載作用在輻射梁上。
平臺的剛度按最不利工況計算：抱桿工作，可變荷載作用在平臺中心。
永久荷載分項系數(shù)取1.2，可變荷載分項系數(shù)取1.4，基本風(fēng)壓按0.6kN/m2考慮。按規(guī)范要求，驗算撓度應(yīng)采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值，計算承載力應(yīng)采用荷載設(shè)計值。平臺荷載分類見表。
施工平臺結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度計算結(jié)果如圖所示以下應(yīng)力單位均為MPa，位移單位均為mm。
根據(jù)GB50017-2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，由于鋼材采用Q235鋼且厚度小于16mm，因此鋼材強(qiáng)度設(shè)計值［σ］=215.0MPa。
此平臺為特殊結(jié)構(gòu)形式，豎向剛度無相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)可查，用戶根據(jù)使用經(jīng)驗及施工要求確定結(jié)構(gòu)撓度容許值［f］=L/250。平臺整體跨度L1=35280mm，撓度許用值［f1］=L1/250=141.1mm；鼓筒上平面最長平桿長度L2=11710mm，撓度許用值為［f2］=L2/250=46.8mm。根據(jù)原結(jié)構(gòu)應(yīng)力結(jié)果可知：中心鼓圈上平面平桿、中心鼓圈上環(huán)等應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于許用應(yīng)力215.0MPa。由于中心鼓圈直徑較大，上平面平桿支撐力不夠，導(dǎo)致其局部強(qiáng)度嚴(yán)重不足，不能滿足平臺的受力要求，考慮加大型鋼型號；同時，由于環(huán)梁應(yīng)力較小，考慮減小環(huán)梁型鋼型號。由原結(jié)構(gòu)位移結(jié)果可知：最大豎向位移出現(xiàn)在平臺中心，為241.0mm＞［f1］=141.1mm，撓度不能滿足要求。主要是因為平臺跨度大，輻射梁提供的支撐剛度有限，平臺整體下?lián)陷^多，因此考慮加大輻射梁型鋼型號。優(yōu)化后結(jié)構(gòu)計算成果分析結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化后，強(qiáng)度和剛度計算結(jié)果如圖。
由優(yōu)化后的平臺結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析結(jié)果可知：中心鼓圈上弦最大應(yīng)力為219.7MPa＞［σ］=215.0MPa，超出許用值2%(如圖所示)。分析其原因為鼓筒上平面平桿與輻射梁相交處拉開距離，此時為抱桿工作，施工可變荷載作用在輻射梁上，施工過程中應(yīng)注意監(jiān)測。輻射梁最大應(yīng)力為210.5MPa，環(huán)梁最大應(yīng)力為106.3MPa，中心鼓筒下弦最大應(yīng)力為195.4MPa，以上應(yīng)力均小于許用值，滿足設(shè)計要求。
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