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结构物SACS建模及起吊计算 技术中心结构计算室 2008年12月26日 目录 一 吊装分析概述 二 结构模拟 三 荷载模拟 四 边界条件处理 五 结构强度和稳定校核 六 冲剪应力校核 七 重量重心核对 一 吊装分析概述 二 结构模拟 二 结构模拟 二 结构模拟 二 结构模拟 三 荷载模拟 三 荷载模拟 三 荷载模拟 三 荷载模拟 三 荷载模拟 四 边界条件处理 四 结构强度和稳定校核 五 冲剪应力校核 六 重量重心核对 谢谢！ 单击此处编辑副标题 * 导管架的吊装分析主要是对导管架结构及其附属结构在吊装过程中的强度进行计算分析，检验其是否满足规范要求。对于没有特殊要求的项目，规范一般采用API (RP 2A-WSD)。 计算程序目前采用的是美国的Engineering Dynamics, Inc公司的SACS软件。运用SACS软件进行导管架的吊装分析主要分为以下几步： 结构模拟 荷载模拟 边界条件处理 结构强度和稳定校核 冲剪应力校核 重量重心核对 根据导管架的详细设计图纸，对导管架的每一部分结构进行计算机模拟。导管架的主结构主要是由钢管组成。这些钢管在计算机模型中都被视为杆单元，每一杆件之间被视为用刚节点连接。采用SACS软件建立导管架的模型。在吊装分析中，只需要对导管架的主结构进行模拟，主结构包括导管架的桩腿和每一层的结构。索具只模拟吊绳，并且模拟为杆件。其它的结构，如井口周围的具体结构、立管及立管夹子、灌浆管线、阳极、挡泥板、吊耳、电缆护管、靠船垫、走道等具体的附属结构，可以不作为计算模型的一部份进行模拟，而是作为加在导管架上的荷载进行模拟。 主要的SACS建模步骤如下： 1) 打开 SACS程序，点击MODEL，建立一个新的模型文件。 2)选定结构的坐标原点，根据选好的坐标原点，在模型文件中加入节点和杆件。 2) 对所加的杆件特性进行定义。每一根杆件根据不同的特性输入不同GROUP号。在窗口PROPERTY下拉菜单中定义杆件的特性，包括杆件的外形尺寸和材料特性。 对于导管架在吊装过程中，除了浮吊的大钩对导管架本身有外力外，导管架没有受到其它的外力的作用。因此，荷载的模拟就是将导管架的一系列附属结构及在结构模型中没有模拟的局部结构的重量作为荷载加到结构模型上。荷载模拟的方式根据结构的不同而不同，可以作为集中荷载和分布荷载等形式来进行模拟。 在SACS程序中，荷载模拟分为以下步骤： 1）在 LOAD窗口的下拉菜单中，点击节点或杆件，就可以分别加节点荷载和杆件荷载。将所有需要以荷载形式加的结构或附件的重量分别计算出来，分别加到导管架的主结构上。 2）在 LOAD窗口的下拉菜单中给导管架的已模拟结构加上自重。 3）在加荷载的过程中，每一种荷载都定义了工况和荷载名称。为了进行计算分析，需要对所有的工况进行组合。在SACS 的模型文件中，荷载包括导管架的自重和附件的重量荷载，将这两种荷载组合起来，并且考虑到一些未模拟的重量如油漆和焊材等，将组合的荷载增加5%-10%（参照详设的重控报告选取）的不确定系数。这个组合荷载就是吊装过程中的静荷载。 4）在吊装过程中，由于船只的运动产生的冲击，因此在计算中应考虑动力荷载系数。在形成与吊耳相连的节点并将吊装力传递到结构内部的其他内部构件时，应使用静荷载的2.0的系数，对于所有其它的结构构件，应使用静荷载的1.35的荷载系数。 对于结构的力学模型，为了与实际的工作状况相吻合，需要对力学模型的边界条件进行处理。包括以下几个方面： 1) 在结构的模拟中，吊扣被模拟成刚性的杆件，需要对这些杆件的边界条件进行处理。杆件与吊点连接一端的约束条件为000111，与结构的吊耳连接的一端的约束条件为000011（其中0为约束，1 为释放）。杆件两端的约束在MEMBER的下拉菜单中完成。 2）吊点的约束条件为111111（其中1为约束）。 3）为防止导管架在起吊过程中位移太大（大于300mm），不符合实际情况，在导管架的桩腿最下端加两个弹簧，弹簧力在水平面内沿X、Y方向分别为50 KN/M。 4）在SACS程序中，进行节点的约束和加弹簧，都在JOINT下拉菜单中完成。 对结构物的结构和荷载模拟完毕以后，运用SACS程序进行静力分析。从结果文件中，可以得到结构的所有杆件的位移和最大应力比（实际作用应力与容许应力的比值）。在任何情况下应力比应小于1.0。因此可以判断结构物在吊装过程中的结构强度与稳定性是否满足规范要求。 对于超应力的杆件，应检查杆件特性，检查载荷模拟方式是否合理，如不合理进行调整，如确实不满足强度要求对于结构物本身结构反馈信息至详细设计，对于安装设计过程中添加的斜撑等结构进行加强设计。 由于在杆件交汇处的管节点