化学品船脚手架强度校核范文

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1力学计算法脚手架校核

化学品船液货舱脚手架脚手杆较多，相互连接交错，普通力学计算方法只能将整体脚手架拆分成多种局部节点进行校核，从而近似估计整体脚手架的强度。

1.1顶层横杆工况五块脚手板平铺在两根长度为1650mm的脚手杆上，每块脚手板重量为15kg，脚手板的中间位置施加向下的集中载荷P，脚手板为标准件，最大承受重量为200kg，因此集中载荷P取2000N。忽略脚手板的自身重量，只在每块脚手板的中间位置施加2000N向下集中力，由于杆件属于超静定结构，并且结构对称，受力对称，所以在杆件正中间处打断，在断面处施加一个力矩使端面转角为零。由杆件的弯曲要素表可以列如下方程：算出应力为σ为49.1MPa。即在承受1000kg的压力下，此处脚手杆安全系数为：235/49.1=4.8满足工程使用安全要求。

1.2悬臂工况（650mm）两块脚手板平铺在两根长度为650mm的脚手杆上，脚手杆距端部500mm处设有斜撑，每块脚手板的中间位置施加向下的集中载荷P。最大弯矩发生在施加力的位置，数值为：M=0.0898333p由公式σ=M/W可以求出最大载荷为：P=1198kg因此，在承受400kg的压力下，脚手安全系数为：1198/200=6满足工程使用安全要求。

1.3悬臂工况（1500mm）4块脚手板平铺在两根长度为1500mm的脚手杆上，脚手杆距端部1035mm和420mm处设有斜撑，每块脚手板的中间位置施加向下的集中载荷P。单根脚手杆上受力简化如下中间斜撑可以简化为活动支撑，每块脚手板受力2000N。最大弯矩发生在施加力的位置，数值为：M=54.6MPa有公式σ=M/W可以求出最大载荷为：σ=12.16MPa因此，在承载800kg的重量下，脚手的安全系数为：12.16/235=19.3满足工程使用安全要求。

2脚手架有限元整体强度校核

由于脚手架整体受力比较多，简化为力学模型比较粗糙片面，而且对整体极限情况下的应力分析比较复杂。因此采用Patran软件进行二次校核，脚手杆采用梁单元进行建模，长度、宽度、高度方向梁单元长度均为100mm，脚手板按照实际重量加载到脚手杆上，每块脚手板中间位置施加1400N向下集中力（0.7倍最大承受重量），整个模型共有梁单元13700个，节点13040个。

2.1边界条件化学品船液货舱脚手架搁置在内底板平面上，底部右舷艉端点约束x、y、z三个方向位移，底部右舷艏端点约束x、z两方向位移，其他底部支点只约束Z方向位移。

2.2原脚手架极限情况下响应分析按照极限情况进行脚手架加载计算，原脚手架结构响应如图所示：最大应力为152MPa，超出了最大安全应力117MPa。最大应力位置位于脚手架底层艏端纵向脚手杆上。由于脚手架整体是直接搁置在内底板平面上，没有焊接或螺栓固定连接，底层脚手在XY方向没有足够的约束和支撑，因此在承载时会出现明显的应力过大情况，需要对底层脚手结构进行改进。

2.3改进后脚手架极限情况相应分析化学品船液货舱均为不锈钢材料，普通碳钢与其接触会引起腐蚀，因此脚手架不能设置底部约束，只能在结构上加以改进。结合原脚手架结构应力分布情况，采取在底层增加一排纵向的连接杆。按照极限情况进行改进后的脚手架加载计算，脚手架结构响应如图所示改进后，脚手架最大应力为76.5MPa，小于安全需用应力117MPa，符合安全要求。

3结语

通过两种方法进行化学品船校核，可以发现力学公式计算法只能将整体脚手简化为局部节点，所计算的范围较为狭窄，不能100%覆盖整体，因此很可能存在计算漏洞，不利于施工安全。而有限元计算方法可以非常方便的对整体进行校核，计算结果覆盖所有构件，计算的全面性和准确性、直观性均优于力学计算校核。目前，船舶行业脚手架的搭设广泛存在随意性，没有科学的理论依据和数据支撑，因此材料浪费和安全隐患是船舶行业脚手架的两大弊端。本文通过有限元软件Patran和传统的力学计算两种方法对化学品船脚手架强度进行校核及改进，使脚手架强度满足施工需要，并通过对比发现有限元校核方式明显优于力学公式计算形式，能大大提供脚手架校核的准确性和全面性，消除实际生产中的安全隐患。

作者：徐兴智方汇邵宏运单位：上海交通大学沪东中华造船（集团）有限公司总装一部江苏科技大学船海学院