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综合管廊管架有限元分析
1.引言
近年来，由于城市化快速发展和建设规模越来越大，城市地下空间的利用越来越重要。综合管廊作为一种集烟道、通风、水管、电缆、通信线路等各种管线的建筑模式，已经越来越得到广泛的应用。为了更好的利用地下空间，综合管廊的设计、施工和维护都变得越来越重要。
在综合管廊的设计和施工过程中，管架是非常重要的一部分。管架是指将管廊内部的各种管线和设备挂在管架上，使其更加有序地布置，在管廊内部形成了一种垂直于管道的二维空间。在设计和制作管架时，需要考虑强度、刚度、稳定性等各种因素。因此，需要进行管架的有限元分析，以保证其稳定性和安全性。
2.综合管廊管架的结构分析
在综合管廊的管架结构中，主要包括支架、横梁、竖杆和吊杆。支架是指管架的基础，起到支撑整个管架结构的作用。横梁是架设在竖杆上的，支撑各种管线和设备的横向结构。竖杆则是垂直于管道的结构，起到支撑横梁和整个管道的作用。吊杆来自顶部的支架到横梁和竖杆之间的连接，起到加强稳定作用的作用。管架的结构如图1所示。
图1综合管廊管架结构图
在综合管廊的设计中，需要考虑管架各部分之间的配合和结合方式，以保证其强度和稳定性。同时还需要考虑管架的定位和支撑方式，使其能够支撑管道的重量和所承受的外力。
3.管架的有限元分析
3.1材料的选用
在管架的有限元分析中，需要先行确认材料的选择。对于综合管廊的管架，主要应使用钢材或镀锌材料。因此，在有限元分析中，应根据实际情况选择合适的材料，模拟不同材料的应变和应力情况。
3.2建立模型
建立管架的有限元模型时，应考虑到管架的实际情况。在建模前，需要对管架进行精确的测量和绘制，以确定各部分的精确位置、尺寸和截面形状。然后，根据管架的实际形状，建立有限元模型。
建立模型时，应注意尽可能选择简单的图形，并选取合适的单元类型和单元大小。管架中出现的不规则结构和孔洞应通过图层分层来解决，并引入所需的约束和外载荷，表示管架的实际工作状态。如图2所示，是综合管廊管架的有限元模型。
图2综合管廊管架的有限元模型
3.3边界条件的设定
边界条件是指模型中的各种支持和限制条件。在管架的有限元分析中，主要包括以下几种约束：
（1）竖杆下端的悬置约束。
（2）横梁的固定约束，模拟固定节点。
（3）支架的拆卸约束，模拟可拆卸节点。
（4）吊杆的强度约束，模拟强度约束。
通过设置合适的边界条件，可以模拟管架的实际使用情况，并对管架进行精确的有限元分析。
3.4分析结果
在有限元分析中，应关注的重点是管架的应变和应力分布。由于管架中承载各种管线和设备，并且承受其他环境因素的影响，因此管架应力分布相当复杂。
通过有限元分析结果可以发现管架应力集中的部位，确定对应的安全系数，并做出是否需要重新设计的决策。图3为综合管廊管架的应力云图。
图3综合管廊管架的应力云图
4.结论
本文对综合管廊管架进行了有限元分析，通过模拟管架受力工作状态，确定管架的强度和稳定性。建立了管架的有限元模型，并设置了合适的边界条件，对管架进行了有限元分析，并得出了管架应力分布的结果。本文的研究可为综合管廊的管架结构设计提供一个有效的解决方案，提高其安全性和稳定性。