NFX|水上滑梯分析
水滑梯设备大部分安装在室外,自然环境对滑梯结构的影响很大。因此,在水滑梯设计阶段,必须对其结构进行强度、刚度、疲劳强度、稳定性、抗倾覆性和防侧滑性计算分析,达到相应规范要求的安全系数,编写正规的计算说明书。
水滑梯设备结构进行计算分析时,必须考虑永久荷载、活荷载、风荷载、雪荷载、地震荷载和冲击荷载。永久荷载在水滑梯设备中一般为滑梯的自重;活荷载只乘坐人本身的荷载和水荷载;风荷载分为工作状态荷载和非工作状态荷载,游乐设施的设计中按最大运行风速15m/s计算工作状态的风荷载,非工作状态按设备安装地50年一遇的最大风荷载计算;雪荷载按设备安装地50年一遇的最大风荷载计算;计算地震荷载时,按设防烈度8度,相当于设计基本加速度0.2g计算;计算冲击荷载时,游乐设施在运动过程中有可能出现冲击,设计时一般无法准确计算。因此,在进行强度计算时,其永久荷载和活荷载必须乘以冲击系数,在水滑梯设备中根据其最大速度,选用冲击系数相应的冲击系数。 水滑梯结构包括玻璃钢滑道、钢结构、混凝土基础三大部分。鉴于水滑梯设备结构的特殊性、重要性、复杂性、在水滑梯结构分析上引入有限元方法,有限元法适用于水滑梯设备中的各种复杂机构,成为了行之有效的分析手段之一。引入后,彻底改变了传统分析法,是受力分析更精确、更全面,更有利于水滑梯结构校核和设计优化。分析时滑道钢结构采用的是面单元,玻璃钢滑道采用板壳单元。 在分析中考虑了风荷载的影响,考虑受风面最大的方向风荷载对内力的影响。风荷载是通过玻璃钢体传递至下部支撑结构,然后通过支撑结构传递至地下。
游人活荷载及水流活荷载是通过是通过玻璃钢体传递至下部支撑结构,然后通过支撑结构传递至地下。
边界条件
皮筏滑梯整体结构下部支撑构件的下端固定,上部水道固定。
载荷
1.永久荷载:
考虑玻璃钢及钢结构支撑自重
2.乘员滑行荷载
L1=1.8KN
根据GB/T18168-2008中规定,取滑行载荷1.8KN/m,共5米,如下图:3.滑道水荷载
L2=0.32KN/m
根据《水上游乐设施通用技术条件》(GB/T18168-2008)规定,可以根据滑梯水流荷载最大0.16 KN/m,在这个项目中按规定取最大值的2倍,即0.32 KN/m。
4.基本风压根据GB 8408-2008中规定,运行状态下考虑最大/秒风速风压。在这里运行状态风速取15m/s 相当于基本风压为Q7=0.14 KN/ m2在分析中考虑了风荷载的影响,考虑了水平方向最不利的风荷载,如下图:![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1666669596665_uato6h.jpg?imageView2/0)
根据《游乐设施安全规范》(GB 8408-2008)规范规定在无雪期运行的的项目可以不考虑雪荷载。按照《游乐设施安全规范》(GB 8408-2008)取值,并按此规范规定验算结构的安全系数运行状态下荷载组合:
P=1.5D+1.5L1+1.5L2+Q7
D——结构自重
L1——乘员滑行荷载:L1=0.75KN
L2——滑道水荷载:L2=0.32KN/m
Q7——运行状态下左向风荷载:Q7=0.14 KN/ m2
根据GB8408的规定,荷载组合时考虑永久荷载和动荷载的冲击系数1.5
结果查看
组合工况安全系数
最大支座反力值68.63KN
弯矩
组合工况应力图及强度校核
1.支撑结构应力图及强度校核
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1666669595345_w8wu64.jpg?imageView2/0)
按《游乐设施安全规范》GB 8408-2008要求,安全系数取[n]=3.5。按《碳素结构钢》(GB.T700-2006)断裂强度σb=375MPa,抗剪强度设计值τb=125MPa,根据支撑钢结构P工况组合应力图可知最大合成压应力σ1=102.2MPa,该应力在拉杆连接板的尖角出。n=375/σ1=3.7>[n],在该组合工况下安全。从分析的应力图中,可以查出,P2立柱630最大应力在节点102354处,σ=23.64MPa,n=15.9;立柱426最大应力在P3立柱的节点962289处,σ=63.65MPa,n=5.9;立柱377最大应力在P6立柱的节点101174处,σ=43MPa,n=8.7;立柱273最大应力在P1立柱的节点90245处,σ=7.9MPa,n=47.5按《游乐设施安全规范》GB 8408-2008要求,安全系数取[n]=3.5。根据玻璃钢滑道结构P工况组合应力图可知最大合成压应力σ1=15.12MPa,该处在第35右旋槽边缘。n=σb/σ1=9.7>[n],在该组合工况下安全。