钢腹板组合箱梁ANSYS模型与空间网格模型对比(1).doc

实用标准文案 精彩文档 钢腹板组合箱梁桥ANSYS建模与空间网格比较说明 一、模型建立及参数说明 1.1 截面尺寸与基本材料参数 简支钢腹板组合箱梁桥，跨径20m，箱梁顶底板为C50混凝土，腹板为KL400钢板，箱梁各部分尺寸如图所示，其中钢腹板厚度为1cm。 钢腹板组合箱梁截面图（单位：cm） 材料参数: 混凝土：C50，弹性模量为3.45E4MPa，重度为26KN/m3，泊松比为1/6； 钢材：钢板KL400，弹性模量为2.0E5MPa，密度为7.85Kg/m m3，泊松比为0.3； 分别研究空间网格模型与ANSYS板壳模型在下面几种情形下的应力与位移的情形 1）腹板刚度折减情况：（1）无折减；（2）折减为1/10；（3）折减为0. 2）加载情况：（1）仅自重；（2）扭矩（反对称均布载） 1.2 ANSYS中建模参数说明 在ANSYS中采用板壳单元SHELL63模拟箱梁结构，划分单元大小50*50cm。 ANSYS中横截面和全跨网格划分情况截面如下。 约束情况：（1）仅自重下：约束施加在横截面两侧腹板正下的底板节点上，纵向一端约束节点的三个方向自由度UX/UY/UZ，另一端约束UY/UZ。 （2）在扭转作用下：不能施加UX向约束，否则结果不对称。均约束UY/UZ。并试验了横向一侧约束UY，一侧不约束，结果一样。 1.3 空间网格建模说明 箱型截面横桥向划分方式如下所示，顶底板的划分间距为0.3m，腹板的划分间距为0.2m，桥梁纵向的划分间距为0.4m. 针对该桥建立的空间网格模型如下图所示，箱型顶板在横向被划分为22个纵向条带，底板被离散为12个纵向条带，腹板被模拟为8个纵向条带，箱梁在纵向划分为50个单元，每个单元0.4m，腹板单元和翼板单元通过竖向杆件联系，通过竖向杆件传递腹板和翼缘之间的荷载。 二、结果比较 2.1自重作用下结果比较 比较内容包括相关的位移和正应力。 比较的点选取如下： 比较顶板左、顶板中、底板中、腹板中四点的位移；比较纵向四分之一截面和跨中截面的正应力。 2.1.1竖向位移比较 顶板左端—板壳模型与空间网格模型竖向位移对比 顶板中间—板壳模型与空间网格模型竖向位移对比 底板中间—板壳模型与空间网格模型竖向位移对比 腹板中间—板壳模型与空间网格模型竖向位移对比 2.1.2应力对比 1）跨中截面正应力结果对比 2）四分之一跨截面正应力结果对比 2.2扭转作用下结果比较 为了对比ANSYS板元模型与空间网格模型中箱梁的薄壁效应，对简支箱梁在反对称均布线荷载（q=100kN/m）受力情况进行了分析（荷载作用位置如下所示） 2.2.1位移对比 2.2.2正应力对比对比 （1）四分之一截面正应力对比 （2）跨中截面正应力对比 2.3腹板刚度折减10倍后自重作用下结果比较 对空间网格模型的腹板纵梁的轴向刚度与抗弯刚度都修改为原来的1/10，ANSYS模型中修改腹板的纵向弹性模量为原来的1/10，计算刚度修改后自重作用下的位移与正应力对比。 2.3.1位移结果对比 2.3.2应力结果对比 1）跨中截面应力结果对比 2）四分之一截面应力结果对比 2.4腹板刚度折减10倍后扭转作用下结果比较 对空间网格模型的腹板纵梁的轴向刚度与抗弯刚度都修改为原来的1/10，ANSYS模型中修改腹板的纵向弹性模量为原来的1/10，计算刚度修改后扭转作用下的位移与正应力对比。 2.4.1位移结果对比 2.4.2应力结果对比 1）跨中截面应力结果对比 2）四分之一截面应力结果对比 2.5腹板刚度折减1000倍后自重作用下结果比较 对空间网格模型的腹板纵梁的轴向刚度与抗弯刚度都修改为原来的1/1000，ANSYS模型中修改腹板的纵向弹性模量为原来的1/1000，计算刚度修改后自重作用下的位移与正应力对比。 2.5.1位移结果对比 2.5.2应力结果对比 1）跨中截面应力结果对比 2）四分之一截面应力结果对比 2.6腹板刚度折减1000倍后扭转作用下结果比较 对空间网格模型的腹板纵梁的轴向刚度与抗弯刚度都修改为原来的1/1000，ANSYS模型中修改腹板的纵向弹性模量为原来的1/1000，计算刚度修改后扭转作用下的位移与正应力对比。 2.6.1位移结果对比 2.6.2应力结果对比 1）跨中截面应力结果对比 2）四分之一截面应力结果对比