墩梁固接區設計空間區域性有限元方法分析

2022-03-15 03:27:54 字數 873 閱讀 9521

關鍵詞:墩梁固接處;有限元分析;模型

1工程概況

柳林大橋主橋中墩處,鋼主梁、主翼和主墩剛性連線(如圖 1所示),該固接區構造極其複雜,**荷載作用下的傳力途徑和區域性應力分布情況十分不明朗。為此,本文基於偏於安全地認為,模態阻尼比0.02和50年超越概率2%的全橋反應譜作用是該墩梁固接區最不利的**荷載作用工況,該工況下通過反應譜分析獲得的墩梁固接區內力,可作為區域性應力分析的作用荷載。

2有限元計算模型的建立

2.1材料

墩梁固接區除承臺和樁基礎外全採用鋼材,且鋼板所用材料統一為q345qd。材料物理引數為:材料密度7.

8 t/m3; 材料彈模2.1×1011 n/m;材料泊松比0.3,根據不同板厚對應不同的屈服強度和極限抗拉強度。

2.2單元介紹

該固接區區域性應力分析採用大型計算程式ansys。因該區域設計均採用q345qd鋼板,故本分析採用 ansys單元庫中的shell63單元。shell63單元為四節點實體單元,單元既具有彎曲能力又具有膜力,可以承受單元平面內荷載和垂直單元平面的法向荷載。

該單元每個節點具有六個自由度——三個平動自由度和三個轉動自由度。單元需要定義4個節點和4個厚度。

在單元麵內,其節點厚度為輸入的四個厚度,單元的厚度假定為均勻變化。如果單元厚度不變,只需輸入引數tk(i)即可;如果厚度是變化的,則四個節點的厚度均需輸入。

2.3有限元模型描述

固接區計算模型網格採用自由網格劃分,根據結構設計所採用的不同鋼板厚度,分批分區域形成計算網格,並最終融合形成整體有限元模型。模型由7578個關鍵點,13658條線和5506塊面元構成,全部考慮了設計圖紙中的主梁斷面橫坡、加勁肋、橫隔板、過人孔,以及u肋、橫隔板連線欠焊口等構造細節。最終計算模型包括496653個節點和499360個單元,得到的有限元分析模型見圖2和圖3。

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