组合梁有限元分析
- 格式:ppt
- 大小:332.00 KB
- 文档页数:23
安徽建筑中图分类号:U448.21+1文献标识码:A文章编号:1007-7359(2024)3-0162-03DOI:10.16330/ki.1007-7359.2024.3.059为了使传统钢桁架桥在结构体系上更趋合理、经济性能更具竞争力,钢-混凝土组合桁梁桥应运而生。
其主要通过剪力连接件将混凝土桥面板和钢桁架上弦杆组合在一起共同受力,目前国内外普遍采用有限元分析对钢桁架-混凝土组合结构的力学性能进行研究。
在模拟方法及模型建立方面,王军文等[1]采用了空间杆系梁单元来模拟钢桁架梁,矩形板壳单元模拟公路桥面板;朱海松[2]运用有限元程序SAP-5进行分析,对主桁架分别采用空间刚接梁单元和空间铰接杆单元两种形式进行建模,对混凝土桥面板则亦采用板壳单元建立;周惟德和陈辉求[3]将组合桁架划分为四个单元,混凝土面板采用板单元,钢桁架的上下弦杆采用钢架单元,腹杆则采用杆单元。
不同学者根据所建得的不同模型得出了有关钢桁架-混凝土组合结构的各种研究成果,为后人提供了坚实的基础和有益的参考。
本文基于有限元软件ABAQUS6.10,依托天津滨海新区西外环海河特大桥主桥(95+140+95)m ,建立有限元模型,比较分析钢桁架-混凝土组合梁桥和纯钢桁架梁桥的力学性能。
1研究对象依托工程为上承式钢桁架-混凝土组合梁桥。
立面简图见图1,节点间距及腹杆高度见表1。
图1组合桁架立面简图2计算模拟方法及模型的建立为了保证模型的收敛性,将桁架杆件均划分为梁单元,将桥面板离散为板壳单元。
混凝土桥面板被看成是各向同性的均质材料,且不考虑钢筋的作用,桥面板既可承受压力亦可承受拉力,且不会开裂而导致刚度降低。
所有构件均在弹性范围内工作,其应力-应变关系符合胡可定律,所有由于加工制造和安装原因导致的缺陷、偏心和残余应力影响均不考虑。
分别计算纯钢桁架结构和钢桁架混凝土组合结构在结构自重+活载(汽车荷载)下的位移和应力。
对结构自重(包括结构附加重力),可按结构构件的设计尺寸与材料的重力密度计算确定,桥梁结构的整体计算采用车道荷载,车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。
SRC柱-RC梁组合结构节点有限元分析SRC柱-RC梁组合结构节点有限元分析摘要:SRC柱-RC梁组合结构是一种常用的建筑结构形式。
为了确保结构的安全性和可靠性,需要进行节点有限元分析。
本文通过有限元方法对SRC柱-RC梁节点进行分析。
首先,介绍了SRC柱和RC梁的特点和节点构造方法。
然后,根据实际工程情况,选择合适的有限元软件进行模拟,建立SRC柱-RC梁节点的有限元模型。
根据节点构造方式,设置合适的边界条件和加载方式。
通过有限元分析,得到了SRC柱-RC梁节点的应力、应变和位移等参数。
最后,对分析结果进行讨论,并提出了相应的工程建议。
关键词: SRC柱,RC梁,组合结构,节点,有限元分析1. 引言SRC柱-RC梁组合结构是一种常见的建筑结构形式,具有较好的抗震性能和承载力。
该结构由钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)梁和钢筋混凝土灌注钢管(Steel Reinforced Concrete,SRC)柱组成。
SRC柱在外部包覆了一层钢管,通过钢筋和混凝土共同工作来承受外荷载和剪力。
而RC梁则承受横向荷载和弯矩。
为了确保SRC柱-RC梁组合结构的安全性和可靠性,需要进行节点的有限元分析。
有限元方法是一种常用的结构分析方法,通过将结构离散化为有限个单元,进行数值计算,可以较为准确地预测结构的受力和变形情况。
2. SRC柱-RC梁节点构造方法SRC柱-RC梁节点是该结构中的重要部分,直接关系到结构的整体性能。
一般来说,SRC柱-RC梁节点的构造方法包括刚性节点和半刚性节点两种。
刚性节点是指SRC柱和RC梁之间没有任何变形能力,两者通过焊接或螺栓连接在一起。
此种节点适用于较小的受力和变形情况,可以简化节点的设计和施工。
而半刚性节点是指SRC柱和RC梁之间有一定的变形能力,两者之间通过转动连接或局部退化连接。
此种节点适用于较大的受力和变形情况,可以减小节点的刚度差异,提高结构的整体性能。
第11卷第9期中国水运V ol.11N o.92011年9月Chi na W at er Trans port Sept em ber 2011收稿日期:66作者简介:卢兵,中交第二公路勘察设计研究有限公司。
桥梁结构中混合截面梁的有限元计算分析卢兵1,肖承初2(中交第二公路勘察设计研究有限公司,湖北武汉430052)摘要:针对工程结构中广泛应用的组合截面构件,以梁的平面假设为前提,根据有限元基本理论,推导组合截面梁的截面属性计算、初应变计算和内力分配计算。
关键词:组合截面;平截面假设;有限单元法中图分类号:U 441.3文献标识码:A文章编号:1006-7973(2011)09-0211-02组合截面梁在桥梁工程实践中被广泛应用,如大跨径钢管混凝土拱桥,梁桥的加固等。
形成组合截面梁的方式和方法很多,在研究和计算过程中出现很多分歧,有分两种截面,有采用等效刚度法等理论进行研究。
各种方法理论根据不一,结论差别加大。
为了提高工程结构计算的安全和可信性,笔者根据梁的平截面假设以及有限单元法的基本理论获得组合截面梁的截面属性计算、初应变计算和内力分配计算方法。
一、组合截面的形式组合截面即不同材料拟合在同一截面内,常见的以钢混为主。
我们这里这里提到的组合截面是一个广义的组合截面,既包括钢——混凝土这样的叠合梁组合截面,也包括钢筋混凝土和预应力混凝土这样的组合截面。
所以,本文档所述的分截面指的就是钢材分截面、混凝土分截面或者是钢筋分截面。
二、换算截面法组合截面分析常规采用换算截面法[1],其主要原则是首先选定一种截面当做主截面,其他截面当做分截面,通过弹性模量比值的折换,将分截面换作虚拟的主截面块,得到等效的匀质材料换算截面,推导并建立相应的计算公式。
换算截面法有如下两个假定[1]:(1)虚拟主截面块仍居于原分截面的形心处且应变相同(2)虚拟主截面块与原分截面承担的内力相同ct s ct sεεκκ==(1)ct s ct sF F M M ==(2)式中:ct ε—替换分截面的虚拟主截面块的形心轴向应变;s ε—分截面的形心轴向应变;K ct —替换分截面的虚拟主截面块的形心曲率应变;K s —分截面的形心曲率应变;F ct —替换分截面的虚拟主截面块的形心轴向拉力;F s —分截面的形心轴向拉力;M ct —替换分截面的虚拟主截面块的形心弯矩;M S —分截面的形心弯矩;F ct 、F s 、M ct 、M S 的表达式如下:ct c t ct ct s s s s ct ct ct c t s s s sF E A F E A M E I M E I εεκκ====(3)式中:E S —分截面的弹性模量;A S —分截面的面积;I S—分截面的惯性矩;E ct —替换分截面的虚拟主截面块的弹性模量;A ct —替换分截面的虚拟主截面块的面积;I ct —替换分截面的虚拟主截面块的惯性矩;将式(1)和式(3)代入式(2)并整理得:ct sc s A n A =(4)ct sc sI n I =(5)式中,sc n 为换算截面的面积换算系数:sc s ctn E E =(6)由以上结论可以得出由n 个截面组成的梁单元的截面常数为:组合截面形心位置:()()()()1111nnctictiiii i nn ctct iii i A y A z y z A A ======∑∑∑∑(7)式中,iy 、i z 为第i 个分截面的形心位置。