鋼腹板組合箱梁ANSYS模型與空間網(wǎng)格模型對(duì)比(1)

1、鋼腹板組合箱梁橋ANSYS建模與空間網(wǎng)格比較說明一、模型建立及參數(shù)說明1.1 截面尺寸與基本材料參數(shù)簡(jiǎn)支鋼腹板組合箱梁橋，跨徑20m，箱梁頂?shù)装鍨镃50混凝土，腹板為KL400鋼板，箱梁各部分尺寸如圖所示，其中鋼腹板厚度為1cm。鋼腹板組合箱梁截面圖（單位：cm）材料參數(shù):混凝土：C50，彈性模量為3.45E4MPa，重度為26KN/m，泊松比為1/6；鋼材：鋼板KL400，彈性模量為2.0E5MPa，密度為7.85Kg/m m，泊松比為0.3；分別研究空間網(wǎng)格模型與ANSYS板殼模型在下面幾種情形下的應(yīng)力與位移的情形1）腹板剛度折減情況：（1）無折減；（2）折減為1/10；（3）折減為0.2

2、）加載情況：（1）僅自重；（2）扭矩（反對(duì)稱均布載） 1.2 ANSYS中建模參數(shù)說明在ANSYS中采用板殼單元SHELL63模擬箱梁結(jié)構(gòu)，劃分單元大小50*50cm。ANSYS中橫截面和全跨網(wǎng)格劃分情況截面如下。約束情況：（1）僅自重下：約束施加在橫截面兩側(cè)腹板正下的底板節(jié)點(diǎn)上，縱向一端約束節(jié)點(diǎn)的三個(gè)方向自由度UX/UY/UZ，另一端約束UY/UZ。（2）在扭轉(zhuǎn)作用下：不能施加UX向約束，否則結(jié)果不對(duì)稱。均約束UY/UZ。并試驗(yàn)了橫向一側(cè)約束UY，一側(cè)不約束，結(jié)果一樣。1.3 空間網(wǎng)格建模說明箱型截面橫橋向劃分方式如下所示，頂?shù)装宓膭澐珠g距為0.3m，腹板的劃分間距為0.2m，橋梁縱向的劃分

3、間距為0.4m.針對(duì)該橋建立的空間網(wǎng)格模型如下圖所示，箱型頂板在橫向被劃分為22個(gè)縱向條帶，底板被離散為12個(gè)縱向條帶，腹板被模擬為8個(gè)縱向條帶，箱梁在縱向劃分為50個(gè)單元，每個(gè)單元0.4m，腹板單元和翼板單元通過豎向桿件聯(lián)系，通過豎向桿件傳遞腹板和翼緣之間的荷載。二、結(jié)果比較2.1自重作用下結(jié)果比較比較內(nèi)容包括相關(guān)的位移和正應(yīng)力。比較的點(diǎn)選取如下：比較頂板左、頂板中、底板中、腹板中四點(diǎn)的位移；比較縱向四分之一截面和跨中截面的正應(yīng)力。2.1.1豎向位移比較頂板左端板殼模型與空間網(wǎng)格模型豎向位移對(duì)比頂板中間板殼模型與空間網(wǎng)格模型豎向位移對(duì)比底板中間板殼模型與空間網(wǎng)格模型豎向位移對(duì)比腹板中間板殼模

4、型與空間網(wǎng)格模型豎向位移對(duì)比2.1.2應(yīng)力對(duì)比1）跨中截面正應(yīng)力結(jié)果對(duì)比2）四分之一跨截面正應(yīng)力結(jié)果對(duì)比2.2扭轉(zhuǎn)作用下結(jié)果比較為了對(duì)比ANSYS板元模型與空間網(wǎng)格模型中箱梁的薄壁效應(yīng)，對(duì)簡(jiǎn)支箱梁在反對(duì)稱均布線荷載（q=100kN/m）受力情況進(jìn)行了分析（荷載作用位置如下所示）2.2.1位移對(duì)比2.2.2正應(yīng)力對(duì)比對(duì)比（1）四分之一截面正應(yīng)力對(duì)比（2）跨中截面正應(yīng)力對(duì)比2.3腹板剛度折減10倍后自重作用下結(jié)果比較對(duì)空間網(wǎng)格模型的腹板縱梁的軸向剛度與抗彎剛度都修改為原來的1/10，ANSYS模型中修改腹板的縱向彈性模量為原來的1/10，計(jì)算剛度修改后自重作用下的位移與正應(yīng)力對(duì)比。2.3.1位移結(jié)

5、果對(duì)比2.3.2應(yīng)力結(jié)果對(duì)比1）跨中截面應(yīng)力結(jié)果對(duì)比2）四分之一截面應(yīng)力結(jié)果對(duì)比2.4腹板剛度折減10倍后扭轉(zhuǎn)作用下結(jié)果比較對(duì)空間網(wǎng)格模型的腹板縱梁的軸向剛度與抗彎剛度都修改為原來的1/10，ANSYS模型中修改腹板的縱向彈性模量為原來的1/10，計(jì)算剛度修改后扭轉(zhuǎn)作用下的位移與正應(yīng)力對(duì)比。2.4.1位移結(jié)果對(duì)比2.4.2應(yīng)力結(jié)果對(duì)比1）跨中截面應(yīng)力結(jié)果對(duì)比2）四分之一截面應(yīng)力結(jié)果對(duì)比2.5腹板剛度折減1000倍后自重作用下結(jié)果比較對(duì)空間網(wǎng)格模型的腹板縱梁的軸向剛度與抗彎剛度都修改為原來的1/1000，ANSYS模型中修改腹板的縱向彈性模量為原來的1/1000，計(jì)算剛度修改后自重作用下的位移與正應(yīng)力對(duì)比。2.5.1位移結(jié)果對(duì)比2.5.2應(yīng)力結(jié)果對(duì)比1）跨中截面應(yīng)力結(jié)果對(duì)比2）四分之一截面應(yīng)力結(jié)果對(duì)比2.6腹板剛度折減1000倍后扭轉(zhuǎn)作用下結(jié)果比較對(duì)空間網(wǎng)格模型的腹板縱梁的軸向剛度與抗彎剛度都修改為原來的1/1000，ANSYS模型中修改腹板的縱向