鋼截面溫度應力計算要點

鋼截面非線性溫度計算要點問題描述：對鋼結構橋梁進行粱截面非線性溫度計算時，應力結果經(jīng)常會有疑問，本文將從鋼截面的定義和粱截面非線性溫度的設置兩個方面進行詳細的說明，使大家明確鋼截面非線性溫度的設置和正確的計算結果。解決方案：一鋼截面定義對于鋼截面的定義，通常需要注意以下幾點：1）干凈的CAD圖形：線條為直線、多段線，不支持圖塊；沒有重合的圖形；該閉合就閉合，斷開就斷開；導入midasCivil時，CAD單位系統(tǒng)和截面特性計算器（以下簡稱SPC）一致。2）使用Line類型定義截面：對于閉合截面，一定要定義最大的閉合回路，保證抗扭剛度的正確計算。3）抗剪剛度的調(diào)整：Line類型的截面計算特性后，會丟失抗剪剛度Asy和Asz，即為0，有限元計算中，若剛度為0，則會提示奇異，因此，建議手動定義Asy和Asz，或者通過程序FEM法定義，或者不考慮剪力對變形的影響。上述幾點，在各種學習資料中都會看到，本文將新增在SPC中定義線寬時，線的偏心方式（中對齊、左偏、右偏）的影響，下面通過實例說明。圖1，在CAD中準備了3個線類型截面，模擬截面尺寸為500*200*20*20mm的工字鋼截面。圖1線類型工字鋼截面導入SPC后，生成的幾何截面如圖2：圖2幾何圖形大家注意線的偏心方式，左圖，頂和底采用左和右偏，厚度20mm，腹板中對齊，厚度20mm；

中圖，全部中對齊，厚度20mm；右圖，頂和底采用右和左偏，厚度20mm，腹板中對齊，厚度20mm，三中偏心方式，最后都能生成需要的工字型截面500*200*20*20mm。三種處理方法的截面特性計算結果如圖3,截面理論的截面特性如圖4。圖3截面特性計算值[^]:RIB后爵日I：-^1--fiflT1面粗1.72D0Dne4CD4mirrP洋用戶廣H掘taey6866666?e-HJ03lSSBMi如HUMEm々板1￡-?。簭SIxx2.3*166C-7fl4flO6rnnA41r=麗E.232933e-H3DB111^412Z2.69?333e-H]0?EFFT4H甲中典sb000000fl4fl02EEH斯踏l?-?T3Cyml.aDDOOOe-HJDZmmK而君或|二|CZDZ^OOOODe-H^OZmmCim2.500000e+002nn7.?H5riODe-H3CH..1TWOnL]j倒mQzb5.aOOOODe-H3D2eMWLrmHl幽?l￡pMPen:OL.72D00De-HD03mm1Peri;IO.OOOOOOfl-HDOOrnrnCentenyL.ODnODDe-H^D2mmCentEnz2850000De-HJ02mmE15pmr]卜myl-1.000000e+002rnrnzl2.5D0OODe-H3O2mmr￡b?y2L.ODDUDDe-HDD2mmZ2Z.SDOODDe-H^OlEEy31.000000-34002EEZ3-2.5DD00ae-H）D2mm腎F-l^OOOODe-H^OZmmnL<<中心-2.50000034002EE1g1n.N圖4截面特性理論值表5計算值/理論值Area（面積）Ixx（抗扭）Iyy（抗彎）左對齊1.000.981.00中對齊1.021.001.04下對齊1.000.981.00結論分析：對于中對齊截面，由于線定義寬度后，相交處出現(xiàn)重合部分，導致截面面積和抗彎剛度都比理論值大，因此，在使用中對齊模擬鋼箱梁截面時需要注意其影響。中對齊截面非線溫度定義LOC'-LOC'-圖7粱截面非線性溫度以簡支梁為例，工字形粱截面500*200*20*20mm，計算圖7所示粱截面非線性溫度，常規(guī)定義如下表，設置要點：1）頂對齊；2）等寬200mm，溫度折線0-20mm，對應溫度10°C。表8粱截面非線性溫度羊7THL：W；j-J位罟1st材料1st彈性偵域蜥系整1stB1171ill'll1S1H1mmi1stT1IliCU1stH2Imm!1snF2ilCh2<>d材料zrm彈性1Mum護孫1溫度椎度局都坐中心單元OQOOOaaooo200.00250DO1D0D230.0010DK1無。D0O02禪齊:，度中心單元0.0010O.MW200.00250M10.00230.00iaon無O.OOOD3456局部坐中心單芫00000aoooo我口加250001000230.00iaoo無00000局部坐中心里元ODCODaoaoQ200oo2500010OD230aoiaDid無aoaoQ局部坐中心里元oqooq0DQOQ200.00250na1D.0D230.D010叩無0DdOD中心;|日do?0OdOO200.002500010oo23000iaoa無fioooo卜了溫度耗度局部坐中心~^rQOWQODUO|2呻.00現(xiàn)0010.00230OQ10DO無fl0000a溫度州度局都坐中心單元ODOOD0DODD20000250oa1D0D230J0iaDm天UDOOO9中心甲元a.flixioO.OQOD200.00頌血10.00230.00iaon無Q-MOO10中心單芫ooooo0MM2U0002500010OO230.001000無00順

結論分析：根據(jù)04規(guī)范附錄B，手算溫差作用效應過程如下：Nt=EAyxtyxacxEc=200x20x10x1.2x10—5x2.06x105=98880Nx250+10x1.2x10-5x2.06x105=-9.91M〃。17600645387000Mx250+10x1.2x10-5x2.06x105=-9.91M〃。17600645387000-NtM0廠9888023731200bt=+—y+tyxacxEc=00由此，可以看出程序計算的結果是不正確。這也是經(jīng)常出現(xiàn)的問題，粱截面上緣受拉，和實際經(jīng)驗不符。出現(xiàn)上述問題的原因有2點：1）輸出溫度應力點不正確，如下圖10；2）溫度折線不正確。百司耳麻|回|叫熱|p兩圈“和n的祖州成力百司耳麻|回|叫熱|p兩圈“和n的祖州成力點相閂]■T_|I中反持白：Hltirtrii:皮力W，：.Tr|：-X國面.：1.里怵是崖sn■r左下兩|JE±iSnmun翱翱翱懋Josssss建pa99p.TIP"nmun翱翱翱懋Josssss建pa99p.TIP".9nr.4-13wwWWWKMMWMWWMAX:]M[Mi7