拱腳局部分析專題

技術(shù)中心-拱腳局部分析專題拱腳受力特點(diǎn)前言拱腳是系桿拱橋的關(guān)鍵部位，橋跨所受的全部荷載均由拱腳傳至支座。拱腳處的結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，拱肋、系梁、支座在此交匯，局部加強(qiáng)的構(gòu)件也很多，相互交錯(cuò)，互相影響，加之形狀不規(guī)則，使受力情況更趨復(fù)雜。因此有必要采用有限元法對(duì)拱腳處進(jìn)行詳細(xì)的局部應(yīng)力分析，了解該處空間受力規(guī)律及應(yīng)力分布情況，以便優(yōu)化設(shè)計(jì)及指導(dǎo)施工。規(guī)范解讀前言規(guī)范解讀前言參考期刊論文建模前言midasFEAABAQUSANSYS參考期刊論文建模前言midasFEA活載1，拱肋單元最大軸力的布載位置活載2，拱肋單元最大彎矩的布載位置移動(dòng)荷載追蹤器一倍梁高參考期刊論文建模前言ABAQUS多尺度分析：全橋桿系模型+局部實(shí)體模型參考期刊論文建模前言ANSYS目錄工程概況1234建模流程施加荷載結(jié)果提?、?工程概況提取結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)Ⅰ.工程概況拱軸線方程y=4fx(L-x)/L2，主拱L=100m，f=20m；拱肋高260cm，鋼管直徑110cm，壁厚20mm；拱肋采用Q345，內(nèi)灌C50微膨脹混凝土，系桿、橫梁均采用C50混凝土。拱腳構(gòu)造Ⅰ.工程概況拱肋伸入拱腳混凝土200cm（這個(gè)部分沒(méi)有滿足規(guī)范要求），底部設(shè)25mm厚承壓板，鋼管周圍設(shè)φ32錨筋以及剪力釘。支座墊石180cmX180cm。Ⅰ.工程概況系梁截面及鋼束布置c干啥端橫梁截面及鋼束布置干啥拱腳構(gòu)造Ⅱ.

建模流程Ⅱ.建模流程FEA建模思路分析結(jié)果

內(nèi)力應(yīng)力變形反力剛度邊界荷載材料、截面、節(jié)點(diǎn)單元外部邊界、內(nèi)部邊界自重、二期預(yù)應(yīng)力荷載收縮徐變溫度荷載支座沉降移動(dòng)荷載設(shè)計(jì)結(jié)果

承載能力正常使用彈性階段建模流程PSCRC施工成橋求解前處理后處理驗(yàn)

算Ⅱ.建模流程局部模型組成3D實(shí)體單元1、拱腳混凝土2、端橫梁3、鋼管4、管內(nèi)混凝土5、承壓鋼板1D梁?jiǎn)卧?、系梁預(yù)應(yīng)力束7、橫梁預(yù)應(yīng)力束拱腳混凝土端橫梁鋼管+管內(nèi)混凝土系梁鋼束橫梁鋼束FEA建模思路Ⅱ.建模流程操作注意事項(xiàng)操作前的注意事項(xiàng)：1、模型單位與導(dǎo)入DXF文件的單位不同，需要分別定義2、Ctrl+滑輪鍵，平移模型3、滑輪鍵，旋轉(zhuǎn)模型4、操作上需要經(jīng)常調(diào)整體坐標(biāo)軸Ⅱ.建模流程建立幾何模型一、建立拱腳混凝土1）模型單位、導(dǎo)入單位均為cm2）切換工作平面，選擇XZ（0,-1,0）3）導(dǎo)入DXF2D線框4）僅顯示拱腳線段，生成平面5）擴(kuò)展生成幾何體，180cmⅡ.建模流程建立幾何模型二、建立端橫梁混凝土1）顯示端橫梁輔助線（模型目錄樹中勾選）2）生成平面3）擴(kuò)展，-270cm（方向取決于整體坐標(biāo)軸）Ⅱ.建模流程建立幾何模型三、建立鋼管1）顯示鋼管、拱腳、拱軸線的輔助線2）建立鋼管的工作平面輔助線，建立直線并移動(dòng)3）移動(dòng)工作平面，三點(diǎn)4）導(dǎo)入DXF，生成鋼管輔助線5）建立鋼管平面、上中下鋼管混凝土平面Ⅱ.建模流程建立幾何模型三、建立鋼管6）顯示拱軸線輔助線7）掃描生成鋼管、鋼管混凝土8）刪除各類輔助線9）顯示出所有的實(shí)體10）將鋼管與管內(nèi)混凝土在埋入部位分割Ⅱ.建模流程建立幾何模型四、承壓鋼板1）在原有工作平面上，導(dǎo)入承壓鋼板輔助線2）生成承壓鋼板平面3）擴(kuò)展，沿輪廓發(fā)現(xiàn)，擴(kuò)展-2.5cm4）自動(dòng)連接，將成壓板與鋼管、鋼管混凝土共面5）分割實(shí)體>差集，將鋼管混凝土埋入部分扣除Ⅱ.建模流程建立幾何模型四、承壓鋼板6）自動(dòng)連接，選擇所有實(shí)體Ⅱ.建模流程建立幾何模型五、生成支座區(qū)域1）建立一根3D直線2）移動(dòng)，非均勻復(fù)制：70,180cm3）印刻，在拱腳混凝土上生成支座區(qū)域注意區(qū)分：自動(dòng)連接，只適用于實(shí)體之間的共面處理

印刻，主要用于線與面之間的共線處理Ⅱ.建模流程建立幾何模型六、生成系梁預(yù)應(yīng)力1）切換工作平面，XZ（0,-1,0）2）導(dǎo)入系梁預(yù)應(yīng)力DXF文件3）合并線，選擇所有的線4）移動(dòng)，非均勻復(fù)制：20,35,70,35,20cm5）刪除原有和中間多余鋼束Ⅱ.建模流程建立幾何模型七、生成橫梁預(yù)應(yīng)力1）定義三點(diǎn)生成工作平面2）導(dǎo)入系梁預(yù)應(yīng)力DXF文件3）合并線，選擇所有的線4）移動(dòng)，非均勻復(fù)制：75,170cm5）刪除原有多余鋼束Ⅱ.建模流程定義材料Ⅱ.建模流程鋼束特性2、屬性定義：注意：1、系梁鋼束為15.2-15，

端橫梁鋼束為15.2-12；2、輸入時(shí)注意單位；Ⅱ.建模流程劃分網(wǎng)格一、3D網(wǎng)格劃分1）選擇需要?jiǎng)澐志W(wǎng)格的幾何2）通過(guò)三種方式，控制網(wǎng)格的密度，越密集，精度相對(duì)越高，但運(yùn)算時(shí)間會(huì)增加。3）選擇生成器。4）選擇材料特性。四面體單元：1、強(qiáng)大的適應(yīng)能力。2、網(wǎng)格劃分的便捷性。3、常應(yīng)變單元。六面體單元：1、應(yīng)力應(yīng)變線性變化。2、單元更少，效率更高。3、適應(yīng)性較差。Ⅱ.建模流程劃分網(wǎng)格二、1D網(wǎng)格劃分1）鋼筋束單元，不需要與實(shí)體單元節(jié)點(diǎn)耦合；2）務(wù)必保證鋼束包裹在實(shí)體單元內(nèi)部；3）當(dāng)鋼束在實(shí)體表面與實(shí)體共節(jié)點(diǎn)時(shí)，會(huì)報(bào)錯(cuò)，通過(guò)“連接”-“分割節(jié)點(diǎn)”處理Ⅱ.建模流程邊界條件一、剛性連接：1）作為局部模型，需要將整體模型下的內(nèi)力施加在截?cái)嗟倪吔缣帯?）桿系模型的內(nèi)力是施加在質(zhì)心位置的。3）將截面節(jié)點(diǎn)與質(zhì)心剛性連接。尋找質(zhì)心：對(duì)于不規(guī)則的截面，如何建立質(zhì)心節(jié)點(diǎn)：1）在CAD中找到質(zhì)心（massprop）；2）利用FEA中的節(jié)點(diǎn)中心Ⅱ.建模流程邊界條件2、支座邊界：將墊石范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)固結(jié)DX,DY,DZ?？梢灾苯舆x取，或采用析取支座節(jié)點(diǎn)的方式。Ⅲ.

施加荷載Ⅲ.施加荷載提取整體模型荷載1、提取哪些荷載？：整體模型中存在的荷載：自重、二期；預(yù)應(yīng)力；收縮、徐變；活載其中：預(yù)應(yīng)力=鋼束一次+鋼束二次；

收縮/徐變=收縮/徐變一次+收縮/徐變二次。都需要加入局部分析模型嗎？？Ⅲ.施加荷載提取整體模型荷載2、如何提取荷載：在CIVIL模型中，找出我們?cè)诰植磕Ｐ椭薪厝〉膮^(qū)域和位置Ⅲ.施加荷載提取整體模型荷載2、如何提取荷載：找到我們需要提取的荷載組合或單個(gè)荷載。注意：1、活用自定義荷載組合；2、注意內(nèi)力方向。/s/DsdHKVlESD8aGnC1jSDYSgⅢ.施加荷載提取整體模型荷載3、如何施加荷載：根據(jù)CIVIL提取的內(nèi)力，按照FEA中的內(nèi)力參考目標(biāo)的坐標(biāo)系添加。注意：1、注意參考目標(biāo)坐標(biāo)的方向，并非與CIVIL中一致。2、通過(guò)”選項(xiàng)”修改標(biāo)記箭頭和數(shù)值。3、此處為方便說(shuō)明，我們僅以拱腳軸力最大工況提取了內(nèi)力，實(shí)際還需要提取其他工況。Ⅲ.施加荷載設(shè)置分析工況一、荷載組合：1、標(biāo)準(zhǔn)組合：所有荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.02、按斜截面抗裂驗(yàn)算主拉應(yīng)力：Ⅲ.施加荷載設(shè)置分析工況二、分析工況：注意：1、分析工況中不能設(shè)置荷載組合系數(shù)；2、注意將所有要用到的網(wǎng)格、邊界、荷載都拖拽到右側(cè)。Ⅳ.

結(jié)果提取Ⅳ.結(jié)果提取結(jié)果成分說(shuō)明混凝土：按照第一強(qiáng)度理論，驗(yàn)算主拉應(yīng)力。這一理論認(rèn)為引起材料脆性斷裂破壞的因素是最大拉應(yīng)力，無(wú)論什么應(yīng)力狀態(tài)，只要構(gòu)件內(nèi)一點(diǎn)處的最大拉應(yīng)力σ1達(dá)到單向應(yīng)力狀態(tài)下的極限應(yīng)力σb，材料就要發(fā)生脆性斷裂。于是危險(xiǎn)點(diǎn)處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的構(gòu)件發(fā)生脆性斷裂破壞的條件是：σ1=σb。σb/s=[σ]，所以按第一強(qiáng)度理論建立的強(qiáng)度條件為：σ1≤[σ]。鋼材：按照第四強(qiáng)度理論，驗(yàn)算有效應(yīng)力。這一理論認(rèn)為形狀改變比能是引起材料屈服破壞的主要因素，無(wú)論什么應(yīng)力狀態(tài)，只要構(gòu)件內(nèi)一點(diǎn)處的形狀改變比能達(dá)到單向應(yīng)力狀態(tài)下