钢腹板组合箱梁ANSYS模型与空间网格模型对比1Word格式.docx

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材料参数:

混凝土：

C50，弹性模量为3.45E4MPa，重度为26KN/m³

，泊松比为1/6；

钢材：

钢板KL400，弹性模量为2.0E5MPa，密度为7.85Kg/mm³

，泊松比为0.3；

分别研究空间网格模型与ANSYS板壳模型在下面几种情形下的应力与位移的情形

1）腹板刚度折减情况：

（1）无折减；

（2）折减为1/10；

（3）折减为0.

2）加载情况：

（1）仅自重；

（2）扭矩（反对称均布载）

1.2ANSYS中建模参数说明

在ANSYS中采用板壳单元SHELL63模拟箱梁结构，划分单元大小50*50cm。

ANSYS中横截面和全跨网格划分情况截面如下。

约束情况：

（1）仅自重下：

约束施加在横截面两侧腹板正下的底板节点上，纵向一端约束节点的三个方向自由度UX/UY/UZ，另一端约束UY/UZ。

（2）在扭转作用下：

不能施加UX向约束，否则结果不对称。

均约束UY/UZ。

并试验了横向一侧约束UY，一侧不约束，结果一样。

1.3空间网格建模说明

箱型截面横桥向划分方式如下所示，顶底板的划分间距为0.3m，腹板的划分间距为0.2m，桥梁纵向的划分间距为0.4m.

针对该桥建立的空间网格模型如下图所示，箱型顶板在横向被划分为22个纵向条带，底板被离散为12个纵向条带，腹板被模拟为8个纵向条带，箱梁在纵向划分为50个单元，每个单元0.4m，腹板单元和翼板单元通过竖向杆件联系，通过竖向杆件传递腹板和翼缘之间的荷载。

二、结果比较

2.1自重作用下结果比较

比较内容包括相关的位移和正应力。

比较的点选取如下：

比较顶板左、顶板中、底板中、腹板中四点的位移；

比较纵向四分之一截面和跨中截面的正应力。

2.1.1竖向位移比较

顶板左端—板壳模型与空间网格模型竖向位移对比

顶板中间—板壳模型与空间网格模型竖向位移对比

底板中间—板壳模型与空间网格模型竖向位移对比

腹板中间—板壳模型与空间网格模型竖向位移对比

2.1.2应力对比

1）跨中截面正应力结果对比

2）四分之一跨截面正应力结果对比

2.2扭转作用下结果比较

为了对比ANSYS板元模型与空间网格模型中箱梁的薄壁效应，对简支箱梁在反对称均布线荷载（q=100kN/m）受力情况进行了分析（荷载作用位置如下所示）

2.2.1位移对比

2.2.2正应力对比对比

（1）四分之一截面正应力对比

（2）跨中截面正应力对比

2.3腹板刚度折减10倍后自重作用下结果比较

对空间网格模型的腹板纵梁的轴向刚度与抗弯刚度都修改为原来的1/10，ANSYS模型中修改腹板的纵向弹性模量为原来的1/10，计算刚度修改后自重作用下的位移与正应力对比。

2.3.1位移结果对比

2.3.2应力结果对比

1）跨中截面应力结果对比

2）四分之一截面应力结果对比

2.4腹板刚度折减10倍后扭转作用下结果比较

对空间网格模型的腹板纵梁的轴向刚度与抗弯刚度都修改为原来的1/10，ANSYS模型中修改腹板的纵向弹性模量为原来的1/10，计算刚度修改后扭转作用下的位移与正应力对比。

2.4.1位移结果对比

2.4.2应力结果对比

2.5腹板刚度折减1000倍后自重作用下结果比较

对空间网格模型的腹板纵梁的轴向刚度与抗弯刚度都修改为原来的1/1000，ANSYS模型中修改腹板的纵向弹性模量为原来的1/1000，计算刚度修改后自重作用下的位移与正应力对比。

2.5.1位移结果对比

2.5.2应力结果对比

2.6腹板刚度折减1000倍后扭转作用下结果比较

对空间网格模型的腹板纵梁的轴向刚度与抗弯刚度都修改为原来的1/1000，ANSYS模型中修改腹板的纵向弹性模量为原来的1/1000，计算刚度修改后扭转作用下的位移与正应力对比。

2.6.1位移结果对比

2.6.2应力结果对比