连续梁零号块实体仿真分析.pdf

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1、连续梁零号块实体仿真分析北京迈达斯技术有限公司2010．02midasFEA北京迈达斯技术有限公司一、0号块数值计算模型该部分的主要内容是对箱梁0号块进行空间应力计算，考虑0号块中的各种预应力作用的影响，直观地了解0号块的预应力效应、应力分布规律和预应力布束的合理性。墩顶段结构布置及结构构造图见（图3-1）。箱梁0号块空间应力计算分为两部分：（1）施工阶段最大悬臂工况下的空间应力计算（2）使用阶段最不利剪力效应组合工况下的空间应力计算。（3）使用阶段最不利弯矩效应组合工况下的空间应力计算。midasFEA[零号块实体仿真分析]图3-10号块构造图1.1材料（1）混凝土预应力钢筋混凝土箱梁采用C

2、50混凝土、根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）的规定，混凝土的材料力学性能如下表：表1.1大桥各岩（土）层物理力学参数建议值一览表322材料弹性模量/N/m泊松比抗拉强度/N/m抗压强度/N/mC50混凝土3.45e100.21.83e622.4e63midasFEA北京迈达斯技术有限公司（2）预应力钢束主梁采用三向预应力体系，纵向预应力采用YM15-15钢绞线预应力钢束。竖向预应力采用JL25mm高强精轧螺纹粗钢筋，布置在腹板内。纵向预应力钢束和横向预应力钢束的弹性模量为1.95e11Pa，泊松比为0.3，3密度7850kg//m。钢绞线张拉控制应力

3、为1395MPa。竖向预应力钢筋弹性模量为2.05e11Pa，泊松比为0.3，张拉控制应力为706.5MPa。1.2有限元模型利用有限元仿真分析软件FEA建立空间实体单元模型。0号块的应力状态与整个结构的各个部分都是相关联系的，严格说来，要弄清0号块的应力状态，需将全桥划分为三维实体单元进行空间应力分析。但依据圣维南原理，0号块的应力分布只与其附近区域的应力状态有关；而远离0号块的区域的应力状态对0号块的应力分布影响很小并可以忽略不计。故本次实体分析，将箱梁的0号块以及相邻的两个1号块作为研究对象，其应力分析精度满足工程需要。混凝土和预应力钢束分别用实体单元和钢筋单元模拟，建立计算模型如图（1

4、-2）图1-2整体计算模型midasFEA[零号块实体仿真分析]图1-31/2整体计算模型1.2.1预应力的模拟根据图纸所示的纵向、竖向预应力位置，计算中考虑张拉控制应力，同时还考虑了考虑摩阻损失、预应力松弛损失和锚具变形的影响。预应力钢束在墩顶段的具体位置如图图3-4钢束布置图1.2.2单元划分和边界条件（1）单元划分5midasFEA北京迈达斯技术有限公司计算模型的单元划分采用了映射划分和自由划分结合的方法。其中顶板和腹板位置，采用的是映射划分，单元形状为六面体。抹斜及横梁处采用的是自由划分，单元形状为四面体。（2）边界条件施工阶段最大悬臂工况下的边界条件：计算模型的边界条件是在临时锚固处

5、按固结处理，使用阶段的边界条件是在支座处按固结处理。0号块的计算荷载考虑了由整体计算中得到的截面内力以及结构自重和0号块、1号块的纵向、竖向预应力效应。计算模型单元划分共得到110346个单元，100660个节点。重点分析的0号块有限元模型见图。图1-50号块整体计算模型midasFEA[零号块实体仿真分析]图3-60号块1/2整体计算模型2.0号块数值计算结果分析2.1箱梁0号块最大悬臂状态下空间应力分析2.1.1顺桥向正应力由于计算模型做了一定的简化处理，例如预应力钢束直接以一条直线模拟，势必会在钢束处造成一定的应力集中，而在实际结构中钢束锚固处都有锚垫板之类的东西从避免了应力集中；支座处

6、都有钢垫板之类的东西来避免造成应力集中，因此云图中的这些应力集中处不是我们所关心的内容。7midasFEA北京迈达斯技术有限公司图2-1-1顺桥向正应力云图（一）图2-1-2顺桥向正应力云图（二）图2-1-3顺桥向正应力云图（三）midasFEA[零号块实体仿真分析]图2-1-4顺桥向正应力云图（四）图2-1-5顺桥向正应力云图（五）由图中知，在此工况下，0号块的整体顺桥向正应力大约在1~19MPa之间。其中顶底板普遍处于受压状态，顶板的压应力在13~18MPa左右，基本趋势是从中心向两边逐渐增加。底板的正压应力普遍在3~9MPa左右。腹板的正应力普遍有3.56~12MPa左右的压应力储备。横

7、隔板大部分处于受压状态，大约在1～9MPa之间，但是有部分的拉应力，主要集中在横隔板与顶板的交汇处。9midasFEA北京迈达斯技术有限公司2.1.20号块主拉应力图2-1-6主拉应力云图（一）图2-1-7主拉应力云图（二）midasFEA[零号块实体仿真分析]图2-1-8主拉应力云图（三）图2-1-9主拉应力云图（四）由图所知，整体模型的主拉应力分布比较均匀，大小在-1.64～2.07MPa之间