混凝土宽箱梁桥实体仿真分析.pptx

1、技技术术中心中心-郑伟郑伟北京北京迈迈达斯技达斯技术术有限公司有限公司混凝土混凝土宽宽箱梁箱梁桥实桥实体仿真分析体仿真分析目目 录录1234建建网网边边查查立立格格界界看看实实划划荷荷结结体体分分载载果果前前言言部部分分案案 例例 图图 纸纸FEA 建建 模模 思思 路路分析结果内力应力变形反力刚 度边 界荷 载材料、截面、节点单元外部边界、内部边界自重、二期预应力荷载收缩徐变温度荷载支座沉降移动荷载设计结果承载能力正常使用弹性阶段建模流程PSCRC施工成桥求解前前处处理理后后处处理理验验算算具具体体流流程程前前言言部部分分几几 何何 体体 的的 组组 成成 思思 路路1）外）外轮轮廓廓3）混

2、凝土箱室）混凝土箱室4）钢钢束束2）内）内轮轮廓廓前前言言部部分分操操 作作 注注 意意 事事 项项操作前的注意事操作前的注意事项项：1、模型、模型单单位与位与导导入入DXF文件的文件的单单位不同，需要分位不同，需要分别别定定义义2、Ctrl+滑滑轮键轮键，平移模型，平移模型3、滑、滑轮键轮键，旋，旋转转模型模型4、操作上需要、操作上需要经经常常调调整体坐整体坐标轴标轴前前言言部部分分.建建 立立 实实 体体.建建 模模 流流 程程YZ（1，0，0）XZ（1，0，0）1）CAD中中绘绘制制桥桥梁布跨信息和梁布跨信息和变变截面位置，文件截面位置，文件类类型另存型另存为为DXF合并几何合并几何组组

3、一、一、生生 成成 箱箱 梁梁 实实 体体2）导导入支点截面入支点截面线线段有段有问题问题线线段没段没问题问题沿沿纵桥纵桥向复制：向复制：1600,4500,15650,7000,2500,5000,17500,5000,2500,7000,15650,4500.建建 模模 流流 程程3）导导入跨中截面入跨中截面沿沿纵桥纵桥向复制：向复制：9700,8450,21700,10300,21700,84504）扩扩展生成外展生成外轮轮廓廓实实体体扩扩展：展：900005）放）放样样生成内生成内轮轮廓廓实实体体放放样样：90000、镜镜像、复制功能像、复制功能6）布）布尔尔运算运算-差集差集显显示模

4、式，示模式，仅线仅线一、一、生生 成成 箱箱 梁梁 实实 体体二、二、生生 成成 钢钢 束束 线线 段段.建建 模模 流流 程程为为了了简简化建模工作，将化建模工作，将N3等效等效为为N41）将工作平面）将工作平面调调整至整至YZ（1，0，0），），导导入入DXF钢钢束束线线形形取跨中断面，忽略平弯取跨中断面，忽略平弯.建建 模模 流流 程程2）设设定斜腹板的工作平面，移定斜腹板的工作平面，移动动工作平面工作平面 三点三点3）建立矩形框，生成平面）建立矩形框，生成平面二、二、生生 成成 钢钢 束束 线线 段段.建建 模模 流流 程程4）投影，曲）投影，曲线线到曲面到曲面5）生成所有）生成所有钢

5、钢束束斜腹板束先移斜腹板束先移动动146mm，再复制，再复制194mm中腹板束先移中腹板束先移动动90mm，再复制，再复制180mm两排中腹板束，复制两排中腹板束，复制3755mm，复制，复制2次，再次，再镜镜像像二、二、生生 成成 钢钢 束束 线线 段段DXF导导入入FEA，为线为线框模式，框模式，需要在需要在FEA中分解成中分解成线线段，再合并段，再合并为为曲曲线线若一次性合并有若一次性合并有问题问题，可以分，可以分为为几段来操作几段来操作.建建 模模 流流 程程1）移）移动动工作平面，工作平面，导导入支座入支座辅辅助平面助平面三、三、印印 刻刻 支支 座座 区区 域域2）印刻支座位置，印

6、刻）印刻支座位置，印刻 曲曲线线四、四、分分 割割 实实 体体.建建 模模 流流 程程1）温度梯度的加）温度梯度的加载载高度高度析取析取顶顶板，复制板，复制-100，-300mm15通通规规条文条文4.3.12-32）沿各跨分界）沿各跨分界线线、跨中分割、跨中分割工作平面工作平面选择选择XZ（0，1，0），），通通过过矩形框生成矩形框生成辅辅助平面助平面15000mm，复制，复制5次次.网网 格格 划划 分分.网网 格格 划划 分分定定 义义 材材 料料 特特 性性位置位置截面面截面面积积/mm2钢钢束束1-15.2139-12-15.21668N1213-15.21807N349-15.21

7、251N5定定 义义 单单 元元 属属 性性Civil只有材料，而只有材料，而FEA既有材料也有属性既有材料也有属性定定义义属性的目的，是将材料特性指定属性的目的，是将材料特性指定给给不不同的同的单单元元类类型型.网网 格格 划划 分分1D 单单 元元 属属 性性 说说 明明1D桁架桁架需要与需要与实实体体单单元元共共节节点点1D植入式桁架植入式桁架无需与无需与实实体体单单元共元共节节点点但必但必须须保保证线证线段在段在实实体体内部包裹内部包裹1D钢钢束束可以考可以考虑预应虑预应力力损损失的植入式桁架失的植入式桁架1D梁梁可以考可以考虑虑弯剪扭的弯剪扭的1D桁架桁架.网网 格格 划划 分分.网

8、网 格格 划划 分分混混 凝凝 土土 3D 网网 格格 划划 分分四面体四面体单单元：元：1、对复杂几何适应性好2、需要采用高阶单元，导致更大的计算量3、结果精度相对六面体差些六面体六面体单单元：元：1、需要较多时间进行几何简化切割，生成网格时间长2、计算规模相对小3、结果精度更高内部内部线线功能：功能：3D实实体与体与1D桁架桁架单单元同元同时时划分，保划分，保证证共共节节点点1D植入式桁架植入式桁架/1D钢钢束无需考束无需考虑虑钢钢 筋筋 1D 网网 格格 划划 分分.网网 格格 划划 分分N1、N2N3、N4N5.边边 界界 荷荷 载载支支 座座 的的 模模 拟拟 方方 式式典型典型连续

9、连续梁梁桥桥-支座布置原支座布置原则则 保保证证梁体不能梁体不能发发生生刚刚体位移体位移 允允许许梁体沿横梁体沿横桥桥向、向、纵桥纵桥向自由向自由变变形形单单向可向可动动支座支座固定固定支座支座双向可双向可动动支座支座单单向可向可动动支座支座双向可双向可动动支座支座单单向可向可动动支座支座双向可双向可动动支座支座单单向可向可动动支座支座检查边检查边界条件的技巧：界条件的技巧：可以可以查查看看仅仅自重作用下的自重作用下的结结构弯矩和位移，构弯矩和位移，来判断来判断边边界条件是否模界条件是否模拟拟正确正确.边边 界界 荷荷 载载.边边 界界 荷荷 载载边边 界界 条条 件件 设设 置置.边边 界界

10、 荷荷 载载边边 界界 条条 件件 设设 置置沿横沿横桥桥向复制：向复制：5000mm，4次次沿沿纵桥纵桥向复制：向复制：29400,30000,29400mm施施 加加 恒恒 载载二期二期 P=240.18=4.32kN/m2护栏护栏 10kN/m，P=20kN/m2.边边 界界 荷荷 载载自重系数自重系数-1.04注意切注意切换单换单位位.边边 界界 荷荷 载载张张 拉拉 预预 应应 力力单单端端张张拉拉需要打开需要打开钢钢束的束的单单元坐元坐标轴标轴i端端为为开始，开始，j端端为结为结束束施施 加加 温温 度度 荷荷 载载.边边 界界 荷荷 载载整体升温整体升温梯度升温梯度升温梯度降温，

11、系数填梯度降温，系数填-0.515通通规规条文条文4.3.12-3.边边 界界 荷荷 载载定定 义义 移移 动动 荷荷 载载.边边 界界 荷荷 载载1）移）移动动工作平面工作平面XY（0，0，1）导导入入DXF文件，生成文件，生成车车道道线线位置位置2）建立几何）建立几何-节节点点定定 义义 移移 动动 荷荷 载载qk=-10.5 kN/mPk=2(L0+130)/2=2(30+130)/2=160 kN-10.5-160各各车车道分开定道分开定义义.边边 界界 荷荷 载载定定 义义 移移 动动 荷荷 载载FEA第二跨跨中位移第二跨跨中位移1.6447mmCivil 第二跨跨中位移第二跨跨中位

12、移1.6276mm（不考（不考虑虑冲冲击击系数）系数）.边边 界界 荷荷 载载分分 析析 工工 况况 设设 置置务务必将网格必将网格组组、边边界界组组、荷、荷载组选择载组选择至右至右侧侧类类似于似于Civil的一次成的一次成桥桥的施工的施工阶阶段段.结结 果果 查查 看看.结结 果果 查查 看看结结 果果 成成 分分 说说 明明位移位移网格作用力网格作用力支反力支反力1D钢钢束束单单元内力元内力1D钢钢束束单单元元应应力力3D实实体体单单元元应应力力.结结 果果 查查 看看结结 果果 成成 分分 说说 明明平平动动位移位移转动转动位移位移平平动动合成位移合成位移位移位移网格作用力网格作用力如果

13、在线荷载或面荷载等荷载类型下，可以看到外荷载转化成相应的节点荷载。.结结 果果 查查 看看结结 果果 成成 分分 说说 明明支反力支反力.结结 果果 查查 看看3D单单元元应应力力正正应应力力剪剪应应力力主主应应力力等效等效应应力力结结 果果 成成 分分 说说 明明混凝土：混凝土：按照第一强度理论，验算主拉应力这一理论认为引起材料脆性断裂破坏的因素是最大拉应力，无论什么应力状态，只要构件内一点处的最大拉应力1达到单向应力状态下的极限应力b，材料就要发生脆性断裂。于是危险点处于复杂应力状态的构件发生脆性断裂破坏的条件是：1=b、b/s=，所以按第一强度理论建立的强度条件为：1。钢钢材：材：按照第

14、四强度理论，验算Von Mises有效应力这一理论认为形状改变比能是引起材料屈服破坏的主要因素，无论什么应力状态，只要构件内一点处的形状改变比能达到单向应力状态下的极限值，材料就要发生屈服破坏。所以按第四强度理论的强度条件为：12+22+32 12 23 13 .结结 果果 查查 看看丰丰 富富 的的 结结 果果 查查 看看 样样 式式勾勾选显选显示封示封闭闭部位部位不勾不勾选显选显示封示封闭闭部位部位结结果果标记标记.结结 果果 查查 看看丰丰 富富 的的 结结 果果 查查 看看 样样 式式线线上上图图.结结 果果 查查 看看正正 截截 面面 抗抗 裂裂 验验 算算v.结结 果果 查查 看看

15、荷荷载组载组合：合：1.0 x(自重+二期)+0.8x预应力+0.7x活载+0.8x温度梯度+1.0 x其他作用注意：注意：频遇组合不计冲击系数。v正正 截截 面面 抗抗 裂裂 验验 算算全预应力构件的正截面抗裂验算采用频遇组合，注意对于现浇全预应力构件，预应力需要折减0.8。.结结 果果 查查 看看正正 截截 面面 抗抗 裂裂 验验 算算等等值值面面减，全预应力现浇构件.结结 果果 查查 看看0.42.65=1.06Mpav斜斜 截截 面面 抗抗 裂裂 验验 算算对于斜截面抗裂，依然采用频遇组合进行计算，预应力不需要折v以0.4倍的混凝土抗拉强度标准值为验算标准。注意：注意：结果中的荷载组合功能，无法查看主应力！.结结 果果 查查 看看斜斜 截截 面面 抗抗 裂裂 验验 算算注意：注意：对于斜截面抗剪，仍采用正截面抗剪的结果组合方式是行不通的。对于相同单元在不同工况，主应力的方向不同，各项工况所得结果不能进行线性叠加。注意注意2:目前版本将“任意荷载”加入荷载组合是无效的。需要通过手动的方式，将活载按照0.7倍进行折减。.结结 果果 查查 看看挠挠 度度 验验 算算v微信公众号微信公众号个人个人B站号站号谢谢 谢谢