单梁、折面梁格及实体对比.pdfVIP

单梁、折面梁格与实体（ANSYS）计算结果对比 第一部分：单箱单室箱梁桥对比 1.1 结构形式 某跨径为30 米的简支梁，截面采用单箱单室宽箱梁 （如图1.1 所示）。 图1.1 箱梁截面示意图 （单位：mm） 对不同模型进行两种工况的分析： 1）工况1，自重作用下； 2）工况2，两束无弯起预应力筋作用下，预应力大小为10MN 分别作用在腹 板中心线距梁顶1.625 米处，不计入预应力损失，预应力线型为直线。模型中预 应力采用在梁端腹板上加集中荷载的方式模拟。对两种工况下的各项计算结果进 行分析对比。约束均设置在腹板中心线处。 1.2 分析模型 共建立三种分析模型： 1）单梁模型：取整个截面为有限元单元截面。 2 ）折面梁格模型：将截面在横向划分为几个部分（如图1.2），建立折面梁 格模型（悬臂带刚臂），如图1.3 所示； 3 ）实体模型：采用ANSYS 中实体单元solid45 建立模型，如图1.4 所示。 1 / 25 图1.2 折面梁格模型截面划分示意图 图1.3 折面梁格模型示意图 图1.4 ANSYS 实体模型示意图 2 / 25 1.3 计算结果分析对比 1.3.1 支座反力对比 1) 工况一：自重作用下 表1.1 自重作用下结构支反力对比表（kN） 单梁 折面梁格 实体单元 支座1 2652 1326 1326 支座2 2652 1326 1326 支座3 1326 1326 支座4 1326 1326 结论：通过支反力对比表 1.1 可以看出，各种模型的支反力分布基本一致。 横向两个支座的反力可以认为是单梁中一个支座的反力平均分配后得到。 2) 工况二：预应力作用下 简支梁在水平向预应力作用下不产生支座反力，不进行对比。 1.3.2 纵向正应力对比 由于结构的对称性，选取箱梁截面的一半进行上、下缘沿桥跨纵向正应力的 对比（如图1.6 所示区域），对比结果见图 1.7~图1.12。应力图中，上缘是指顶 板中间面层，下缘是指底板中间面层。纵坐标为正应力值，单位为kPa ， 注：梁格模型自动得到各个单元上、下缘的应力值；实体模型中选取实体单 元的节点应力（翼板上、中、下层应力的选取）。梁格模型无法反应顶、底板的 局部效应，而ANSYS 实体中分析结果包括了整体效应及局部效应，故在数据分析 时主要对顶底板的中间层（截面中心线）所在位置的应力进行对比。 3 / 25 图1.6 正应力对比区域示意图 1) 工况一：自重作用下（单位：kPa） 500 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 单梁 -500 -1000 折面梁格 -1500 实体 -2000 -2500 图1.7 一区翼缘板自重正应力对比 4000 3000 单梁顶板 2000