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剪力连接件受力性能的有限元分析

发布于:2016-01-27 19:07
有限元分析

      在波纹钢腹板组合箱梁桥结构中,剪力连接件的选择和设计很关键,它将钢材与混凝土两种材料组合起来并使其共同工作剪力连接件的应用非常广泛,除了应用在波纹钢腹板组合箱梁桥中外,还在混合梁结构、桥塔结构、混合拱肋结构和锚定锚固结构等多种结构当中有所应用,具有传力连续、路径长、范围大等特点,确保了结构体系的安全可靠PBL剪力连接件是在钢翼缘板上焊接竖向钢板,然后在竖向钢板上开孔并在开孔内设置贯穿钢筋而形成的PBL剪力连接件形式.
      剪力连接件的主要受力部位位于开孔钢板的周围,浇注混凝土后在开孔内形成混凝土抗剪销,依靠抗剪销来抵抗钢(混凝土间的作用力PBL剪力连接件主要承担三部分的作用力:一是横向剪力;二是混凝土与钢板间的分离力,主要由混凝土抗剪销承担;三是钢-混凝土间的水平纵向剪力,主要由混凝土抗剪销和开孔内贯穿钢筋承担,受力状态如图所示在组合梁研究应用领域,仍有许多问题亟待解决,而通过试验及从试验得出的经验公式的过程要消耗大量的人力物力和财力,一些影响参数由于试验条件的限制不能准确得到,需要通过其他的方法实现有限元分析方法在各个领域都得到了广泛的应用,研究借助推出试验和经验公式的数据来验证有限分析方法在组合梁剪力连接件中应用的可行性。
      利用有限元AppANSYS(建立某大桥的PBL剪力连接件局部的实体模型,钢筋混凝土结构采用整体式模型,混凝土采用实体单元Solidb65模拟,PBL贯穿钢筋和钢板采用实体单元Solidb85模拟,为了提高模型计算速度,在保证计算结果精确的前提下,尽可能减少模型的单元数量,并对连接件的不同位置采用不同精度的网格划分,考虑到构件模型和加载的对称性,只建立试验构件一半的模型,仅对PBL贯穿钢筋及其根部附近混凝土进行精密网格划分、结构构件的有限元模型如图所示,钢板-混凝土和PBL贯穿钢筋的材料非线性均选用多线性等向硬化模型(T46)来进行模拟开孔钢板-混凝土和PBL贯穿钢筋的应力(应变曲线),所示贯穿钢筋与混凝土之间以及混凝土与钢板之间都采用面面接触方式,采用面接触单元来进行模拟,定义单元生成在钢结构的表面,定义:单元生成在混凝土的表面,在钢板顶面施加的外荷载为均布荷载,并且采用荷载步进行逐级加载,当加载达到极限状态时,混凝土开裂,局部压碎,钢筋达到屈服强度在模型计算中,打开选项,采用默认的收敛准则。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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