疊合梁模擬方法探討

1、組合梁模擬方法探討1問題描述：組合梁是一種較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，截面通常由兩種不同材料結(jié)合或不同工序結(jié)合而成的，亦 稱為聯(lián)合梁。目前，橋梁領(lǐng)域使用比較廣泛的是鋼一混凝土組合梁，其模擬方法基本有兩種: 采用施工聯(lián)合截面，采用雙單元。對于相同的結(jié)構(gòu)，分別采用上述兩種方法，其結(jié)果是 否一致？如果不相同，是什么原因造成的？2問題分析2.1模型基本情況介紹主梁為鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)，截面由工字型鋼梁和混凝土橋面板結(jié)合而成，聯(lián)合截面尺 寸數(shù)據(jù)詳見圖2-1。鋼材和混凝土材料分別為Q235和C60。結(jié)構(gòu)為15m+5m+12m三跨連續(xù) 梁，雙單元模型和聯(lián)合截面模型詳見圖2-2和圖2-3。圖2-1聯(lián)合截面圖2-3聯(lián)合截面模

2、型2.2模型細(xì)節(jié)模擬說明2.2.1聯(lián)合截面模型截面采用中上對齊，并且考慮剪切變形。施工階段為架設(shè)鋼梁和鋪設(shè)混凝土板，架設(shè)鋼 梁時(shí)考慮自重及混凝土板的濕重。單個(gè)單元消隱圖詳見圖2-4。圖2-4單元消隱圖（中上對齊）2.2.2雙單元模型工字鋼和矩形混凝土板均采用中上對齊，并且考慮剪切變形，單元通過彈性連接剛性連 接。施工階段同聯(lián)合截面模型，邊界約束在混凝土板節(jié)點(diǎn)上，單個(gè)單元消隱圖詳見圖2-5。2.3.1架設(shè)鋼梁（CS1）聯(lián)合截面模型結(jié)果:圖2-6彎矩圖（N.mm）圖2-7位移圖（mm）雙單元模型計(jì)算結(jié)果:MlDflsJCivilKiSTPfiOcjES 弓口 FLBEAM DLWSRWMMA.76

3、fi92A-HD7 3337.-Hfl7 I.VET41fe4aD7 * 2JD53GGt-Hjn7 1 Id59i4-H3D7OjD 土名取門-蟲:劃丘L.5713i+O7 -277114-KflT乜+WT 了 C: WMAX I L53 wim :歡Mfh 3 iksslH-并-早如 Nnrri曰豎：g/漏旬以志+“至士X| OWOYI-1-WKJz： axwo圖2-9彎矩圖（N.mm）圖2-10位移圖（mm）圖2-11組合1應(yīng)力圖（MPa）表格結(jié)果對比（單位：N, mm）模型CS1彎矩 My （max/min）位移（max/min）組合1應(yīng)力（max/min）聯(lián)合截面47654543.3

4、/-51924832.811.4/-107.2258.9/-237.7雙單元47689200/-5194370011.4/-107.2259.0/-237.6聯(lián)合截面Part2計(jì)算結(jié)果:圖2-12彎矩圖（N.mm）圖2-13位移圖（mm）匚：町EE 7 Effi：:X : OjMM.ll.2rsl5l.7J2 _u L.-Zf 土-7.Zi ： JCC+ I -1.12303e-II -F.if?.荷戟-.j1叫(NI里刀廠LN臺虹Z (Ncm:Wl最后合計(jì)353-31.50d.DOT63.710.07o.ac-3&2D.DO768.7&-ftlSo.oc-圖2-20框架結(jié)構(gòu)彎矩圖圖2-21彈性連接內(nèi)力（77）細(xì)心的觀察會發(fā)現(xiàn)，彈性連接的彎矩在上下單元相交處，不滿足彎矩平衡的原理。比如， 在節(jié)點(diǎn)353處，彎矩分別為-36.9 （逆時(shí)針）、-37.3 （順時(shí)針）、10.07（順時(shí)針）。實(shí)際上這樣 理解是不對，結(jié)構(gòu)分析是以質(zhì)心連線為模型的，混凝土板是中上偏心的，因此有附加的彎矩 是沒考慮的，附加彎矩大小為單元軸力（或彈性連接的剪力Fz）和偏心的乘積，詳細(xì)的計(jì) 算過程，大家自己完成。2.4.3問題3位移變小是不正常。由于組合梁變形計(jì)算采用的單梁計(jì)算原理，即單一材料的彈性變形， 因此組合梁查位移時(shí)，只有合計(jì)總位移。但組合梁截面剛度是分