文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 石板坡长江大桥钢混结合段局部应力分析

石板坡长江大桥钢混结合段局部应力分析

石板坡长江大桥钢混结合段局部应力分析
石板坡长江大桥钢混结合段局部应力分析

第24卷 第8期

2007年8月

公 路 交 通 科 技

Journal of Highway and T ransportation Research and Development

V ol 124 N o 18

Aug 12007

文章编号:1002Ο0268(2007)08Ο0099Ο04

收稿日期:2006Ο02Ο27

作者简介:王军文(1971-),男,山西天镇人,工学博士,副教授,研究方向为桥梁计算理论及桥梁抗震1(wjunwen2901@1631com )

石板坡长江大桥钢混结合段局部应力分析

王军文1

,倪章军2

,李建中3

,孙峻岭

4

(11石家庄铁道学院 土木工程分院,河北 石家庄 050043;21广州市建委,广东 广州 510000;

31同济大学 桥梁工程系,上海 200092;41重庆林同

国际公司,重庆 400010)

摘要:结合石板坡长江大桥的设计及施工特点,运用大型有限元软件ANSY S 建立了石板坡大桥钢混结合段结构分析的空间有限元模型,钢箱梁用shell63壳单元模拟,混凝土箱梁用s olid95实体单元模拟,预应力钢绞线用link8单元模拟,并采用约束方程模拟预应力筋和混凝土间的粘结作用。根据运营过程中的最不利荷载工况,分析了钢混结合段在

4种工况下的应力状态,检验了设计的安全性与合理性。结果表明,除钢箱梁锚垫板下预应力管道支承钢板以及与混

凝土箱梁结合面折角处存在应力集中现象、部分拉应力超出混凝土的抗拉强度外,结构总体受力合理,内部应力满足设计要求;鉴于钢混结合段的构造与受力都很复杂,建议在此部分的混凝土箱梁采用钢纤维混凝土作为加强措施。关键词:桥梁工程;钢混结合段;有限元;局部应力;连续刚构中图分类号:U441+15;T U44812 文献标识码:A

Analysis on Local Stre ss of Steel Οconcrete Beam Linked Part of Shibanpo Bridge

W ANGJun Οwen 1

,NI Zhang Οjun 2

,LI Jian Οzhong 3

,S UN Jun Οling

4

(11School of Civil Engineering ,Shijiazhuang Railway Institute ,Hebei Shijiazhuang 050043,China ;

21G uangzhou C onstruction C ommittee ,G uangdong G uangzhou 510000,China ;31Department of Bridge Engineering ,T ongji University ,Shanghai 200092,China ;

41T 1Y 1Lin International of Chongqing ,Chongqing 400010,China )

Abstract :According to particularity of the bridge in design and construction ,the finite element s pace m odel of steel Οconcrete beam linked part is built ,in which steel b ox girder ,concrete b ox girder and prestressed tend on are simulated with shell63,s olid95and link8element res pectively,tension is loaded by falling tem perature ,and b ond action between prestressed tend on and concrete is simulated with restriction equation 1T he local stress of steel Οconcrete beam linked part is analyzed according to four load cases 1T he safety and reas onable design is verified and the measure for meliorating stress of steel Οconcrete beam linked part is proposed 1T he results indicate that the forced per formance of structure is reas onable and stresses meet all the requirements of design except the stress concentration occurs at supported steel plate of tend on pipe under anch ored padding plate in steel b ox and at corner of linked plane of steel b ox and concrete b ox and tensile stress at a few station is bey ond tensile strength of concrete 1As the structure and stress of steel Οconcrete beam linked part are very com plex ,concrete b ox girder in steel Οconcrete beam linked part using steel fibre concrete is proposed to im prove per formance of structure 1K ey words :bridge engineering ;steel Οconcrete beam linked part ;finite element ;local stress ;continuous rigid frame

0 概述

重庆石板坡长江大桥跨径组成为(8615+4×138+330+13215)m ,见图1。桥梁结构采用连续梁与连续刚构混合连续体系。其中①、②墩为墩梁分离(简单支承),③、④、⑤、⑦墩为墩梁固结。桥梁主跨(⑤、⑦墩间)采用钢Ο预应力混凝土形式,即中部108m 采用钢箱

梁,以便减轻自重,改善结构受力,缩短建设工期。该跨

其余部分以及其他跨采用三向预应力混凝土箱梁。主结构墩(⑤、⑦墩)采用钢筋混凝土双薄壁墩,次结构墩(①~④墩)采用钢筋混凝土空心墩。石板坡大桥钢混结合段的结构构造如图2所示,由于钢混结合段的结构构造和受力都非常复杂,设计时如果处理不当,在运营过程中极容易造成混凝土开裂。因此,为全面、真实地

掌握石板坡大桥钢混结合段的三维应力状态,验证设计的安全性与合理性,笔者运用大型通用有限元软件AN 2SY S ,对石板坡长江大桥钢混结合段的局部应力进行了仿真计算,提出了改善钢混结合段应力的措施及方法,

为设计和施工提供了科学的依据。

图1 石板坡长江大桥桥型布置(单位:cm )

Fig 11 G lobal structure of Shibanpo river bridge (unit :cm

)

图2

 石板坡大桥钢混结合段构造(单位:mm )

Fig 12 Details of steel Οconcrete linked part for Shibanpo bridge (unit :mm )

1 空间有限元计算111 计算模型

运用大型有限元软件ANSY S 进行建模,其中钢箱梁用shell63壳单元模拟,混凝土箱梁用s olid95实体单元模拟,预应力钢绞线用link8单元模拟[1~4]

预应力采用降温法施加,采用约束方程模拟预应力筋

和混凝土间的粘结作用

[5~7]

。严格按照实际尺寸建

模,z 轴沿桥梁轴向,y 轴竖直向上,x 轴沿横桥向,简化后的钢混结合段计算模型如图3所示,图3中模型总长20m ,其中混凝土箱梁长1315m ,钢箱梁长4m ,二者结合部分215m 。计算模型中单元总数共计147918个,其中混凝土箱梁74976个实体单元,预

应力钢绞线5630个单元,钢箱梁67312个壳单元。112 计算假定及荷载处理

(1)将钢与混凝土都视为均质弹性体,以弹性模

量与泊松比表示结构的材料特性。

(2)荷载取自按空间杆系结构分析的结果[8]。113 荷载工况

按照《城市桥梁设计准则》的相关规定进行荷载

组合。运营初期状态的荷载组合(组合1)为:恒载+城-A +人群+混凝土收缩影响力+温度影响;运

营后期状态荷载组合(组合2)

是在运营初期状态荷

图3 钢混结合段计算模型

Fig 13 C om puter m odel of steel Οconcrete linked part

载组合的基础上考虑混凝土徐变的影响,收缩徐变计

算到成桥后10年[9,10]

。根据石板坡大桥的施工过程

及成桥状态计算[8]

,钢混结合段的空间有限元分析共考虑4种工况,具体数值见表1。

表1 荷载工况

T ab 11 Load cases

工况

荷载组合弯矩M

Π(kN ?m )轴力N ΠkN

剪力Q ΠkN

扭矩T

Π(kN ?m )1组合1(max )

26829-3044615-4743156211142组合1(m in )-36947-47852-10446-51863组合2(max )59045-2739815

-481119

6211144

组合2(m in )

-445714

-4480319-1051412

-5186

注:轴力拉为正,剪力逆时针为正,弯矩下侧受拉为正,扭矩绕z 轴正方向为正。

01 公 路 交 通 科 技 第24卷

114 边界条件

在计算模型中将混凝土箱梁一侧断面固结,钢箱梁一侧断面假定为平截面变形,以刚性域的方法形成,并在此断面中性轴处施加表1所示的荷载。结合段钢箱梁内剪力板与混凝土主从约束。2 计算结果及分析

主要计算结果详见图4~图11,其中图4~图7为钢箱梁的应力分布云图,图8~图11为混凝土箱梁的应力分布云图,图4~图11中应力单位为MPa ,以拉应力为正,压应力为负,应力云图中MN

标识处

为最小应力处,MX 标识处为最大应力处。

211 钢箱梁应力分布

从图4~图7可以看出,x 轴方向正应力最大值发生在工况2MX 标识处,为161135MPa (图4),z 轴方向正应力最小值发生在工况3锚垫板下预应力管道支承钢板处(图5中MN 标识处),达到-262179MPa 。主拉应力最大值发生在工况2MX 标识处,为161139MPa (

图6)。主压应力最小值发生在工况3钢

箱梁底板锚垫板下预应力管道支承钢板处(图7中MN 标识处),为-325105MPa 。

图4 工况2的x 方向应力云图 图5 工况3的z 方向应力云图 图6 工况2主拉应力云图

Fig 14 S tress nephogram in x Fig 15 S tress nephogram in z

Fig 16 Principal tension stress direction under case 2 direction under case 3 nephogram under case 2

图7 工况3主压应力云图

Fig 17 Principal com pression stress nephogram under case 3

总的来说,钢箱梁绝大部分应力值都在规范允许

值(-200~200MPa )以内,有少数应力超过此范围的点都处于锚垫板下预应力管道支承钢板处,而且高应力区域面积较小,整体上对结构的使用影响不大。为改善结构的受力状况,建议加厚预应力管道支承钢板厚度。

212 混凝土箱梁应力分布

由图8~图11的应力云图可知,y 轴正应力最大值发生在工况4混凝土箱梁结合面底板折角处(图8中MX 标识处),达到221702MPa ;z 轴正应力最小值发生在工况2混凝土箱梁结合面底板折角处(图9中

图8 工况4的y 方向应力云图 图9 工况2的z 方向应力云图 图10 工况1主拉应力云图

Fig 18 S tress nephogram in y Fig 19 S tress nephogram in z Fig 110 Principal tension stress

direction under case 4 direction under case 2 nephogram under case 1

MN 标识处),为-521236MPa ;主拉应力最大值发生

在工况1混凝土箱梁结合面底板内折角处(图10中MX 标识处),为35136MPa ;主压应力最小值发生在工况2混凝土箱梁结合面底板内折角处(图11中MN

1

01第8期 王军文,等:石板坡长江大桥钢混结合段局部应力分析

图11 工况2主压应力云图

Fig111 Principal com pression stress nephogram under case2

标识处),达到-58187MPa。

总的来说,混凝土箱梁绝大部分应力值都在-25~3MPa之间,有少数应力超过规范允许值的点都处于混凝土箱梁结合面底板、顶板折角处或翼缘处,而且高应力区域面积较小,整体上对结构使用影响不大,但仍建议在此段混凝土中掺入适量抗拉纤维,并注意构造处理,防止混凝土的开裂,改善结构的受力状况。

3 结语

(1)在钢混结合段内,结构总体受力合理,除钢箱梁锚垫板下预应力管道支承钢板以及与混凝土箱梁结合面折角处存在应力集中现象、部分拉应力超出混凝土的抗拉强度外,结构内部应力满足设计要求。

(2)对钢箱梁内预应力引起的局部应力现象,建议加厚钢箱梁内预应力管道支承钢板的厚度,降低应力集中程度,提高结构的使用性能。

(3)鉴于此类桥梁的钢混结合段构造受力都很复杂,建议在此部分的混凝土箱梁采用钢纤维混凝土作为加强措施。

参考文献:

[1] 美国ANSY S公司北京办事处编1ANSY S用户手册[M]1北京:

ANSY S中国,19981

[2] 许惟国,何广汉1连续刚构锚固区局部应力的研究[J]1西南

交通大学学报,2004,39(3):371-3741

[3] 郑振飞,徐燕,陈宝春1深圳北站大桥拱墩固结点局部应力分

析[J]1中国公路学报,2000,13(2):69-721

[4] 张勇,张哲,李明1琴桥桥塔拉索锚下锚固区局部应力分析

[J]1公路交通科技,2005,22(4):72-751

[5] 王军文,倪章军,宋晓东,等1石板坡大桥钢箱梁车载作用下

局部应力分析[J]1石家庄铁道学院学报,2007,20(1):6-

91

[6] 王军文,宋晓东,张文学,等1石板坡大桥墩梁固结点局部应

力分析[J]1国防交通工程与技术,2007,5(1):30-331 [7] 郭丰哲,钱永久,李贞新1预应力混凝土连续刚构桥合龙段底

板崩裂原因分析[J]1公路交通科技,2005,22(10):68-

701

[8] 王军文,李建中,孙峻岭1石板坡长江大桥混凝土收缩与徐变

效应分析[J]1石家庄铁道学院学报,2006,20(3):6-101 [9] JTG D62Ο2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范

[S]1

[10]C JJ77Ο98,城市桥梁设计荷载标准[S]1

(上接第91页)

参考文献:

[1] 交通部西部交通建设科技项目可行性研究报告[R]120031

[2] 罗旗帜,吴幼明1薄壁箱梁剪力滞理论的评述和展望[J]1佛

山科学技术学院学报(自然科学版),2001,19(3):29-351 [3] 罗旗帜,俞建立1钢筋混凝土连续箱梁桥翼板横向裂缝问题

[J]1桥梁建设,1997,17(6):41-451

[4] 周若来,沈成武1某高速公路跨线桥裂缝成因分析[J]1武汉

理工大学学报,2003,27(1):84-861

[5] 郑振,谷音1大悬臂变截面箱梁剪力滞效应分析[J]1福州大

学学报(自然科学版),2001,29(2):62-651

[6] E VANS H R,AH M AD M K,K RISTEK V1Shear lag in com posite box

girders of com plex cross section[J]1Journal C onstructional S teal Re2 search,1993,24(3):193-1981[7] 王雷,胡玉昆1扁平宽箱梁剪力滞计算分析[J]1公路与汽

运,2005(3):95-971

[8] 唐怀平,唐达培1大跨径连续刚构箱梁剪力滞效应分析[J]1

西南交通大学学报,2001,31(6):617-6191

[9] 张立明1高墩大跨弯桥剪力滞特性分析[D]1北京:北京工业

大学,20041

[10]余华,吴定俊1V型刚构组合拱桥剪力滞分析[J]1公路交通

科技,2005,22(3):70-731

[11]冯威,赵煜1小半径大曲率连续弯钢箱梁桥受力性能研究[J]1

公路交通科技,2007,24(2):84-871

[12]万臻,李乔1现代斜拉桥不同截面形式的剪力滞效应分析[J]1

公路交通科技,2007,24(2):61-641

[13]郑艳,车树汶1连续刚构箱梁桥的剪力滞效应分析[J]1公路

交通科技,2007,24(3):72-761

201 公 路 交 通 科 技 第24卷

桩身应力测试分析报告

精心整理第一章工程概况

根据**院提供的岩土工程勘察报告,该场地工程地质条件如下:

三、检测桩位示意图 四、钢筋应力计在桩身埋设位置示意图 钢筋应力计在各试桩中位置示意图

二、测试设备及钢筋测力计的埋设 1、每桩钢筋应力计设置在各土层交界面处,每一个截面设2只钢筋测力计(基本呈180°对称布置),各钢筋应力计埋设截面的平、剖面图如前图; 2、JTM-V1000振弦式钢筋应力计采用焊接法固定在钢筋笼主筋上,并与桩身纵轴线平行;

3、连接在应力计的电缆线用柔性材料保护,绑扎在钢筋笼内侧并 引至地面; 4、所有应力计均用明显标记编号; 5、仪器设备:检测仪器设备采用JTM-V1000振弦式钢筋应力计、JTM-V10B 型频率读数仪、集线箱等组成。 三、测试原理 1位2ε c1j = εεs1j 3E cj 、E sj —砼弹性模量、钢筋弹性模量[E s 取2.0×108(kPa)] A cj 、A sj —同一截面处砼面积、钢筋总面积。 εcj 、εsj —同一截面处砼与钢筋的应变 4、钢筋应力计受力的计算公式: ) 2()(' 2 02 ----------------??=-?=Si Sij S i ij Sij A E F F k P ε

式中: P Sij —第i 量测截面处在j 级荷载下应力计所受轴向力(kN ) F ij —第i 量测截面处在j 级荷载下应力计的实测频率值(Hz) F i0—i 截面处钢筋应力计的初始频率值(Hz ) K A si ’—56f ij P ij —i A i 12、弦式钢筋应力计宜放在两种不同性质土层的界面处,以测量桩在不同土层中的分层摩阻力。在地面处(或以上)应设置一个测量断面作为钢筋应力计传感器标定断面。钢筋应力计埋设断面距桩顶和桩底的距离不宜小于1倍桩径。在同一断面处对称设置2个钢筋应力计。钢筋计应按主筋直径大小选择。仪器的可测频率范围应大于桩在最大加载时的频率的1.2倍; 3、使用前应对钢筋计逐个标定,得出压力(拉力)与频率之间的关系。带有接长 ) 3()(' -------------------------?= Si S Sij Sij A E P ε

局部应力应变分析法

1.局部应力应变分析法、名义应力疲劳设计法、疲劳可靠性设计法、损伤容限设计法 2.磨损、腐蚀、断裂 3.交变应力水平低、脆性断裂、损伤积累过程、断口在宏观和微观上有特征 4.表面应力水平比内部高、表面晶体束缚少,易发生滑移、表面易发生环境介质腐蚀、表面的加工痕迹或划痕会降低零件疲劳强度 5.材料在循环应力、应变作用下,某点或某些点发生局部永久性结构变形,在经过一定循环次数后产生裂纹或发生断裂的过程。 6.外加应力水平和标准试样疲劳寿命之间关系的曲线 7.疲劳寿命无穷大时的中值疲劳强度 8.在各级应力水平下的疲劳寿命分布曲线上可靠度相等的点连成曲线就能得到给定可靠度的一组SN曲线 9.理论应力:局部应力与名义应力的比值Kt=6t/6n 10.在应力集中和终加工相同的情况下,尺寸为d的零件的极限寿命与标准直径试样的极限寿命的比值 11.史密斯图、海夫图、等寿命图(相同寿命时在不同应力下的疲劳极限间关系的线图) 12.线性积累损伤理论: 13.载荷随时间变化的历程应力随时间变化的历程 14.零件的疲劳破损都是从应变集中部位最大局部应变处开始的 裂纹萌生以前,一般都会产生塑性变形 塑性变形是裂纹萌生和扩展的先决条件 零件的疲劳强度和寿命由应变集中部位的最大局部应力应变决定 15参数应力(名义应力)应变(局部应变) 特征应力疲劳应变疲劳 范围104-105-5*106 103-104-105 寿命总寿命裂纹形成寿命 曲线SN曲线古德曼曲线EN曲线,循环应力应变曲线 变形弹性变形应力应变成正比塑性变形较大 16真实应力 17材料在循环载荷作用下的应力应变响应循环应力应变曲线 18循环硬化:应力幅6a为常数,应变幅Ea随着循环次数增加而减少,最后趋于稳定 循环软化:应变幅Ea为常数,应力幅6a随着循环次数增加而逐渐减少 19.漫森四点:应变寿命曲线的弹性线上取2点,塑性线上取2点,通用斜率法 20.雨流法:Y方向为时间,X方向为应力大小 21.在循环加载作用下应力应变响应称为循环应力应变曲线 在循环加载作用下应力应变轨迹线称为应力应变迟滞回线 件加载拉伸到A卸载到O加载压缩到B加载拉伸到C(与A重合)形成的环线 22.损伤容限设计:以断裂力学理论为基础 以无损检测技术和断裂韧性与疲劳裂纹扩展速率的测定技术为手段 以有初始缺陷的寿命估算为中心 以断裂控制为保障 确保零件在使用期内能够安全使用的一种疲劳计算方法 23.应力强度因子:K是度量裂纹端部应力场强弱程度的一个参数 24.断裂韧度:应力强度因子的临界值,发生脆断时的应力强度因子。 25.性能、可靠性(规定条件规定时间完成规定功能)、维修性指标(规定条件时间程序方法恢复到规定状态) 26.广义可靠性=狭义可靠性(不可维修产品的可靠性)+可维修性 27.故障和失效(产品不能完成其规定功能的状态) 28.可靠度(规定条件时间完成规定功能的概率)

重庆主城各大桥

重庆主城各大桥 重庆嘉陵江大桥(渝中区菜园坝、牛角沱往江北区华新街、观音桥)跨嘉陵江 重庆嘉陵江大桥位于渝中区上清寺和江北区之间,名为牛角沱嘉陵江大桥,是重庆主城首座城市大桥,1958年12月开工,1966年1月竣工。总长600.56米,宽21.5米。 桥型结构主桥为铆合钢桁架双悬臂桥,引桥为钢筋混凝土T型梁。三分之二的桥身为钢材,三分之一的桥身为钢筋混凝土。牛角沱嘉陵江大桥的建成通车前后历经8年时间.重庆人克服了苏联专家撤走,克服了三年自然灾害等各方面的艰难困苦,才建成了这座大桥。 2002年1月,重庆与澳门的友谊之桥“渝澳大桥”建成通车,距牛角沱嘉陵江大桥约200米左右,被称为“姊妹桥”。同时,牛角沱嘉陵江大桥改为单向通行,仅供渝中区往江北区;从江北区往渝中区,则走渝澳大桥。 渝澳大桥(江北区观音桥、华新街往渝中区牛角沱、菜园坝、两路口)跨嘉陵江 渝澳大桥位于重庆市渝中区与江北区之间的嘉陵江上;是重庆与澳门的友谊之桥。为迎接澳门回归,于1999年12月16日奠基,一期工程于2001年年底建成通车。复线桥由主桥、主引桥、左、右引桥、牛角沱匝道桥、北引道五部分组成。 重庆渝澳大桥南起渝中区牛角沱,北接江北区董家溪,位于嘉陵江牛角沱大桥上游200米,与嘉陵江牛角沱大桥组成单向过江桥梁。桥型为预应力混凝土连续刚构桥。全桥长1458.312米,主跨160米,主桥跨径组合:96米+160 米+96米,引桥为斜腹板预应力混凝土连续梁桥,长1106.312米。主桥宽17.5米。车行道16米,检修道2×0.75米,北主引桥宽17.5至25.75米,左右引桥宽13米。桥下通航净高28米,桥面标高220.39米。总投资10亿元人民币。1999年12月16日开工,2002年1月11日竣工。 菜园坝长江大桥(南岸区与渝中区)跨长江 我国在重庆建设一座世界级大桥---重庆菜园坝长江大桥,位于重庆两路口到南坪之间大江之上。2003年2月5日正式开工。2007年10月29日下午通车重庆菜园坝长江大桥(又名珊瑚长江大桥),是目前国内最大的公共交通和 城市轻轨两用大跨径拱桥,主跨420米,为中国第二大跨度拱桥,钢结构总重18000吨。该桥结构形式采用中承式无推力钢管混凝土系杆拱桥,是集钢管拱、钢箱梁、钢桁梁各种新型桥梁结构形式和科技成果于一身的现代化桥梁,这种结构形式不仅在我国绝无仅有,而且在世界桥梁中也具有独特的地位。 菜园坝长江大桥创下了三项世界第一:钢箱拱梁跨距420米,为世界第一长;是世界第一座公路轻轨两用城市大桥;也是世界第一座采用缆索吊机安装

基于元ANS的压力容器应力分析报告

压力容器分析报告

目录 1 设计分析依据 0 1.1 设计参数 0 1.2 计算及评定条件 0 1.3 材料性能参数 0 2 结构有限元分析 (1) 2.1 理论基础 (1) 2.2 有限元模型 (1) 2.3 划分网格 (1) 2.4 边界条件 (2) 3 应力分析及评定 (2) 3.1 应力分析 (2) 3.2 应力强度校核 (2) 4 分析结论 (3) 4.1 上封头接头外侧 (4) 4.2 上封头接头内侧 (5) 4.3 上封头壁厚 (7) 4.4 筒体上 (9) 4.5 筒体左 (10) 4.6 下封头接着外侧 (12) 4.7 下封头壁厚 (14)

1 设计分析依据 (1)压力容器安全技术监察规程 (2)JB4732-1995 《钢制压力容器-分析设计标准》-2005确认版 1.1 设计参数 表1 设备基本设计参数 1.2 计算及评定条件 (1)静强度计算条件 表2 设备载荷参数 载荷进行计算,故采用设计载荷进行强度分析结果是偏安全的。 1.3 材料性能参数 材料性能参数见表3,其中弹性模型取自JB4732-95表G-5,泊松比根据JB4732-95的公式(5-1)计算得到,设计应力强度分别根据JB4732-95的表6-2、表6-4、表6-6确定。 表3 材料性能参数性能

2 结构有限元分析 2.1 理论基础 传统的压力容器标准与规范,一般属于“常规设计”,以弹性失效准则为理论基础,由材料力学方法或经验得到较为简单的适合于工程应用的计算公式,求出容器在载荷作用下的最大主应力,将其限制在许用值以内,即可确认容器的壁厚。对容器局部区域的应力、高应力区的应力不做精细计算,以具体的结构形式限制,在计算公式中引入适当的系数或降低许用应力等方法予以控制,这是一种以弹性失效准则为基础,按最大主应力理论,以长期实践经验为依据而建立的一类标准。 塑性理论指出,由于弹性应力分析求得的各类名义应力对结构破坏的危险性是不同的,随着工艺条件的苛刻和容器的大型化,常规设计标准已经不能满足要求,尤其是在应力集中区域。若不考虑应力集中而只按照简化公式进行设计,不是为安全而过分浪费材料就是安全系数不够。基于各方面的考虑,产生了“分析设计”这种理念。采用以极限载荷、安定载荷和疲劳寿命为界限的“塑性失效”与“弹性失效”相结合的“弹塑性失效”准则,要求对容器所需部位的应力做详细的分析,根据产生应力的原因及应力是否有自限性,分为三类共五种,即一次总体薄膜应力( Pm) 、一次局部薄膜应力( Pc) 、一次弯曲应力( Pb) 、二次应力( Q) 和峰值应力( F) 。 对于压力容器的应力分析,重要的是得到应力沿壁厚的分布规律及大小,可采用沿壁厚方向的“校核线”来代替校核截面。而基于弹性力学理论的有限元分析方法,是一种对结构进行离散化后再求解的方法,为了获得所选“校核线”上的应力分布规律及大小,就必须对节点上的应力值进行后处理,即应力分类,根据对所选“校核线”上的应力进行分类,得出各类应力的值,若满足强度要求,则所设计容器是安全的。 按照JB4732-1995进行分析,整个计算采用ANSYS13.0软件,建立有限元模型,对设备进行强度应力分析。 2.2 有限元模型 由于主要关心容器开孔处的应力分布规律及大小,为减少计算量,只取开孔处作为分析对象,且取其中较为关心的大孔进行分析校核。分析设计所用的几何模型如图1所示。在上下封头和筒体之间存在不连续的壁厚,由于差距和影响量较小,此处统一采用上下封头的设计厚度。 图1 压力容器模型 2.3 划分网格 在结构的应力分析中,采用ANSYS13.0中的solid187单元进行六面体划分,如图2所示。图3~图5

下承式钢箱系杆拱桥拱脚局部受力分析

下承式钢箱系杆拱桥拱脚局部受力分析 叶梅新,李一可 (中南大学土木建筑学院,湖南长沙410075) 摘 要:采用大型通用有限元软件ANS YS ,运用有限元两步分析法,针对正在设计中的客运专线下 承式钢箱系杆拱桥拱脚局部结构的局部应力分布特征及其传力特性,对该拱脚的结构构造及其细节的合理性做出了对比分析和综合评价。 关键词:下承式钢箱系杆拱;拱脚;有限元;应力中图分类号:U441 文献标识码:A 文章编号:1004—5716(2007)07—0165—05 1 概述 本文所述设计中客运专线下承式钢箱系杆拱桥,矢跨比为1/4.67,拱肋中心距16m ,拱轴线型采用二次抛物线;拱肋结构采用双肋平行变截面钢箱,钢箱截面宽为2m ,高 拱脚处为4.5m ,拱顶处3m ,中间截面高按内线直插;桥面系采用纵横梁与混凝土板半结合结构体系。混凝土板宽13.4m ,厚30cm ,全桥共设4片纵梁,19根横梁,2×15根吊杆,5根横撑。全桥轮廓尺寸见图1 。 图1 全桥轮廓图 ②钢丝直径不均、偏小。 (3)回缩: ①夹片应力不足。②夹片纹路纹理过浅。③夹片外壁及锚环内壁光洁度不足,摩擦力过大,导致挤压力不足。5 影响因素 影响钢绞线与锚具锚固效果的因素有以下几种:(1)锥面倾角α。在一定的范围内,α越小,挤压力越大。 (2)摩擦系数f 。锚环与夹片之间的摩擦力对锚环起反作用,保持接触面光滑可提高锚固性能。 (3)钢绞线与夹片的硬度。合理确定两者的相对硬度是维持咬合力的基础。 (4)夹片内螺纹。合理设计夹片内螺纹的几何尺寸,并在生产中保持其均匀性,有利于提高锚固性能,在 充分考虑锚环与夹片强度的前提下,控制与调整以上因素对设计和施工都具有十分重要的意义。6 预防措施 (1)保持预应力管道的顺畅,减少摩阻力。 (2)选用质量合格的锚具,使用前检查并剔除不合格的锚具和夹片。 (3)若锚环与夹片接触面较粗糙,涂抹黄油。7 结束语 通过对预应力施工过程中出现断丝、滑丝、回缩等故障原因的分析,及时地采取了相应的处理措施,为优质、高效地完成江溪塔大桥的施工提供保障。 参考文献: [1] 邵容光.结构设计原理[M ].人民交通出版社.[2] 范立础.桥梁工程[M ].人民交通出版社.

压力容器应力分析报告模板

目录 前言 (3) 1 设计参数 (4) 1.1 基本设计参数 (4) 1.2 设备简图 (5) 1.3 管口载荷参数 (6) 1.4 主要材料参数 (7) 2 分析步骤 (7) 2.1 主体受压元件 (8) 2.2 上封头组件 (9) 2.3 下锥壳组件 (16) 2.4 容器法兰 (21) 3 分析结果及应力评定 (23) 3.1 上封头组件 (23) 3.2 下锥壳组件 (28) 4 疲劳评定 (32) 4.1 交变载荷状态下应力分布云图 (32) 4.2 疲劳评定 (34) 5 结论 (36)

前言 本分析报告仅适用于xxxx,分析采用ANSYS软件,材料、应力分类及 评定按JB4732-1995《钢制压力容器—分析设计标准》(2005年确认)执行。 本分析报告中所有分析模型均取自“XXX”施工图(图号:XXXX)。 模型结构为连续结构,要求模型中所对应的焊接接头结构为全熔透结 构形式。 说明: 1、风载荷及地震载荷引起的应力强度变化很小,可不考虑; 2、S IV应由操作载荷计算得到,本分析报告按设计载荷计算求得,结果偏于保守(安全); 3、S IV控制值3S m t中的S m t应取工作载荷中最高、最低温度下的平均值,本分析报告中S m t按设计温度下取值,结果偏于保守(安全); 4、筒体和椭圆封头厚度在2.1节按JB4732第7章的公式计算,所以在 应力分析部分S I值不必再评定; 5、水压试验时容器任何点的液柱静压力未超过试验压力的6%,该容 器可不进行水压试验时的强度校核;水压试验次数(20次)远小于正常操 作时的设计循环次数(4.4×106),因此可省略水压试验的疲劳分析评定。

重庆石板坡长江复线桥施工技术总结

重庆石板坡长江大桥加宽改造工程(正桥) 竣工验收技术总结 第一部分工程概况 1 概况 1.1 结构概述 重庆长江大桥复线桥是并列于旧桥的新建工程,也是重庆主城区又一座非常重要的特大桥梁,同时也是南北大通道上面的拓宽改造关键工程,石板坡长江大桥旧桥为86.5+4×138.0+156.0+174.0+104.5米的8跨T型刚构桥,旧桥全宽21米,分为3米(人行道)+15米(车行道)+3米(人行道);旧桥T型刚构悬臂部分为双箱单室结构,挂孔部分为简支T梁结构,1#—5#悬臂根部梁高8米,6#、7#T根部梁高11米。复线桥位于旧桥上游,两桥中心距25米,上部结构净距5米,北接石板坡立交及石黄隧道,南接川黔公路。重庆长江大桥复线桥总体桥跨与旧桥一致,除去6号墩外,其余桥墩与旧桥一一对应。结构体系采用长联大跨径钢混组合式刚构-连续组合梁桥,桥跨布置为87.75+4×138.0+330.0+133.75米,梁总长1103.5米,单向4车道,桥面全宽19米。5、7号墩为双薄壁桥墩,1-4号墩空心薄壁单墩。所有桥墩基础采用承台与桩基形式。南岸桥台(A8)采用重力式桥台;北岸P0墩为交界墩,后接北引孔,再与北岸A0桥台相接,全

长1137.17米。 1.2 技术标准 重庆长江大桥复线桥桥跨布置为87.75+4×138.0+330.0+133.75米,梁总长1103.5米。 110350 南坪伸缩缝 混凝土箱梁8 713200钢箱梁枯水位 1080050%支座混凝土箱梁4321380013800138002435033000支座石板坡 伸缩缝 A 北引孔 1B 86501380074950

有限元分析报告样本

《有限元分析》报告基本要求: 1. 以个人为单位完成有限元分析计算,并将计算结果上交;(不允许出现相同的分析模型,如相 同两人均为不及格) 2. 以个人为单位撰写计算分析报告; 3. 按下列模板格式完成分析报告; 4. 计算结果要求提交电子版,报告要求提交电子版和纸质版。(以上文字在报告中可删除) 《有限元分析》报告 一、问题描述 (要求:应结合图对问题进行详细描述,同时应清楚阐述所研究问题的受力状况和约束情况。图应清楚、明晰,且有必要的尺寸数据。) 一个平面刚架右端固定,在左端施加一个y 方向的-3000N 的力P1,中间施加一个Y 方向的-1000N 的力P2,试以静力来分析,求解各接点的位移。已知组成刚架的各梁除梁长外,其余的几何特性相同。 横截面积:A=0.0072 m2 横截高度:H=0.42m 惯性矩:I=0.0021028m4x 弹性模量: E=2.06x10n/ m2/ 泊松比:u=0.3 二、数学模型 (要求:针对问题描述给出相应的数学模型,应包含示意图,示意图中应有必要的尺寸数据;如进行了简化等处理,此处还应给出文字说明。) (此图仅为例题)

三、有限元建模(具体步骤以自己实际分析过程为主,需截图操作过程) 用ANSYS 分析平面刚架 1.设定分析模块 选择菜单路径:MainMenu—preference 弹出“PRreferences for GUI Filtering”对话框,如图示,在对话框中选取:Structural”,单击[OK]按钮,完成选择。 2.选择单元类型并定义单元的实常数 (1)新建单元类型并定 (2)定义单元的实常数在”Real Constants for BEAM3”对话框的AREA中输入“0。0072”在IZZ 中输入“0。0002108”,在HEIGHT中输入“0.42”。其他的3个常数不定义。单击[OK]按 钮,完成选择 3.定义材料属性 在”Define Material Model Behavier”对话框的”Material Models Available”中,依次双击“Structural→Linear→Elastic→Isotropic”如图

拱桥局部应力分析报告

目录 1工程概况 (2) 2分析方法 (4) 2.1受力特点 (4) 2.2分析方法 (4) 2.3分析软件 (4) 3计算模型 (4) 3.1整体杆系分析模型 (4) 3.2局部实体分析模型 (4) 3.3边界荷载 (5) 3.4边界位移约束 (6) 3.5工况组合 (6) 4主要计算结果 (6) 4.1主拱座主拉应力云图 (6) 4.2主拱座主压应力云图 (8) 4.3主拉应力等值面图 (9) 4.4横向正应力图 (9) 4.5纵向正应力图 (11) 4.6预埋板及钢管范梅塞斯应力云图 (12) 5结论及建议 (22)

1.工程概况主桥立面图如下:

图1-1 主桥立面图 2

2.分析方法 2.1 受力特点 11号、12号主桥中间主墩区域从构造角度来看,该处不仅是主跨两幅拱肋共同作用处,也是边跨两幅拱肋共同作用处,其上还承受着立柱的作用。因此该处构造复杂,是设计的关键部位。从受力角度来看,拱肋产生的巨大推力,都要通过主拱座传递给承台。综合以上因素,由于该处构造的复杂性导致受力的复杂性,并且容易产生局部应力集中,因此对主拱座的应力分布状况和应力大小进行计算分析是十分必要的。 2.2 分析方法 由于拱脚处结构构造复杂,采用考虑了剪切变形的三维Timoshenko梁单元也无法对其受力状况进行准确和仔细的模拟,因此需要采用空间实体有限元进行分析才能得到较真实的结构受力状态和应力分布。具体分析方法为建立局部模型,利用圣维南原理通过整体模型的分析结果来设置适当的边界条件以反映结构真实的受力状况。 2.3 分析软件 采用midas FEA,midas Civil。

菜园坝大桥工程简介

重庆菜园坝长江大桥工程资料 一、工程简介 一、工程名称 重庆菜园坝长江大桥工程 二、工程建设必要性及意义 2.1建设的必要性 重庆市直辖以后,随着国发经济持续健康的发展,主城区道路状况存在以下几个方面的问题:如道路结构的失衡、道路容量不足、交通阻塞点多、主城区中心道路扩容余地不大、缺乏相应配套的道路设施、因道路坡度较大而影响车辆运行的舒适度及安全性、交通流量的运行分配及交通方式单一等。现有的石板坡长江大桥是连接渝中区、江北区、南岸区的主要交通动脉,设计流量仅为30000辆/日,而目前实测流量为75000辆/日,其服务水平太低,已经成为渝中区和南岸区对外交通的瓶颈。在菜园坝地区修建一座长江大桥,分担从渝澳大桥至长江大桥以南地区的车流量,彻底解决渝中区、江北区、南岸区、巴南区等区域的交通拥挤问题,并籍此有效地带动沿线地区的经济发展,越加显得迫切和必要。 2.2工程建设的意义 该项目作为城市发展所必需的市政工程,属于社会公益性项目,是政府为民办实事的工程之一。建成后对于实现“半小时主城”目标、改善投资环境、塑造长江上游经济中心城市的形象等有着重大的社会效益和经济效益。 1)改善了城市交通条件。菜园坝大桥北岸为渝中区的繁华商业区及重要交通枢纽,南岸为我市的经济技术开发区,两岸建成的交通道路网较发达,通过本

项目建设,可将两岸路网连为一体,改善了城市的交通条件。 2)本项目的建成将带动渝中区、南岸区和江北区的建设和发展,促进土地资源的开发利用(特别是铜元局片区),带动第二、第三产业的发展,为社会提供更多的就业机会,发挥更大的经济和社会效益。 3)项目的建成将使周边居民的生活质量和生活水平得到提高。 4)该项目的建成将带动渝中区、南岸区和江北区以及整个重庆市旅游资源及相关产业的进一步发展。 三、工程简介 3.1工程城市交通地位 重庆菜园坝长江大桥工程是1996年国务院批准的重庆总体规划中的主城区的一座特大桥梁,同时也是主城区规划中又一条南北大通道上的关键工程。工程起于渝中区两路口富安百货大厦前面的中山三路,经建新坡、外滩商城、长江滨江路及珊瑚公园,然后跨越长江,到达南岸苏家坝油库,经苏家坝立交以隧道穿越电子部24所、26所,隧道出口交汇于南城立交,过南城立交后沿大石路继续南行,最后到达路线终点大石路立交。该工程与起于江北五里店、经黄花园大桥、石黄隧道、石板坡长江大桥止于南坪四公里的另一南北大道形成主城区两条平行的南北大通道。 3.2工程建设规模 菜园坝大桥工程主线按城市主干道Ⅰ级设计,双向6车道,设计行车速度60km/h。工程主要包括菜园坝大桥正桥、菜园坝立交、苏家坝立交、南城隧道、南城立交及海铜路改造及附属工程。主线全长4.0km,概算投资约21亿元人民币。 3.3工程主要技术标准 1)道路等级主线城市主干道Ⅰ级

球罐应力分析报告模板

XXX球罐应力分析报告 设备名称:XXX球罐 设备位号:XXX 应力分析报告

目录 1基本设计参数 (4) 2计算数据 (6) 2.1 计算条件 (6) 2.2材料性能数据 (7) 3主要受压元件计算 (8) 4整体结构分析计算 (9) 4.1 力学模型和有限元模型 (9) 4.2 载荷工况分析 (11) 4.3 载荷边界条件 (12) 4.4 位移边界条件 (15) 4.5 应力强度分布云图及路径选取 (15) 4.6 应力线性化及强度评定 (20) 4.7 整体结构强度评定汇总 (33) 5局部结构分析计算 (34) 5.1 人孔与接管N1/N4局部结构分析 (34) 5.1.1 力学模型和有限元模型 (34) 5.1.2载荷边界条件 (36) 5.1.3位移边界条件 (38) 5.1.4应力分布云图及路径选取 (39) 5.1.5 应力线性化及强度评定 (40) 5.1.6 人孔与接管N1/N4应力线性化及强度评定 (48) 5.2 人孔与接管V1/K3/K4局部结构分析 (48) 5.2.1 力学模型和有限元模型 (48) 5.2.2载荷边界条件 (51) 5.2.3位移边界条件 (53) 5.2.4应力分布云图及路径选取 (54) 5.2.5 应力线性化及强度评定 (55)

5.2.6 人孔与接管V1/K3/K4应力线性化及强度评定 (63) 5.3 人孔与接管K1/K2局部结构分析 (63) 5.3.1 力学模型和有限元模型 (63) 5.3.2载荷边界条件 (66) 5.3.3位移边界条件 (68) 5.3.4应力分布云图及路径选取 (69) 5.3.5 应力线性化及强度评定 (70) 5.3.6 人孔与接管K1/K2应力线性化及强度评定 (78) 5.4 人孔与接管N2局部结构分析 (78) 5.4.1 力学模型和有限元模型 (78) 5.4.2载荷边界条件 (81) 5.4.3位移边界条件 (83) 5.4.4应力分布云图及路径选取 (84) 5.4.5 应力线性化及强度评定 (85) 5.4.6 人孔与接管N2应力线性化及强度评定 (93) 5.5 人孔与接管N5局部结构分析 (93) 5.5.1 力学模型和有限元模型 (93) 5.5.2载荷边界条件 (96) 5.5.3位移边界条件 (99) 5.5.4应力分布云图及路径选取 (100) 5.5.5 应力线性化及强度评定 (101) 5.5.6 人孔与接管N5应力线性化及强度评定 (109) 6结论 (109) 附录 (109) 球罐SW6计算文件

ANSYS基础教程——应力分析报告

ANSYS基础教程——应力分析 关键字:ANSYS 应力分析 ANSYS教程 信息化调查找茬投稿收藏评论好文推荐打印社区分享 应力分析是用来描述包括应力和应变在的结果量分析的通用术语,也就是结构分析,应力分析包括如下几个类型:静态分析瞬态动力分析、模态分析谱分析、谐响应分析显示动力学,本文主要是以线性静态分析为例来描述分析,主要容有:分析步骤、几何建模、网格划分。 应力分析概述 ·应力分析是用来描述包括应力和应变在的结果量分析的通用术语,也就是结构分析。 ANSYS 的应力分析包括如下几个类型: ●静态分析 ●瞬态动力分析 ●模态分析 ●谱分析 ●谐响应分析 ●显示动力学 本文以一个线性静态分析为例来描述分析步骤,只要掌握了这个分析步骤,很快就会作其他分析。 A. 分析步骤 每个分析包含三个主要步骤:

·前处理 –创建或输入几何模型 –对几何模型划分网格 ·求解 –施加载荷 –求解 ·后处理 –结果评价 –检查结果的正确性 ·注意!ANSYS 的主菜单也是按照前处理、求解、后处理来组织的;

·前处理器(在ANSYS中称为PREP7)提供了对程序的主要输入; ·前处理的主要功能是生成有限元模型,主要包括节点、单元和材料属性等的定义。也可以使用前处理器PREP7 施加载荷。 ·通常先定义分析对象的几何模型。 ·典型方法是用实体模型模拟几何模型。 –以CAD-类型的数学描述定义结构的几何模型。 –可能是实体或表面,这取决于分析对象的模型。 B. 几何模型 ·典型的实体模型是由体、面、线和关键点组成的。 –体由面围成,用来描述实体物体。 –面由线围成,用来描述物体的表面或者块、壳等。 –线由关键点组成,用来描述物体的边。 –关键点是三维空间的位置,用来描述物体的顶点。

天然气管道穿孔局部应力应变分析

天然气管道穿孔局部应力应变分析 发表时间:2020-03-24T09:49:13.023Z 来源:《文化时代》2020年1期作者:张益 [导读] 本文主要以X70天然气管道为研究对象,针对穿孔管道的局部力学特性进行分析,通过模拟针对穿孔管道的局部等效应力和塑性应变分布状况进行分析。 中国石油天然气管道公司中原输油气分公司山东省德州市 253000 摘要:本文主要以X70天然气管道为研究对象,针对穿孔管道的局部力学特性进行分析,通过模拟针对穿孔管道的局部等效应力和塑性应变分布状况进行分析。 关键词:天然气管道;穿孔;局部应力;应变 引言 天然气是一种高效的清洁能源,目前在生产生活中的应用非常广泛,而管道运输是天然气输送的主要方式,这种推广方式具有安全、高效的特征。天然气管道在长期运行过程中不可避免的会受到腐蚀作用影响,腐蚀深度不断增加会最终导致天然气管道出现穿孔现象,进而引发天然气泄漏,造成不可挽回的后果。 1 天然气管道穿孔模型 1.1穿孔实验模型 天然气管道在出现腐蚀现象后,随着时间的不断推移,发生腐蚀的位置会逐渐扩散,最终会形成穿孔。本次实验中选择的天然气穿孔管道内壁直径达到20mm,外壁直径为6mm[1]。 1.2穿孔有限元模型 以上述天然气穿孔管道模型为基础,充分利用Solid185单元来建立起从内向外以及从外向内两种穿孔管道模型,将管道利用自由网格进行划分,并针对发生穿孔位置附近的管道进行网格加密,并在此基础上对网格质量进行多次性的改善。 1.3材料模型 本次研究中主要选取了X70管线钢天然气管道为模型,这种天然气管道材质本身的弹性模量达到了210Gpa,柏松比达到0.3。该管材具备了一定的连续屈服特征,而且没有明显的屈服平台,针对建立模型进行多线推动强化,以此来描述管道本身的弹塑性[2]。 2 内压对最大应力-应变的影响最大 2.1 应力-应变随内压变化分析 为了能够针对天然气管道穿孔在不同的压力状况下局部位置的应力以及应变分布状况进行全面分析。针对天然气管道内壁施加了一个压力为25.0MPa的内压,与此同时设置了50个子部,也就是说,每一个子部增加表示内压升高了0.5MPa,针对每一个子部的最终计算结果进行详细统计之后就能够最终得出不同压力状况下天然气管道的应力-应变分布状况。在针对天然气管道穿孔局部最大等效应力、塑性应变变化趋势进行分析,为了能够对其变化状况进行更加清晰的展示,以16.0MPa为基点将所有应变数据划分成两组,并分别绘制曲线。 针对最终绘制出的曲线进行分析后可以知道,在最大等效应力、塑性应变变化方面内外穿孔相似度非常高,当内压上升到5.0MPa的情况下,最大应力增长趋势趋于缓慢。而与穿孔位置距离较远的位置开始出现塑性应变时,内压达到了16.0MPa,而此时,天然气管道发生穿孔的位置,最大应力、应变增长速度开始明显变大。 之所以出现这种现象是因为只有穿孔位置周围的天然气管道进入了塑性区,其他部分天然气管道管壁仍然处在弹性阶段,而天然气管道的弹性性能对塑性区塑性流动会产生一定的限制作用,导致塑性区实际产生的应变并不明显,而随着整个管道大部分位置进入塑性区之后,穿孔位置附近实际产生的塑性流动受到了限制作用也逐渐减小,在此基础上使得应变出现了明显增加现象。 随着内压的进一步增加,达到19.5MPa的时候,穿孔位置的最大应力达到了极限强度,因此开始逐渐趋于稳定。内压进一步增长到20.0MPa的情况下,内外穿孔位置附近最大塑性硬件呈现出指数倍的增长,在这种情况下天然气管道非常容易出现开裂现象。而管道穿孔之后,内压与正常运行压力相比较要小很多,因此要想达到20.0MPa比较困难,因此常温状态下通常不会出现开裂问题。 2.2 应力应变云图分析 在针对不同压力条件下穿孔局部应力应变云图技术分析可以知道,在穿孔位置的外壁边缘出现了应力-应变最大值,而且在天然气管道的径向方向上分布着较大的应力-应变。 当天然气管道内压达到16.0MPa的情况下,整个天然气管壁开始出现屈服现象,当内压进一步缓慢增加的时候,天然气管道关键部位最大应力应变出现了快速的增加现象,穿孔位置周边较大的应变分布范围也在迅速扩大;当内压达到19.0MPa的情况下,应变值超过0.026的分布范围外边缘与穿孔位置的距离已经非常远;当内压进一步增加,达到20.0MPa的时候,天然气管道的绝大部分管壁的应变值已经超过了0.026,沿着厚度方向天然气管道应变值分布在0.077~0.231和范围内[3],由此也可以知道,天然气管道的穿孔开裂首先会从关键点开始,对沿着管壁的厚度方向逐渐形成贯穿性裂纹。 3 管道各参数对最大附近应变影响分析 3.1 穿孔尺寸影响 当天然气内压在20.0MPa情况下,分析最大应变于穿孔半径的关系趋势可以发现,随着穿孔孔径的逐渐增加,最大应变值在逐渐减小,当穿孔孔径超过一定数值的时候,最大塑性应变波动呈现出复杂化。这主要是因为,当穿孔半径相对比较小的时候,仅仅在穿孔的外壁边缘位置出现最大塑性应变,而当其超过某一个数值时,发生最大塑性应变的位置也会逐渐向着中间移动,这样就导致应变值的变化更加复杂。 3.2 管道壁厚对最大塑性硬件影响 天然气管道的壁厚对管道本身承载能力的影响非常大,因此天然气管道穿孔局部应力-应变分布状况也必然会受到管道壁厚的巨大影响。针对内压为20.0MPa情况下不同管道壁厚下最大应变与和穿孔距离较远位置的应变变化趋势分析可以知道。在壁厚不断增加的情况下,穿孔局部最大促进应变会出现明显下降,而且与距离穿孔位置较远位置的管壁应变变化状况相比较,穿孔局部实际发生的最大促进应

重庆白沙沱长江铁路大桥

重庆白沙沱长江铁路大桥 重庆白沙沱长江大桥位于靠近重庆西南郊的白沙沱和江津区珞璜镇之间,是一座双线铁路桥,是继武汉长江大桥后的第二座长江大桥又名小南海大桥。 北接成渝铁路,南接川黔铁路,全长820.3m。由中铁大桥局承建。大桥共16孔,主跨为4孔80m一联下承铆接连续钢桁梁,北3孔、南9孔均为40m上承式钢板梁。修建双线桥(先单线架梁),1978年增设双线。原设计载重为中-22级,施工中下部结构同时按中-26级设计。由中铁大桥局设计施工。 重庆白沙沱长江大桥位于靠近重庆的白沙沱和江津珞璜镇之间,北接成渝铁路,南接川黔铁路,是一座双线铁路桥,修建双线桥(先单线架梁),1978年增设双线。钢桁架梁桥,全长820米,最大跨径仅80米。该桥于1958年9月10日开始施工,1959年12月10日建成通车。 位于大渡口区跳磴镇南端长江之上的白沙沱长江铁路桥,当年是仅次于武汉长江大桥的跨江桥,也是重庆市首座横跨长江的钢铁长虹。 修建大桥刻不容缓 1952年7月1日,由一零一厂提供全部钢轨的新中国首条钢铁大动脉成渝铁路建成全线通车,邓小平同志在西南局一次会议上说:“成渝路修好了,我们还应当修一座大桥把成渝铁路和川黔铁路连接起来,让四川一一重庆这段长江‘天堑’也变通途!” 从1953年开始,在重庆市境内寻找修建长江大桥桥址的工作和勘查设计等前期准备工作就开始了,最终选址在巴县小南海白沙沱和南岸江津县珞璜镇长江之间。 此时长江北岸沿江的成渝铁路和从贵州南来的川黔线赶水段已修建,但由于长江“天堑”的阻隔,火车到了江边,只好望江兴叹。重庆、四川的大批物资要运往贵州、云南、广西等地,只能到铜罐驿火车站,再由人工搬运到冬笋坝长江北岸装上轮渡,横过长江,至南岸猫儿沱港务局码头,又用人力或绞车拖上岸,再转运上川黔线赶水段的火车。同样,从南方各省运至重庆、四川的大宗货物,也要在猫儿沱港口下货,用船运过长江,在冬笋坝码头转至铜罐驿火车站的货车上。如此一上一下,车船转运,即花费大量人力物力,又效率低下,大大影响了运输能力,制约了交通的畅通,进而制约了西南地区经济的发展和社会进步。 工程巨大历史罕见 1955年9月10日。白沙沱长江大桥(当时叫“重庆长江大桥”,待20世纪70年代石板坡长江大桥建成后,“重庆长江大桥”之名移至石板坡大桥,而重庆首座长江大桥则因地处白沙沱而称“白沙沱长江大桥”)开工典礼在白沙沱对岸的珞璜长江南岸江边大桥工地举行。数百名建桥工人及当地百姓参加了开工大典。仪式简单而

某大跨度钢管混凝土拱桥拱座局部应力分析

某大跨度钢管混凝土拱桥拱座局部应力分析 摘要:拱座是钢管混凝土拱桥中受力较为复杂部位之一,本文采用两步有限元法,对某大跨钢管混凝土拱桥拱座的受力情况进行了分析,得到其应力分布规律,对应力集中部位提出了构造改进建议,给类似结构的设计和施工提供参考。 关键词:大跨度钢管混凝土拱桥;拱座;局部应力;圣维南原理;两步有限元法 中图分类号:f540.32文献标识码:a abstract: the force acting on arch abutment is complex of concrete filled steel tube arch bridge. the arch abutment of a long-span concrete filled steel tube arch bridge is analyzed based on the second-order finite element method. the stress distribution is obtained and some suggestions for design and construction are recommended. keyword: long-span concrete filled steel tube arch bridge; arch abutment; local stress; saint-venantprinciple; second-order finite element method 中图分类号:文献标识码:文章编号: 1 引言 钢管混凝土拱桥是一种造型美观,受力合理的结构形式。在近十几年间,该结构形式在我国得到迅速的发展。大跨度钢管混凝土拱

管道应力分析报告概述

管道应力分析概述 CAESARII软件介绍 CAESARII管道应力分析软件是由美国COADE公司研发的压力管道应力分析专业软件。它既可以分析计算静态分析,也可进行动态分析。CAESARII向用户提供完备的国际上的通用管道设计规范,使用方便快捷。交互式数据输入图形输出,使用户可直观查看模型(单线、线框,实体图)强大的3D计算结果图形分析功能,丰富的约束类型,对边界条件提供最广泛的支撑类型选择、膨胀节库和法兰库,并且允许用户扩展自己的库。钢结构建模,并提供多种钢结构数据库.结构模型可以同管道模型合并,统一分析膨胀节可通过标准库选取自动建模、冷紧单元/弯头,三通应力强度因子(SIF)的计算、交互式的列表编辑输入格式用户控制和选择的程序运行方式,用户可定义各种工况。 一、管道应力分析的原则 管道应力分析应保证管道在设计条件下具有足够的柔性,防止管道因热胀冷缩、管道支承或端点附加位移造成应力问题。 二、管道应力分析的主要内容 管道应力分析分为静力分析和动力分析。 静力分析包括: 1)压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算——防止塑性变形破坏; 2)管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算——防止疲劳破坏; 3)管道对设备作用力的计算——防止作用力太大,保证设备正常运行; 4)管道支吊架的受力计算——为支吊架设计提供依据; 5)管道上法兰的受力计算——防止法兰汇漏。 动力分析包括:

l)管道自振频率分析——防止管道系统共振; 2)管道强迫振动响应分析——控制管道振动及应力; 3)往复压缩机(泵)气(液)柱频率分析——防止气柱共振; 4)往复压缩机(泵)压力脉动分析——控制压力脉动值。 三、管道上可能承受的荷载 (1)重力荷载:包括管道自重、保温重、介质重和积雪重等; (2)压力荷载:压力载荷包括内压力和外压力; (3)位移荷载:位移载荷包括管道热胀冷缩位移、端点附加位移、支承沉降等; (4)风荷载; (5)地震荷载; (6)瞬变流冲击荷载:如安全阀启跳或阀门的快速启闭时的压力冲击: (7)两相流脉动荷载; (8)压力脉动荷载:如往复压缩机往复运动所产生的压力脉动; (9)机械振动荷载:如回转设备的振动。 四、管道应力分析的目的 1)为了使管道和管件内的应力不超过许用应力值; 2)为了使与管系相连的设备的管口荷载在制造商或国际规范(如 NEMA SM-23、API-610、API-6 17等)规定的许用范围内; 3)为了使与管系相连的设备管口的局部应力在 ASME Vlll的允许范围内; 4)为了计算管系中支架和约束的设计荷载;

机械零件的应力应变分析

§3-3机械零件的应力应变分析 一、拉(压)杆应力应变分析 (一)应力分析 前面应用截面法,可以求得任意截面上内力的总和,现在进一步分析横截面上的应力情况,首先研究该截面上的内力分布规律,内力是由于杆受外力后产生变形而引起的,我们首先通过实验观察杆受力后的变形现象,并根据现象做出假设和推论;然后进行理论分析,得出截面上的内力分布规律,最后 确定应力的大小和方向。 现取一等直杆,拉压变形前在其表面上画垂直于杆轴的直线和(图3-28)。拉伸变形后,发现 和仍为直线,且仍垂直于轴线,只是分别平行地移动至和。于是,我们可以作出如下假设: 直杆在轴向拉压时横截面仍保持为平面。根据这个“平面假设”可知,杆件在它的任意两个横截面之间的伸长变形是均匀的。又因材料是均匀连续的,所以杆件横截面上的内力是均匀分布的,即在横截面上各点处的正应力都相等。若杆的轴力为,横截面积为,,于是得: ???????????????????????? (3-2) 这就是拉杆横截面上正应力的计算公式。当为压力时,它同样可用 于压应力计算。规定拉应力为正,压应力为负。 例3-3? 图3-29(a)为一变截面拉压杆件,其受力情况如图示,试确定其危险截面。 解? 运用截面法求各段内力,作轴力图[图3-29(b)]: 段:????????? 段: 段:???????? 段: 根据内力计算应力,则得: 段:????????? 段:

段: 最大应力所在的截面称为危险截面。由计算可知,段和段为 危险截面。 (二)、拉(压)杆的变形 杆件受轴向拉力时,纵向尺寸要伸长,而横向尺寸将缩小;当受轴 向压力时,则纵向尺寸要缩短,而横向尺寸将增大。 设拉杆原长为,横截面面积为(图3-30)。在轴向拉力P作用下, 长度由变为,杆件在轴线方向的伸长为, 。 实验表明,工程上使用的大多数材料都有一个弹性阶段,在此阶段范围内,轴向拉压杆件的伸长或缩短量,与轴力和杆长成正比,与横截面积成反比。即,引入比例常数则得到: ??????????????????? (3-3) 这就是计算拉伸(或压缩)变形的公式,称为胡克定律。比例常数称为材料的弹性模量,它表征材料抵抗弹性变形的性质,其数值随材料的不同而异。几种常用材料的值已列入表3-1中。从公式(3-3)可以看出,乘积越大,杆件的拉伸(或压缩)变形越小,所以称为杆件的抗拉(压) 刚度。 上式改写为: 其中,而表示杆件单位长度的伸长或缩短,称为线应变(简称应变),即。是一个无 量纲的量,规定伸长为正,缩短为负。 则(3-3)式可改写为:????????????????????????????????????????????? ?????????????????????????????????????????????????????? (3-4)式(3-17)表示,在弹性范围内,正应力与线应变成正比。这一关系通常称为单向胡克定律。 杆件在拉伸(或压缩)时,横向也有变形。设拉杆原来的横向尺寸为,变形后为(图3-30),则 横向应变为: 实验指出,当应力不超过比例极限时,横向应变与轴向应变之比的绝对值是一个常数。即 称为横向变形系数或泊松比,是一个无量纲的量。和弹性模量E一样,泊松比也是材料固有的弹 性常数。 因为当杆件轴向伸长时,横向缩小;而轴向缩短时,横向增大,所以和符号是相反的。

相关文档