焊接不牢固的箱梁横梁评估

  • 高架桥上的钢梁

  • 非线性屈服检测分析

  • LUSAS证明了加固的不必要

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环绕伯明翰市的高速公路 M5 和 M6 号线从陆连线高架桥上通过。高架桥的很多跨都是支撑在钢箱盖梁上,且局部区域曾经加固过,这在 Merrison 后期版本的报告中有说明,采用传统的方法无法对结构进行评定。 Mausnsell 公司采用 LUSAS Bridge 进行了详细的非线性分析,且检验了极限状态下横梁的完好性。


*初按 BS5400 第三部分的方法进行手算的结果表明:在极限状态荷载作用下,这些箱梁的支撑横梁会屈服;且这种简化分析还揭示:横梁和竖向加紧肋见的不连续的焊缝也有屈服的倾向。用 LUSAS Bridge 进行的弹性分析证实了这一点,但更详细的材料及几何非线性分析却证明了极限状态下横梁的完好性。

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采用四节点厚壳单元模拟横梁及其附近结构的钢板,用 6 个自由度的理想弹塑性节点单元对横梁加紧肋的焊缝进行了模拟。将弹性、塑性及拉伸强化的数据设置赋给了壳单元。为了焊缝处的*终应力不超过 BD21/97 评价规范规定的屈服应力值,特别指定了节点单元的屈服力。节点刚度是根据节点单元开始屈服时焊缝的总变形不超过 0.1mm 来确定的,其中取 0.1mm 的数据已得到研究证实。


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临界荷载工况下,壳单元模型端部的弯矩、剪力和扭矩以及横梁支点上的反力是通过线性梁分析得到的。这些荷载是作为集中节点荷载施加到模型上的。为了简化腹板弯曲产生的线性分布应力的输入,使用变量进行荷载数据设置。为了能考虑横梁板中几何不完整性,对横梁定义一厚度温度变量,并将其作为一弹性工况,通过分析得到一个合适的变形网格形态。*终的变形网格与结构荷载一起被列出。

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在每一个荷载增量下,通过在变形网格图上画出屈服标记,对结构内的屈服范围进行辨认。

• 连续荷载增量下网格变形图和应力等值线图的动画示意了在到达极限强度的过程中,横梁是如何进行荷载再分配的。

• 按照总的荷载因子,绘出横梁节点的面外位移变化曲线,以验证不会发生屈曲现象。

• 输出了每一荷载增量下节点单元的变形,且对每个荷载增量,采用电子表格数据沿焊缝方向绘出了位移图。这些图形显示焊缝变形不会超出 1.0mm 的安全限值。

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