1、 简支箱梁约束扭转算例 一、工程背景 已知某预应力混凝土简支箱梁，计算跨径为 40m，沿梁长等截面。截面尺寸如图 1 所示。采用 C40 混凝土，剪切模量 G=1.445 104MPa，弹性模量 E=3.40 104MPa。荷载为跨中作用一偏心荷载 P=451.0kN，偏心距 e=2.35m(计算约束扭转时，可以简化为集中力矩 Mk=1060.0kN)。 具体分两个工况进行： （ 1）跨中截面腹板位置作用一对对称集中竖向荷载，荷载大小为 P/2=225.5kN； （ 2）跨中截面腹板位置作用一对反对称集中竖向 荷载，荷载大小为 P/2=225.5kN。 分别计算跨中截面、 1/4 跨位置截面上
2、的正应力与剪应力分布，并绘制相应的正应力和剪应力分布曲线。 图 1 箱梁截面尺寸 (尺寸单位： cm) 二 、 Ansys计算分析 采用壳单元计算， 荷载采用一对称荷载和反对称荷载加载。 1、 Ansys命令流 命令流见附录 。 2、计算结果图 a.工况一 (a) 1/2跨正应力 云图和应力曲线图 (b) 1/2跨剪 应力 云图和应力曲线图 b.工况 二 (a) 1/4跨正应力 云图和应力曲线图 (b) 1/4跨剪 应力 云图和应力曲线图 注：由于路径选择时重复了一段，因此右翼缘由应力重叠现象 附录命令流 finish /clear /PREP7 ANTYPE,STATIC !定义箱梁厚度（单
3、位：米） t1=0.22 t2=0.30 t3=0.34 ET,1,SHELL63 !定义单元 R,1,t1 R,2,t2 R,3,t3 !定义实常数 跟所选单元有关 本单元采用壳单元只需要厚度 MP,EX,1,3.4E10 !弹性模量 1为材料参考号 MP,PRXY,1,0.3 !泊松比 K,1,-4.75,0.955 K,2,-2.35,0.955 K,3,-2.35,-1.165 K,4,2.35,-1.165 K,5,2.35,0.955 K,6,4.75,0.955 K,7,2.35,0.955,40 !创建关键点 L,1,2$L,2,3$L,3,4 L,4,5$L,5,6$L,5,
4、2$L,5,7 !连接各点 ADRAG,1,6,5,7 ADRAG,2,3,4,7 !创建面 根据直线编号 2,3 路径线 7 ASEL,S,LOC,Y,0.955$AATT,1,1,1 !选择面 S 选择新面作为子集 loc 按坐标值选择 ASEL,S,LOC,X,-2.35$AATT,1,2,1 !Y中心坐标 y值为 0.955的面 ASEL,S,LOC,X,2.35$AATT,1,2,1 !设置面的单元属性 相应定义点线体的命令不同 ASEL,S,LOC,Y,-1.165$AATT,1,3,1 !材料号，实常数，单元类型 ALLSEL,ALL !选择所有图素 NUMMRG,ALL !合并
5、实体单元 NUMCMP,ALL !压缩定义编号 /PNUM,LINE,1 /PNUM,AREA,1 !显示面和线的编号 LSEL,S,LENGTH,40 !选择长度为 40的线段 LESIZE,ALL,100 !将所有的线每根分成 100 份 即上述长度为 40的线段 LSEL,S,LENGTH,2.4,4.7 !选择长度在 2.4-4.7长度单位内的线段 LESIZE,ALL,5 ALLSEL,ALL AMESH,ALL !划分网格 FINISH !施加边界条件 /SOLU!工况 1对称集中竖向荷载 DL,3,UX$DL,3,UY$DL,3,UZ DL,16,UY !对线进行约束 !F,66
6、2,FY,-225500 !F,57,FY,-225500 !加上集中荷载 节点力 F,662,FY,-225500 !工况 2反对称集中竖向荷载 F,57,FY,225500 SOLVE FINISH /POST1 PATH,STRESS1,7 !由于这个箱梁的特点，使得选路径时重复了一段，在应力图中有反映 PPATH,1,-4.75,0.955,20$PPATH,2,-2.35,0.955,20 PPATH,3,-2.35,-1.165,20$PPATH,4,2.35,-1.165,20 PPATH,5,2.35,0.955,20$PPATH,6,4.75,0.955,20 PPATH,7
7、,-2.35,0.955,20 !七个路径点 PDEF,STRESS1,S,Z PLPAGM,STRESS1,5.0 !跨中截面正应力云图 PLPATH,STRESS1 !跨中截面正应力曲线 PDEF,STRESS1,S,XY PLPAGM,STRESS1,5.0 !跨中截面剪应力云图 PLPATH,STRESS1 !跨中截面剪应力曲线 PATH,STRESS2,7PPATH,1,-4.75,0.955,10$PPATH,2,-2.35,0.955,10 PPATH,3,-2.35,-1.165,10$PPATH,4,2.35,-1.165,10 PPATH,5,2.35,0.955,10$PPATH,6,4.75,0.955,10 PPATH,7,-2.35,0.955,10 PDEF,STRESS2,S,Z PLPAGM,STRESS2,5.0 !1/4跨截面正应力云图 PLPATH,STRESS2 !1/4跨截面正应力曲线 PDEF,STRESS2,S,XY PLPAGM,STRESS2,5.0 !1/4跨截面剪应力云图 PLPATH,STRESS2 !1/4跨截面剪应力曲线
