混凝土支座中空方案有限元简单分析 徐珂 由实体方案可以看出,尽管采用混凝土实心墩体可以满足压环支撑条件,但由于中部混凝土应力极低,混凝土结构利用率较低,而且大体积混凝土施工的时候对温度极为敏感,因此采用四周墙体、中部中空的混凝土墩体方案,对此方案进行了有限元模拟计算,以验证其能否满足支撑要求。 计算假定条件: 1. 墩体底部固支; 2. 混凝土与预埋钢板(45mm厚)粘结牢固,可协同工作;
混凝土支座中空方案有限元简单分析
徐珂
由实体方案可以看出,尽管采用混凝土实心墩体可以满足压环支撑条件,但由于中部混凝土应力极低,混凝土结构利用率较低,而且大体积混凝土施工的时候对温度极为敏感,因此采用四周墙体、中部中空的混凝土墩体方案,对此方案进行了有限元模拟计算,以验证其能否满足支撑要求。
计算假定条件:
1. 墩体底部固支;
2. 混凝土与预埋钢板(45mm厚)粘结牢固,可协同工作;
3. 压力环与预埋钢板接触处设置刚性环形钢环(径向200mm),可将压环端部压力均匀地传递到预埋钢板上,以减少混凝土表面局部压应力。
图七 实体模型
图八 有限元计算模型
图九 混凝土位移云图
图十 混凝土表面z向应力云图
图十一 混凝土最大主应力云图
计算结果:
1. 混凝土在混凝土墩体顶部,其值为6.31mm(图九);
2. 混凝土表面局部压应力最大值为22.9MPa(图十),采用C40混凝土即可满足混凝土局部抗压要求;
3. 混凝土最大主拉应力为20.5 MPa,采用合理的配筋完全能够满足混凝土受力要求。
计算结论:
采用混凝土空心墩体的设计方案,可满足压环支座要求,而且可以避免大体积混凝土的弊端;并且由于墩体由四面混凝土墙体组成,可以用壳单元模拟计算,得到墙体各处的弯矩、剪力,在工程上概念清晰,利于配筋。因此建议采用此方案进行设计。
下一步工作:
1. 多工况计算验算墩体应力,并得到墙体各处的弯矩、剪力,以便于下一步配筋计算;
2. 压力环与预埋钢板接触处设置的刚性环形钢环的具体构造,其刚性如何实现;
3. 预埋钢板的具体尺寸,与混凝土之间如何连接。
徐珂
由实体方案可以看出,尽管采用混凝土实心墩体可以满足压环支撑条件,但由于中部混凝土应力极低,混凝土结构利用率较低,而且大体积混凝土施工的时候对温度极为敏感,因此采用四周墙体、中部中空的混凝土墩体方案,对此方案进行了有限元模拟计算,以验证其能否满足支撑要求。
计算假定条件:
1. 墩体底部固支;
2. 混凝土与预埋钢板(45mm厚)粘结牢固,可协同工作;
3. 压力环与预埋钢板接触处设置刚性环形钢环(径向200mm),可将压环端部压力均匀地传递到预埋钢板上,以减少混凝土表面局部压应力。
图七 实体模型
图八 有限元计算模型
图九 混凝土位移云图
图十 混凝土表面z向应力云图
图十一 混凝土最大主应力云图
计算结果:
1. 混凝土在混凝土墩体顶部,其值为6.31mm(图九);
2. 混凝土表面局部压应力最大值为22.9MPa(图十),采用C40混凝土即可满足混凝土局部抗压要求;
3. 混凝土最大主拉应力为20.5 MPa,采用合理的配筋完全能够满足混凝土受力要求。
计算结论:
采用混凝土空心墩体的设计方案,可满足压环支座要求,而且可以避免大体积混凝土的弊端;并且由于墩体由四面混凝土墙体组成,可以用壳单元模拟计算,得到墙体各处的弯矩、剪力,在工程上概念清晰,利于配筋。因此建议采用此方案进行设计。
下一步工作:
1. 多工况计算验算墩体应力,并得到墙体各处的弯矩、剪力,以便于下一步配筋计算;
2. 压力环与预埋钢板接触处设置的刚性环形钢环的具体构造,其刚性如何实现;
3. 预埋钢板的具体尺寸,与混凝土之间如何连接。