SiPESC桥梁结构钢混结合段节段局部分析

§1 模型尺寸

模型尺寸为某特大桥主桥钢混结合段一般构造图，部分主要尺寸如下图所示。

钢混结合段横断面图

钢混结合段剖面图

§2 计算模型及边界

本模型计算软件为SiPESC和ANSYS平行计算。主梁节段有限元模型如下图所示。节段模型主体部分采用shell63单元模拟，梁端索梁锚箱通过rbe2连接锚箱周边节点来模拟连接关系。

节段模型总共包含274080个单元，249502个节点。节段有限元模型各个部分的细节如下图所示。

节段整体有限元模型

节段顶板及加劲肋有限元模型细节

节段底板及加劲肋有限元模型细节

节段有限元模型横截面载荷加载细节

§3 载荷

本次节段模型分析主要考虑以下工况荷载的作用：

§1 节段整体结果

（1）位移结果

SiPESC整体位移云图

ANSYS整体位移云图

可以看出SiPESC和ANSYS的位移结果云图基本一致，个别地方颜色不同是因为SiPESC平台用的彩条分段个数多于ANSYS，在较低的应力部位会出现该问题，节段模型的最大位移值为12.68mm，位于顶板靠近横截面加载处，属于局部变形。SiPESC和ANSYS计算的内部结果如下图所示

SiPESC内部位移云图

ANSYS内部位移云图

（2）应力结果

SiPESC内部细节Mises应力云图

ANSYS内部细节Mises应力云图

从上面应力云图结果可以看出，SiPESC与ANSYS计算的节段模型内部应力分布大致相同，高应力区域位于模型外力加载处，并不是真实应力。

§2 节段顶板及加劲肋

SiPESC顶板及加劲肋整体位移云图

ANSYS顶板及加劲肋整体位移云图

从上面的位移云图结果可以看出，两软件计算得到的最大位移基本一致。

SiPESC顶板及加劲肋Mises应力云图

ANSYS顶板及加劲肋Mises应力云图

从上面应力云图结果可以看出，两软件的节点应力分布基本一致，最值偏差较大，将计算结果列在表格中，应力最大的几个点是相同的，最值相差较大的原因是最值点为局部加载点且几何形状变化大，外力通过rbe2传递到节点，不同的处理方式会导致应力结果的不同。在较高应力区域取几个点，在几何上的位置如下图所示。

关注点的几何位置

取两软件计算结果列在下表中，由表中结果可以看出应力计算结果基本一致。

关注点的应力结果

§3 节段底板及加劲肋

SiPESC节段底板及加劲肋位移云图

ANSYS节段底板及加劲肋位移云图

从上面的位移云图结果可以看出，两软件计算得到的最大位移和位移分布基本一致。

SiPESC节段底板及加劲肋Mises应力云图

ANSYS节段底板及加劲肋Mises应力云图

SiPESC和ANSYS的应力结果如上图所示，最值差异较大，原因与顶板分析类似，选取几个较高应力的几个点，查看两软件的节点应力结果，选择的节点位置如下图所示。

考察的节点所在位置

将计算结果列在下表中对比，可以看出应力结果基本相同，并且都在250MPa以下。

SiPESC与ANSYS节点计算结果列表

§4 承压板、边腹板及加劲肋

SiPESC承压板、边腹板位移云图

ANSYS承压板、边腹板位移云图

从上面的位移云图结果可以看出，两软件计算得到的最大位移和位移分布基本一致。

SiPESC承压板、边腹板Mises应力云图

ANSYS承压板、边腹板Mises应力云图

从上面边腹板和承压板的应力云图可知，两软件计算得到的承压板、边腹板应力分布基本相同，高应力的地方为索梁锚箱模型加载部位，由节点应力列表可知，除去节点537580外，其他节点的应力水平较低，均在250MPa以下。

§5 横隔板

SiPESC横隔板位移云图

ANSYS横隔板位移云图

SiPESC横隔板Mises应力云图

ANSYS横隔板Mises应力云图

从上面横隔板的应力云图可以看出，两软件计算的应力分布基本相同，应力较大的地方在几何变化大的应力集中点，但即使算上这些点，最大应力也不过141Mpa，绝大部分区域的应力水平较低。

通过节段模型整体及各构件的详细计算结果分析，现将最大应力统计如下。顶板及底板在局部模型截断面角点处存在小范围的应力集中现象，这是由于局部模型施加边界约束导致，可不予以考虑。计算结果如下表所示。

危险截面应力统计表（应力单位：MPa）

根据顶板、腹板、底板及支撑隔板等均为Q345D钢材，强度设计值为250MPa，应力均小于限值。