拱与柱连接节点有限元分析

01  工程背景

最近做了一个拱与柱连接柱脚节点有限元分析，跟大家分享一下。图1~图2是节点的平面大样以及三维轴侧图，钢管柱柱内设置横隔板和竖隔板，保证拱内力的有效传递；横隔板中设置浇筑洞口，保证混凝土的浇筑质量；另外，考虑到施工误差隔板厚度比相应拱截面壁厚厚2mm。

     

图1.1  拱柱脚平面大样

     

图1.2  拱柱脚平面三维轴测图

02  计算结果

2.1

混凝土构件

钢管柱内混凝土最大主应力为21.2MPa，出现在支座端，主要因为支座端应力集中导致；柱中最大主应力为16.15MPa。均满足要求。

     

      

图2.1 钢管柱柱内混凝土最大主应力（MPa ）

2.2

型钢构件

节点型钢应力云图变化均匀，应力较大区域主要在拱型钢、隔板及钢管柱与拱交接处，其余大部分区域应力较小，隔板有效传递拱的内力到钢管柱。此外，节点型钢应力最大应力为187.6MPa，小于Q390屈服强度，满足要求。

     

图2.2  型钢构件mises应力 （MPa ）

     

图2.3  拱型钢 mises 应力（MPa）

     

图2.4 竖隔板 mises 应力（MPa）

     

图2.5 横隔板 mises 应力（MPa）

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