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      波紋涵管

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      方拱形涵洞三維有限元分析

      發表時間:2021-09-22 09:26
       
       
      1、產品規格
      衡水奇佳工程材料有限公司生產的QJXHG型號箱涵,橫截面跨度6m、凈高4.5m,F就箱涵安裝完成后的整體受力情況三維建模進行承載力模擬分析:
      開挖溝槽后,箱涵底基層換填級配碎石墊層,高度600mm;箱涵頂部按對應路段的路基填筑要求進行回填。
      箱涵安裝效果圖與回填構造如圖1-3所示。

      1  波紋鋼箱涵安裝示意圖

      2  波紋鋼箱涵尺寸

      3  箱涵回填構造

      箱涵材料及回填土組成如表1所示:

       
       
      2、數值建模
       

      2.1 材料參數選取

      本工程采用大型有限元軟件ABAQUS 2020進行模擬分析。

      波紋鋼板通過建立三維殼單元來模擬,采用彈塑性本構模型,鋼材進入屈服階段后服從Von Mises屈服準則,此時取,如圖4所示。

      波紋鋼板材料參數如表2所示:

      各土層通過建立三維實體單元來模擬,采用摩爾-庫倫本構模型。各土層材料參數如表3所示:

      箱涵基底處的碎石基礎墊層通過建立三維實體單元來模擬,采用彈性模型;碎石基礎墊層材料參數如4所示

       

      2.2 模型的建立本模型3m進深為例進行分析。

      土體共包括三層土層,箱涵坐落于地基土層與碎石基礎墊層之上,箱涵上覆回填土層;其中,回填土層的高度分別取3m、5m、7m的工況,建立不同覆土高度的模型對照組,分析土體與結構的受力及變形特點。

      箱涵數值模型分組設置如表5所示:

      網格劃分的單元類型選取與疏密程度對結構計算的結果有著非常重要的影響,過疏的網格會降低計算精度,過密的網格會降低計算效率。經過試算與反復調整,最終確定了合適的單元類型與網格密度。

      波紋鋼板采用四結點曲面殼單元(S4R)進行分析,采用掃掠劃分技術,網格尺寸50mm;下部土層采用形狀規則的八結點線性六面體單元(C3D8R)進行分析,采用結構劃分技術,網格尺寸400mm;上部土層由于部件形狀較為復雜,采用收斂性更好的六結點線性三棱柱單元(C3D6)進行分析,采用掃掠劃分技術,網格尺寸400mm,洞口處加密至150mm。網格劃分具體情況如圖5所示: