鋼梁的案例
世界最大跨度雙層公路懸索橋主跨首個整節鋼梁架設成功
11月15日，隨著兩臺纜載吊機將長36米、寬 32.5米、高10米的鋼梁提升到指定高度，由中鐵大橋院設計、中鐵大橋局施工的武漢楊泗港長江大橋主跨首個整節鋼梁架設成功，這標志著世界最大跨度雙層公路懸索橋建設取得突破性進展。
一段視頻欣賞大橋架梁時的壯觀景象
大橋鋼梁將由跨中向兩側對稱架設，最后在兩側合龍。楊泗港長江大橋主梁為全焊接鋼桁梁結構，采用整體節段進行吊裝。雙層公路的節段鋼梁在工廠通過焊接拼裝成一個整體節段后，由船舶運輸至施工現場，再使用纜載吊機進行提升安裝。
此次吊裝的鋼梁節段重達1000噸，相當于約200頭成年大象的重量。懸索橋“千噸級”鋼梁的整體安裝在國內尚屬首次。
為確保“千噸級”鋼梁的順利架設，中鐵大橋局研制了國內起重能力最大的纜載吊機——LZD900型纜載吊機，全橋鋼梁將采用4臺纜載吊機進行吊裝，每臺纜載吊機起重能力為900噸。纜載吊機自重約300噸，需在240米的高空分三段進行拼裝，吊機自重大，高空安裝難度大、精度要求高。
在鋼梁的提升過程中，中鐵大橋局對鋼梁的位移和提升拉力進行了監測，并實時進行調整，以保證鋼梁平穩安全地提升。鋼梁安裝過程中空中對接難度很大，對線型要求非常高。為保證鋼梁之間的精確連接，每個節段鋼梁之間的連接需采用4個連接件。
展開 世界最大公鐵兩用懸索橋鋼梁架設，每節重量堪比20節高鐵車廂！
▲五峰山長江大橋邊跨大節段鋼梁架設
▲五峰山長江大橋邊跨大節段鋼梁架設
▲五峰山長江大橋邊跨大節段鋼梁架設
大橋邊跨鋼梁架設采用滑移系統施工，在滑道梁頂面安裝鋼梁滑移拖拉系統完成施工作業。將鋼桁梁節段起吊至滑移支架頂面設置的滑塊上，采用兩臺150噸水平連續千斤頂將鋼梁節段分段拖拉至設計位置。大橋將依次完成8個邊跨鋼梁節段的吊裝及滑移，逐段連接成整體。
▲五峰山長江大橋效果圖
五峰山長江大橋是連淮揚鎮鐵路的控制性工程。連淮揚鎮鐵路北接山東，南接皖浙贛，是連接魯蘇皖浙贛五省的鐵路縱向大通道，也是京滬高鐵在江蘇的第二通道，對國家“一帶一路”倡議和沿海開發戰略的深入實施，具有十分重要意義。據了解，連淮揚鎮鐵路通車后，連云港至南京將由目前的8小時縮短至2小時左右，連云港至上海也由11小時縮短至3小時左右。
展開 世界上最寬公鐵兩用斜拉橋架設首節段鋼梁
此次吊裝的鋼梁為27號主塔墩頂鋼梁，鋼梁長46米、寬50.2米（含風嘴）、高8.6米，其面積相當于5.5個籃球場，重量比300多頭成年大象加起來還重，具有結構尺寸大、重量重、受力復雜、制造安裝工藝新等特點。超大重量的鋼梁架設需要多種船舶間的協同配合，吊裝工序復雜，組織協調工作量大。為提前應對鋼梁架設過程中出現的各種困難，項目團隊提前籌劃，準備了多種工作預案，并提前對浮吊、拖輪及錨艇之間的協同機制進行了演練和完善，確保鋼梁架設的安全性控制。
“項目鋼箱梁制造具有‘大型化、工廠化、標準化、裝配化’特點，其在工廠整體制造，通過水運至橋址，采用3600噸‘海鷗號’起重船進行整體安裝。”中鐵大橋局珠機城際金海大橋總工程師鄧永峰說，相比分節段吊裝，整節段安裝將高空作業轉為低空作業，現場作業轉為工廠化作業，勞動密集型施工轉為機械化施工，有效地減少了現場水上和高空作業風險，可縮短工期半年以上。
“海鷗號”起重船由中鐵大橋局自主設計打造，長118.9米，寬48米，吃水4.8米，起重量3600噸，主鉤最高起升高度距水面以上110米，曾在平潭海峽公鐵兩用大橋和孟加拉帕德瑪大橋執行鋼梁架設任務，是國內起重量最大、起升高度最高的雙臂架起重船。由于大橋橋址位于西江入海口，自然水深淺，大型船舶進場困難，為此，項目建設人員克服回潮和回淤等多重困難，提前對航道進行了疏浚，有力保證了起重船按期入場起吊。
展開 ABAQUS—RCS節點（混凝土柱-鋼梁）滯回分析
</p><p><strong>網格：</strong>鋼筋50mm，混凝土柱40mm，鋼梁30mm。</p><p><br></p><p><strong>模擬結果</strong></p><p><strong>（1）滯回曲線對比</strong></p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/202111/imgs/b7493bd21d7e4654b46b26085e10e784"></p><p><br></p><p><strong>（2）應力結果圖</strong></p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/202111/imgs/9ed2e0cbe65040f9ac72a3efd7a11e31"></p><p><br></p><p><strong style="color: red;">要點分析：</strong></p><p>1、此種節點可以有2種建模方法，第一，鋼梁嵌入混凝土柱里，第二，混凝土柱與鋼梁定義接觸。</p><p>2、快速建立Part，可采用CAD。</p><p>3、網格劃分要規則，不易過大。</p><p>4、鋼梁也可采用殼單元建模分析。</p><p>5、此類節點（鋼混組合節點、螺栓節點、裝配式節點），建模難點在于本構選取、Part組裝、相互作用定義及網格劃分，易造成模型不收斂。</p><p> </p><p><strong>如需此類節點（預應力、裝配式節點、灌漿套筒節點、螺栓連接節點、鋼混組合節點）的詳細建模及后處理視頻教程，可加我微信 YClarie</strong></p><p><br></p><p><strong>公眾號：結構工程師</strong></p>
展開 
應用ANSYS ADPL語言建立波紋鋼梁模型
1、模型描述：鋼梁為工字型梁，但中間腹板為正弦曲線，因此為波紋腹板鋼梁。鋼梁上板跨度8m，高6m，下板跨度7m，高5m。上下梁寬1m。波紋為正弦曲線，在下板上的波長為0.4m，波紋半幅高0.1m。
用APDL語言對其進行建模，得到模型見下圖所示：
上部局部模型見下圖：
2、單元劃分：
采用SHELL181單元進行網格劃分，該單元適合對薄殼體結構進行分析。它是一個4結點單元，每個結點具有6個自由度：x,y,z方向的位移自由度和繞X,Y,Z軸的轉動自由度。Shell181單元非常適用于分析線性的，大轉動變形和非線性的大形變。殼體厚度的變化是為了適應非線性分析。在該單元的應用范圍內，完全積分和降階積分都是適用的。SHELL181單元闡明了以下（荷載剛度）分布壓強的效果。 SHELL181單元可以應用在多層結構的材料，如復合層壓殼體或者夾層結構的建模。
3、載荷和邊界條件
對模型施加垂直向下的力F，對兩邊進行全約束，具體見下圖：
4、求解結果
通過靜力分析，得到模型在垂直載荷作用下的應力和變形，分別見下圖：
5、總結
本文主要對波紋腹板鋼梁進行建模，這里重點為波紋腹板的模型建立。采用APDL語言進行模型建立，展示了APDL語言的強大功能。
展開 基abaqus的圓鋼管混凝土柱-外環版鋼梁節點滯回性能分析 ￥100
<p>通過有限元分析軟件ABAQUS建立圓鋼管混凝土柱-外環板式鋼梁節點模型。模型考慮材料非線性、幾何非線性、接觸非線性等因素的影響。混凝土強度等級為C40，鋼材采用Q345鋼，具體的模型尺寸見cae模型即可。利用鋼管混凝土塑性應力應變關系小軟件得到核心混凝土的拉壓本構數據。該模型的部件主要有鋼管，核心混凝土，鋼梁，外環板，豎向連接板，高強螺栓。該模型建模非常復雜，尤其是鋼梁，外環版，高強螺栓，豎向連接板，這些部件的相互作用以及網格劃分相當麻煩。相互作用中涉及到大量的表面與表面接觸，綁定和耦合操作。模型第一個分析步為高強螺栓施加預緊力的分析步，第二個分析步為軸向壓力，第三個分析步為柱端往復加載分析步。每個分析步均考慮幾何非線性。同時由于模型確實很復雜很難收斂，在相互作用中創建了接觸控制來增加收斂性。由于模型首先要施加螺栓預緊力，所以該模型必須要在施加預緊力之前檢查好邊界條件，邊界條件除了在柱頂柱底，梁端施加邊界條件外，還在核心區周邊設置了邊界條件。另外我認為該模型的難點第一就是精確建模，然后就是網格劃分，第二就是相互作用的設置以及荷載的設置。最后就是滯回曲線。總之，模型復雜程度不是簡單幾句話可以陳述完畢，同學們可以購買模型只有細細研究。附件中包含了該節點的cae模型和鋼管混凝土塑性應力應變計算小軟件。歡迎交流。
展開 Abaqus仿真鋼管混凝土柱-鋼梁外環板螺栓連接節點性能
Abaqus仿真鋼管混凝土柱-鋼梁外環板螺栓連接節點性能
（1）
前言
通過有限元分析軟件ABAQUS建立圓鋼管混凝土柱-鋼梁外環板式螺栓連接節點模型。詳細闡述模型的材料屬性、部件尺寸、單元類型、加載方式等。模型將考慮材料非線性、幾何非線性、接觸非線性等因素的影響。
實物圖
幾何模型
（2）
Step By Step 建模操作圖文演示
1.
創建幾何模型
2.
創建材料屬性、截面屬性并賦予給各個part
3.
裝配
4.
創建分析步
5.
切換到load模塊
施加螺旋預緊力和軸向壓力
施加位移
6.
劃分網格
7.
創建job提交計算查看結果
【iSolver案例分享60】薄壁板加固和內置工字鋼梁的復合混凝土柱軸向壓縮模擬
1模型介紹
在這個案例中，我選擇模擬一個包含薄壁板加固和內置工字鋼梁的復合混凝土柱的軸向壓縮。混凝土柱和工字鋼梁被建模為實體單元，薄壁板則被建模為殼單元。通過對一個部件賦予不同的截面屬性，實現一個Part中包含混凝土和鋼兩種材料。使用tie功能將殼單元與實體單元耦合在一起，以確保加固效果和力學性能的真實模擬。通過此模型，可以在一成程度上評估iSolver在處理多材料、多零件復雜結構中的表現。
2模型設置
接下來，按順序逐步展示模型的具體設置。
Part：
加固板材料：
混凝土材料：
鋼材料：
分析步：
Tie約束：
載荷設置：
3結果對比
各種物理量結果云圖的特征大同小異，就不把所有的一一展示了。將UR、U、S作為典型進行列舉。
其余更多結果的詳細對比統計于下表。可以看出，在各種物理量的計算結果中，Abaqus和iSolver完全吻合，誤差0%！
4總結
在技術鄰網站上，大家分享了許多基于iSolver的單零件案例，顯示出其計算結果與商業有限元軟件高度吻合。在本文所介紹的案例中，iSolver在處理由多零件組成的復合混凝土梁的力學分析時，同樣展現了與商業有限元軟件的高度一致性。
這進一步證明了自主有限元軟件iSolver在復雜模型模擬中的專業性和可靠性。我強烈推薦大家嘗試和使用iSolver，相信它會成為您有限元分析工作的得力助手。
展開 世界最大斜拉橋如何架梁？中國基建無與倫比！
2018年5月11日，滬通長江大橋主航道橋迎來首節鋼梁安裝的緊張時刻。
滬通長江大橋主航道橋的鋼桁梁由中鐵山橋集團制造，采用整節段焊接的工法在如皋基地生產，制造工藝十分復雜，生產要求很高、難度極大。以后的文章中，超級建筑再就鋼桁梁的生產制造做專門介紹，本文主要聚焦鋼桁梁的安裝環節。精彩呈現，請往下看。
2018年5月11日上午，為滬通長江大橋主航道橋制造的首節段鋼梁（Z45節段）整節裝運抵達大橋28號墩下方。這是一個藍色的鋼鐵巨無霸，長度14米、桁寬35米、桁高16米、重達907噸。這相當于600輛家用小轎車的重量或者200多頭成年大象的重量。藍色鋼桁梁下方的綠色的浮運船只名字叫做“金馬331”萬噸輪。
不過，這個重量對于承擔滬通長江大橋水上吊裝任務的“穩強8號”非自航起重船來講，卻算是小菜一碟。“穩強8號”起重船又稱大型浮吊，就是上圖右側帶著紅色長長的起重臂的船型巨物，它的最大起重能力是1800噸，起吊高度達110米，號稱“水上大力士”。
此次的吊裝任務是，把907噸的鋼梁吊裝到70多米的高度。盡管這難度很大，但“穩強8號”卻感覺有些不過癮。因為，它的能力還遠非如此。
首節段鋼梁被“穩強8號”的神鉤輕松地提到主塔下橫梁以上的高度，放置在腳手架頂部的墩旁托架的鋼梁滑道上。然后，建設者啟動早已準備好的采用千斤頂加鋼絞線牽引系統，連續拖拽將鋼梁縱向滑移至設計位置。
滬通長江大橋主航道橋首節鋼梁架設順利完成，標志著世界首個全焊接節段箱桁組合結構鋼梁吊裝取得成功。在高達330米的世界最高斜拉橋塔的對比下，首節段鋼梁看起來比較小巧，似乎沒有600輛小轎車那么震撼。好吧，我們爬到大橋下橫梁作業平臺上再看一下吧。
站在首節段鋼梁前面，橋梁建設者猶如一只只勤勞智慧又可愛的小螞蟻。
展開 基于ANSYS的冷彎薄壁型鋼梁_位移控制仿真 ￥5
對于鋼梁的利用作動筒位移加載的研究，應用ANSYS進行位移加載仿真。
有限元模型如下圖所示：
整體位移云圖
位移載荷曲線圖：
附件：命令流
【經典案例欣賞8】鋼管混凝土柱-鋼梁螺栓連接節點滯回模擬
項目難點：
1、精細化建模；
2、螺栓連接設置（預緊力+接觸）；
3、單邊螺栓設置；
4、鋼梁考慮初始缺陷；
5、滯回模擬設置。
感興趣可加我qq2170453510。
【施工技術】跨高速鋼箱梁頂推施工技術
其中跨為混凝土梁，總長120m；邊跨為鋼梁，總長168m。鋼-砼結合段設在邊跨，在距次中墩中心6.0m處，結合段長2.0m。
2 跨高速鋼梁施工情況
2.1 跨高速鋼粱結構
跨高速鋼箱梁為全焊鋼箱梁結構。截面外形和副跨混凝土梁截面對應。每300cm設置一道橫隔梁，鋼箱梁頂板板厚采用16mm，底板板厚14mm，邊腹板板厚20mm，中腹板板厚14mm。
鋼箱梁橋面板采用正交異性板構造，頂板行車道范圍內縱向加勁肋為U型板肋，高度280mm，板厚8mm。頂板U型肋布置間距約600mm；翼緣人行道范圍采用T型肋，T肋豎版高150mm，厚10mm，T肋水平板高100mm，厚10mm。箱梁底板加勁肋均采用U型肋，高度200mm，板厚8mm，間距700mm。腹板加勁肋均采用板肋，高度150（180）mm，板厚14mm。橫隔板厚12mm，中室和邊室均設置人孔。
為了使鋼箱梁節段截面特性逐漸過渡，鋼梁梁端頂板、底板U型加勁肋設置倒T型加勁板進行過渡，截面過渡段長度3500mm；該節段頂、底板厚度局部加厚至20mm，腹板局部加厚至24mm。
2.2 鋼梁節段劃分
跨高速鋼箱梁材料為Q345qD，總重量為1162t。鋼梁橫向分為5 個節段，縱向劃分8個節段，全跨共計40個節段，其中最重節段為50t，外形尺寸13200×7072×24
2.3 施工環境
橋梁所經區域分布有林帶、荒地、少量水塘及民房。高速與橋梁斜交，其交角為48°，路肩在順橋向的寬度為37.6m。施工過程中，不得封閉外環線車道或阻斷交通。跨高速橋下凈空不得小于5.5m。
展開 鋼板梁橋面板現澆施工移動托架設計與分析
三腳架采用螺栓與鋼梁腹板上焊接的鋼板連接，螺栓采用M24螺栓。三腳架沿順橋向每2 m布置一道（加勁對應位置），橫桿上焊接Φ48鋼管（或者帶內螺紋鋼管），采用頂托支撐縱向分配梁，縱向分配梁采用I10號工字鋼，橫向分配梁采用100 mm×50 mm方木，間距按30 cm布置，模板采用大塊竹膠板。翼緣板端部設置寬度50 cm工作平臺，防護欄桿高度要高出頂板不小于1.2 m，每0.6 m高設置一道橫桿并掛密目網。
鋼梁托架內部支架系統采用H300型鋼放置在鋼主梁下翼緣板上部（小橫梁間距8 m），每2道小橫梁之間設置2道H型鋼（間距2.67 m），每邊搭接長度30 cm,H型鋼上方放置底托，底托上方采用Φ48×3.5 mm的鋼管支架形式搭設，橫向橫桿間距90 cm，鋼管之間采用十字扣連接。頂托上方縱向分配梁采用I10號工字鋼，橫向分配梁采用100 mm×50 mm方木間距按30 cm布置，模板采用大塊竹膠板。為盡量減少破壞鋼主梁的防腐涂層，在型鋼與鋼主梁接觸位置墊5 mm厚橡膠墊塊。
為確保支架整體穩定性，橫向立桿和縱向立桿之間設置縱、橫向剪刀撐和水平剪刀撐，縱、橫向剪刀撐隨支架同時搭設，橫向剪刀撐每排設置兩根，縱向剪刀撐間距和立桿間距同步分別為2.67 m和5.33 m，每根剪刀撐確保連接不少于3根鋼管，并用旋轉扣固定，將各道剪刀撐連接成整體。在第一排縱橫向支架位置及支架頂部各設置一道水平剪刀撐。
橫桿與腹板鉸接處采用直徑為12 cm的半圓鋼板與鋼梁腹板處由鋼梁單位加工焊接而成，鋼板厚度1 cm。斜桿與腹板鉸接處采用直徑40 cm的1/4圓形鋼板與鋼梁腹板和下翼緣拐點處由鋼梁單位加工焊接而成，鋼板厚度1 cm，均采用M24螺栓與橫桿連接。在工字鋼與鋼梁直接接觸不密貼部分采用兩個木楔從工字鋼兩側塞緊。搭建完成的鋼板組合梁現澆托架結構如圖1所示。
展開 組合鋼板梁橋設計及計算大盤點，怎么精細怎么來！
連續組合梁的分類--按照負彎矩區是否沿著縱向施加預應力分類配置預應力鋼筋法
依據PC鋼材直接給橋面板施加預應力，可以在橋面板與鋼梁已組合后，也可以在組合前進行施加預應力的施工。要注意的是在組合后施加的預應力一部分將被鋼梁分擔，施加的壓力比較大。采用該法能夠有效地施加預應力，減小鋼梁截面，但是，在現場施加預應力并不容易、施工周期也長，今后對橋面板的局部翻新也比較困難。
連續組合梁的分類--按照負彎矩區是否沿著縱向施加預應力分類
支座頂升法：
將中間支座上的鋼梁預先抬升某個高度，然后澆筑混凝土橋面板，待硬化后使鋼梁返回到設計位置。這是使支座上的鋼梁預先作用正彎矩，間接地給橋面板施加預壓應力。當對多跨橋梁的所有中間支座上的鋼梁同時頂升時，頂升高度較大，安全性難以保證，施工成本也上升。這種情況下，可以采取逐個支座頂升及其澆筑混凝土橋面板的施工法，其頂升高度將大幅度下降。
加載配重法
利用鋼梁的彎曲變形恢復性能，首先澆筑正彎矩區的混凝土橋面板，待硬化后加載配重；然后澆筑負彎矩區的混凝土橋面板，待硬化后撤去配重。
負彎矩區使用鋼纖維混凝土
物部川鐵路橋
各跨跨徑：46.9m+2*47.5m+46.9m
橋面板：輕質混凝土橋面板
鋼材：耐候鋼
連接件：負彎矩區用開孔鋼板
連續組合梁的分類--按照組合是否沿著橋梁全長連續分類
沿著橋梁全長用剛性連接件連接、即組合連續，橋墩上橋面板就發生很大的拉應力。
要減少這個拉應力，將負彎矩區設計為非組合或柔性組合、即組合斷續。
采取組合斷續的連續梁，在均勻分布荷載作用下，支座上橋面板拉應力能夠降低。
在這里值得要說明的是橋面板仍然是連續的，僅僅是鋼梁與橋面板的組合是斷續的。
展開 基于Abaqus的工字梁靜應力分析
1問題引出
工字型鋼梁作為土木建筑中最為常見的一種鋼梁結構，被廣泛應用在房屋建筑、鋼鐵管道鋪設等民用設施行業中。對于工字梁鋼架結構，通常都需要對鋼梁的應力及撓度進行分析，本案例通過Abaqus有限元分析軟件對此材料力學的問題進行了分析，相比利用材料力學知識的理論計算，不僅結果計算準確簡潔還能將結果可視化呈現，這也是本文采用Abaqus仿真分析的一大優勢。
2模型建立
本案例采用的工字型鋼梁的幾何尺寸如圖1所示，其中鋼梁的材料特性如表1所示。
圖1工字型鋼梁的結構尺寸
表1工字型鋼梁的材料特性
彈性模量E（N/m2）
泊松比μ
屈服強度fy（N/m2）
2.1E11
0.3
3.45E8
3.有限元建模分析
3.1單位制
這里不論是否使用abaqus軟件，只要是使用有限元仿真程序，均需要首先明確建模分析使用的單位制，保證單位制的統一。單位制的統一根據牛頓定律（F=ma）進行相互推導確認，這里不再贅述。
3.2ABAQUS建模
啟動ABAQUS/CAE，進入分析界面，依照有限元分析一般流程步驟：前處理→求解→后處理。我們通過工具欄的module模塊選擇part模塊進行工字梁幾何建模，按照圖1所示的幾何尺寸建立的模型如圖2所示。接著在property功能模塊定義工字梁的材料本構和截面屬性，并將截面屬性賦予相應的區域上。這里鋼梁的材料本構選用理想的線性彈塑性本構，即將切變模量（塑性應變）設置為0完成材料本構設置。應當注意要設置截面的屬性并給部件賦予上截面屬性。這是不同于ANSYS軟件分析流程的地方，ABAQUS不能把材料屬性直接賦予模型，而是先定義模型的截面，將材料屬性定義在截面上。
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