基于ANSYS的桥梁分析
基于ANSYS 的连续刚构桥分析(操作篇 )
目录一、工程背景 (1)二、工程模型 (1)三、ANSYS分析 (2)(一)前处理 (2)(1)定义单元类型 (2)(2)定义材料属性 (3)(3)建立工程简化模型 (3)(4)有限元网格划分 (5)(二)模态分析 (5)(1)选择求解类型 (5)(2)建立边界条件 (6)(3)输出设置 (6)(4)求解 (6)(5)读取结果 (6)(6)结果分析 (8)(三)结构试验载荷分析 (8)(1)第二跨跨中模拟车载分析 (8)(2)边跨跨中模拟车载分析 (9)四、结果分析与强度校核 (10)(一)结果分析 (10)(二)简单强度校核 (10)参考文献 (11)连续刚构桥分析一、工程背景：随着我国经济的发展，对交通运输的要求也不断提高；高速路，高铁线等遍布全国，这就免不了要架桥修路。
截至2014年年底，我国公路桥梁总数已达75.71万座，4257.89万延米i。
进百万的桥梁屹立在我国交通线上，其安全便是头等大事。
随着交通运输线的再扩大，连续刚构桥跨越能力大，施工难度小，行车舒顺，养护简便，造价较低等优点将被广泛应用。
二、工程模型：现有某预应力混凝土连续刚构桥，桥梁全长为184m，宽13m，其中车行道宽11.5m，两侧防撞栏杆各0.75m主梁采用C50混凝土。
桥梁设计载荷为公路—— 级。
图2-1桥梁侧立面图上部结构为48m+88m+48m三跨预应力混凝土边界面连续箱梁。
箱梁为单箱双室箱形截面，箱梁根部高5m，中跨梁高2.2m，边跨梁端高2.2m。
箱梁顶板宽12.7m,底板宽8.7m,翼缘板悬臂长2.0m，箱梁高度从距墩中心3.0m处到跨中合龙段处按二次抛物线变化。
0号至3号块长3m（4x3m)，4、5号块长3.5m(2x3.5m)，6号块到合龙段长4m(6x4m)，合龙段长2m。
边跨端部设1.5m横隔板，墩顶0号块设两道厚1.2m横隔板。
0号块范围内箱梁底板厚度为0.90m，1号块范围内底板厚度由0.90m线性变化到0.557m，2号块到合龙段范围内底板厚度由0.557m 线性变化到0.3m。
ANSYS在桥梁工程中的应用
更新时间：2004-05-11图4.2 大桥一阶振形 图4.3 大桥二阶振形图4.4 大桥三阶振形 图4.5 大桥五阶振形某独塔单索面斜拉桥 结构为塔、梁、墩固结体系，主跨为钢箱梁、副跨为混凝土箱梁。
由于该桥受力复杂，所以按照其实际情况，运用ANSYS进行仿真分析，图4.6、4.7分别为该桥的第一、二阶振型，图4.8 为该桥在横桥向地震荷载作用下的变形情况。
计算结果可以较真实地反映大桥的受力和变形情况。
图4.6 一阶振型图4.7 二阶振型图4.8 地震荷载作用下的变形■ 静力分析清华大学基于ANSYS 平台，进行了大跨度双向拉索斜拉桥及悬索桥新型结构布局的全桥仿真，研究和设计了新型“大跨度双向拉索斜拉桥”和“大跨度双向拉索悬索桥”，如图4.9，提供一种用于提高大跨度斜拉桥和悬索桥整体动力学特性和抗风能力的新型双向拉索结构体系，该发明所提供的结构体系可用于设计和建造跨度超过1000m，且对抗风能力和整体动力学特性有很高要求的跨江、跨海大型和特大型斜拉桥，特别适用于那些对稳定性有很高要求的铁路桥，该成果已申请到国家专利。
某大跨度钢结构拱桥 如图4.10，利用ANSYS对该桥进行强度、屈曲全桥仿真分析。
图4.11 为该桥的轴力分布图。
对该桥进行各种载荷工况组合，经过计算分析，发现图4.10 的某些杆件（红颜色赶件）不满足设计要求，需要重新设计。
图4.9 新型大跨度双向拉索悬索桥图4.10 大跨度钢结构拱桥图4.11 大跨度钢结构拱桥的轴力在进行桥梁仿真分析的过程中，离不开各种荷载的组合，桥梁所受的荷载复杂，但归纳起来可分为三类：永久载荷、可变载荷、偶然载荷，ANSYS 可模拟各种载荷工况，如图4.12，并对这些工况进行组合，如图4.13。
图4.12 ANSYS 可模拟的桥梁载荷图4.13 工况组合通过对荷载的组合，ANSYS 可以很方便地找出桥梁最不利荷载位置，如图4.14。
图4.14 判断在活载作用下桥梁的最不利荷载位置二、桥梁局部分析黄洲大桥 是一座V 型刚构连续组合梁桥。
基于ANSYS平台的桥梁时域颤振分析
对 理论 平 板 气 动 导数 进 行 有 理 函数 参 数 拟 合 ， １ 出 了拟合 结 果 。 图 ２为拟 合 曲线 和 理 表 列 论 曲线 的对 照 。从 图 ２可 以看 出 ， 由拟 合有 理 函 数 参数 反算 颤振 导数 和理论 颤振 导数之 间差别 较
时， 同样 ， 略 断面 侧 向振 动 的影 响 ， 竖 向运 动 忽 将 和扭转 运 动对 断面 自激 力 的贡 献 分 开 ， 断 面单 则
位长 度气 动 自激 力可 表示 为 ：
Ｌ ＝Ｌ。 ｔ （ ）＋
１
＝
ｕ ２
（） ｔ
塞
ｆ ４）
ｅＵ 州 卅 ｄ Ｌ ＆
傅 里 叶变换 ， 常 可采用 Ｒ ｇｒ 理 函数 表 达式 。 通 ｏｅ 有
ｆ一 ｒ ｄ … （）
台
以竖 向位 移 引 起 的 升力 脉 冲为 例 ， （ ） 以 写 式 ６可
为：
：
４ｆＬｆ （ｄ＋ ｆ下 。ｈ． 丁７ 。 一ｂ （ｄ 一Ｕ ｄ 丁（ ） ＿ Ｕ ｄ ． 丁丁 ）
随 着桥 梁结 构 跨 径 的 日益 增 加 ， 构 的颤 振 结
模 拟 。本文 采用 第 一种 形 式 ， 先 得 到桥 梁 断 首
面的脉 冲 响应 函数 所 表达 的气 动 自激 力 ， 对 其 再 进行 动 力有 限元求 解 。
稳定 性 能成 为设 计 过 程 中重 要 的控 制 因素 之 一 。
则 Ｚ （ ＋Ａ ） ｔ ｔ
： 如
， ＝ Ｋ （ ＋ｉ；） 如 Ｂ ２埘 ｎ
，ｈ Ｋ （ ＝Ｂ ２ ＋ ） ）
（） ７
（） ８ （） ９
， ＝ ２ Ａ ＋ ＢＫ （ ３
式 中， － （ ＝Ｍ，； ，） 厂 Ｌ ｘ＝ ｈ 为相应脉 冲 响应 函数 的
基于ANSYS的曲线桥梁格分析方法
１ ２ ３ ４ ５ １
积 ．
ｌ ２ ３ ４ ５ ｌ ’
Байду номын сангаас
图 １ 各 种 截 面 形 式 的 梁格 划 分 方 法
２１１ 梁格 划分 时需要 注意 的事 项 ．． ａ 向梁格 的数 目可根 据桥 宽 或 主梁布 置 情况 ） 纵 来确 定 ， 大 间距不 宜超 过 １ 最 ／ ４跨径 。对 于 板梁 ， 横 梁 的间距 应小 于 １ ／ ４有效 跨径 ，且 在支 点 附件 处应 适 当加密 ； 于肋 板梁 ， 对 横梁 的间距应 小 于 １ ／ ８有效 跨径 ； 于箱 梁 ， 梁 间距应 小 于 １ 对 横 ／ ４纵梁 反 弯点距 离。 此外 ， 隔梁处必 须设置 横梁 ， 、 向梁 格 间距 横 纵 横 应 大致相 等 。 ｂ为 了便 于布 置二期 恒 载 防撞 墙 及确 定 活载 移 ）
作者简介 ： 卢晨喜（９ ５ １６一 ）男 ， ， 山西忻州人 ， 工程师 ，０ ８ ２ ０ 年毕业于长安大学公路工程管理专业（ 函授本科 ） 。
２ １ 第 ４期 ０２年
卢晨喜 ： 于 Ａ ＹＳ的 曲线桥 梁格分析 方 法 基 ＮＳ
・１ ３．
动 的桥 面范 围 ，应 在边梁 边缘 处设置 具有 纵 向虚拟
般需要 对 其进行 空 间结构 内力 分析 。 国内 已有 文
献 ［ 实 际 的工 程 实例 应 用空 间梁格 法 成 功地 进 行 ２ １ 对 结 构 内力分 析 和配筋计 算 。 对此 ， 本文 通过具 体 实例 来 介 绍 如何 在 Ａ Ｓ Ｓ软 件 中利 用 梁格 法分 析 曲线 ＮＹ
梁桥。 １ 梁格理 论简 介
２１ 梁 格划 分及截 面特性 计算 ． 这是 建 立 曲线 梁桥 梁 格分 析 最 关键 的步 骤 ， 对 于 各种 截 面形 式 （ 括 板 式 、 包 Ｔ型 、 箱梁 或 单 箱 多 小
基于ANSYS的桥梁检测车回转平台有限元分析及结构优化
１ Ｉ 弓 言
Ａｓ 对 进 结 静 学 析 确 其 力 布 律 变 Ｎ ｓ 其 行 构 力 分 ，定 应 分 规 和 形 Ｙ
铁路桥梁建成后 ， 由于受运行载荷 、 环境载荷等因素 的长期 情况 ， 根据分析结果对 回转平台结构优化， 以提高其强度 和刚度 、
铁路桥梁检测车是一种为桥梁检测人员提供作业平 台的专 研 究的 回转平台为板式焊接结 构 是 由底板 、 两个 高墙 板 、 用车辆 ， 用于桥梁流动检测或者维修作业 。 实践证 明， 在该作业平 上下盖板和若干横隔板焊接而成的薄壁箱型结构 承载情况和结
２３模 型离散 ．
回转平 台的绝大部分结构是由钢板组合焊接而成 ， 其几何 形状和受力特征满足平面薄板理论要求 ， 可选用板壳单元 （ｈｌ Ｓｅ ｌ ｅ ｍ ｎ） ｌ ｅｔ ｅ 对其进 行离散。与此同时， 对不满足薄壳理论 的主臂后 铰点 ， 采用实体单元（ｏ ｄ ｌ ｎ ） Ｓｌ ｅ ｔ ｉ ｅ ｍｅ 建模。 因此 ， 选用 Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ 单元
１６ ０
进行 以下 简化 ：
郑则坡等 ： 于 Ａ Ｓ Ｓ的桥 梁检 测车 回转平 台有 限元 分析及 结构优化 基 ＮＹ
第 ３期
材料密度为 ７ ５ ｌ￣ ｇ ｍ ， ． ｘ Ｏ ｋ／ ，其泊松 比为 ０３ ， ８ ｍ ．１弹性模量为 ２１ｘ ．２ １Ｓ ａ屈服极 限 ｔ＝ ６ ＭＰ ， ０ＭＰ ， ｒ ６０ ａ取安全 系数 ｎ ２ ， ， ＝ ｎ 则其许用应 力
桥梁的ansys有限元分析
（一）研究背景桥梁在一个国家的交通运输和经济发展中占有十分重要的位置 ,而桥梁桁架结构是保证桥梁安全运营的重要手段。
随着技术的发展，桥梁桁架结构己经发展成为桥梁领域中必不可少的专用结构，桥梁桁架结构更是代表了桥梁的主流发展方向，具有广阔的市场前景。
木文的研究对象为桥梁桁架结构，采用有限元法对该车结构进行了有限元分析。
（二）研究目的本文认真研究了桥梁的结构组成和工作原理，对桥梁各组成部件进行了合理的模型处理和简化，利用有限元分析软件ANSYS的APDL语言，建立了各部件的有限元参数化模型。
按照真实情况采用合理的方式模拟各部件间的连接关系，将各部件组成一个整体。
通过以上工作建立了桥梁的有限元分析模型，对桥梁桁架结构进行静力学分析，分析桥梁桁架结构在静态情况下的位移变形，应力应变分布，为桥梁桁架结构的设计与制造提供理论依据。
（三）有限元分析过程1.定义材料属性，包括密度、弹性模量、泊松比。
点击主菜单中的"Preprocessor'Material Props >Mat erialModels” ,弹出窗口,逐级双击右框中“Structural、Linear\ Elastic\ Isotropic n前图标，弹出下一级对话框，在"弹性模量” （EX）文本框中输入:2. Oell ,在“泊松比” （PRXY）文本框中输入：0. 3,如图所示，点击“0K”按钮，同理点击Density输入7850即为密度。
A define Material Model BehaviorMaterial Edit Favorite HelpA Linear I&otropic Properties for P/aterhl Number 1Linear Isotropic Ifaterial Propertiesfor Kat erial NuiTber 1T1Terrperatures |0 EX PRX7|o.3Add Temper attire | Delete TeiuperatureGraphOKdree] |HebA Define Material Model Behavior Matenal Edit Favorite Help2. 定义单元属性，包括单元类型、单元编号、实常数。
基于ANSYS的桁架桥简单的力学分析
基于ANSYS的桁架桥简单的力学分析姓名戴航学号20120680203专业工程力学班级2班二〇一五年六月一、桁架桥的工程背景及用途桁架桥简介：桁架桥是桥梁的一种形式，一般多见于铁路和高速公路，指的是以桁架作为上部结构主要承重构件的桥梁。
桁架桥为空腹结构，因而对双层桥面有很好的适应性。
桁架是由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，节约材料，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。
本文通过分析在卡车过桥时，对桁架桥进行ansys静力分析和模态分析，给出危险截面，从而为优化设计提供理论依据。
桁架桥实物如下：桥梁的简化平面模型(取桥梁的一半)：二、研究对象简介在本文的分析中，分析模型为：桁架桥由型钢组成，顶梁及侧梁，桥身弦杆，底梁分别采用3种不同型号的型钢，结构参数见表3-6。
桥长L=32m,桥高H=5.5m。
桥身由8段桁架组成，每段长4m。
该桥梁可以通行卡车，若这里仅考虑卡车位于桥梁中间位置，假设卡车的质量为4000kg，若取一半的模型，可以将卡车对桥梁的作用力简化为P1 ，P2和P3 ，其中P1= P3=5000 N, P2=10000N。
材料性能为：弹性模量E=2.10e10Pa，泊松比为0.3，密度7800kg/m3。
表3-6 桥梁结构中各种构件的几何性能参数三、单元类型：共选用三种单元：1、顶梁及侧梁（beam1），定义1号是实常数用于beam1，截面参数见上表；2、桥身弦梁（beam2），定义2号实常数用于beam2，截面数据见上表；3、底梁（beam3）,定义3号实常数用于beam3，截面数据见上表。
四、主要建模过程1、定义单元类型2、定义实常数以确定梁单元的截面参数,，定义材料参数3、构造桁架桥模型生成桥体几何模型：ANSYS Main Menu：Preprocessor → Modeling → Create → Keypoints → In Active CS → NPT Keypoint number：1，X，Y，Z Location in active CS：0，0 → Apply→同样输入其余15个特征点坐标（最左端为起始点，坐标分别为 (4,0), (8,0), (12,0), (16,0), (20,0), (24,0), (28,0), (32,0), (4,5.5), (8,5.5), (12,5.5), (16.5.5), (20,5.5), (24,5.5), (28,5.5)）→ Lines → Lines → Straight Line →依次分别连接特征点→ OK网格划分：ANSYS Main Menu: Preprocessor → Meshing → Mesh Attributes → Picked Lines →选择桥顶梁及侧梁→OK → select REAL: 1, TYPE: 1 → Apply →选择桥体弦杆→OK → select REAL: 2, TYPE: 1 → Apply →选择桥底梁→ OK → select REAL: 3, TYPE:1 → OK → ANSYS Main Menu：Preprocessor → Meshing → MeshTool →位于Size Controls下的Lines：Set → Element Size on Picked → Pick all →Apply → NDIV：1 → OK → Mesh → Lines → Pick all → OK (划分网格)3、给模型加约束和施加载荷4、计算分析，显示结果五、工况分析：1、加载工况施加载荷ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Force/Moment → On Keypoints →选取底梁上卡车两侧关键点（X坐标为12及20）→OK → select Lab: FY，Value: -5000 → Apply →选取底梁上卡车中部关键点（X 坐标为16）→ OK → select Lab: FY，Value: -10000 → OK→ ANSYS Utility Menu：→ Select → Everything图形显示结构Y方向的位移(a)桥梁中部最大挠度值为0.003 374m等效应力云图(b)桥梁中部轴力最大值为25 380N2、自重工况。
基于ANSYS的桥梁有限元分析解读
目录引言 (1)第1章绪论 (2)1.1 论文选题的背景和意义 (2)1.2 国内外研究现状 (3)1.3 论文的研究内容和结构安排 (5)第2章有限元法和ANSYS软件简介 (6)2.1 有限元法 (6)2.1.1 有限元法简介 (6)2.1.2 有限元法的基本思想 (7)2.1.3 有限元常用术语 (7)2.1.4 有限元法分析的基本过程 (8)2.1.5 有限元法的发展趋势 (9)2.2 ANSYS软件简介 (10)2.2.1 ANSYS的发展 (10)2.2.2 ANSYS功能简介 (10)2.2.3 ANSYS的特点 (11)2.2.4 ANSYS在机械领域的应用 (12)第3章线性静力学分析和模态分析 (13)3.1 静力学分析 (13)3.1.1 静力分析的定义 (13)3.1.2 静力分析所用单元类型 (14)3.1.3 线性静力分析的基本步骤 (14)3.2 模态分析 (15)3.2.1 动力学分析的定义 (15)3.2.2 动力学分析的重要性 (16)3.2.3 模态分析介绍 (16)第4章钢桁架桥梁结构ANSYS分析 (18)4.1 桁架桥的静力分析 (18)4.1.1 问题描述 (18)4.1.2 建立模型 (19)4.1.3 施加边界条件和载荷 (24)4.1.4 求解 (26)4.1.5 查看计算结果 (26)4.2 桁架桥的模态分析 (29)4.2.1 求解 (29)4.2.2 查看计算结果 (30)4.2.3 钢桁架桥的共振问题 (34)4.3 桁架桥结构的优化设计 (34)总结 (41)致谢 (42)参考文献 (43)引言桁架常用来增加结构的强度，许多人都熟悉用于桥梁非常精巧的叉支撑系统。
桁架撑杆增强吊桥塔使其不致失稳的作用是不易被忽视的，但在大部分这类桥梁上，垂直的桁架缀板对桥面抗弯曲和扭转变形能力的增强作用，却不是每个人都会注意到的。
1940年11月7日，华盛顿塔科马的照相机商店的巴尼·埃利欧特（Barney Elliott）拍摄了一部影片，许多读者或许看到过这部很著名的影片：那天狂风速度高达42英里/小时，致使塔科马纽约湾海峡吊桥连续不断地出现蔚为壮观的波浪状起伏，最终导致该桥的坍塌。
基于ANSYS的桥梁结构徐变效应仿真分析
收 稿 日期 ：０ ２０ —４ ２ １—１１ ． 作者简介 ： 游 峰（ ９ ０）助理工程师． － ｉ ｙ ｕｅｇ ２ ０ ＠１ ３ ｃｍ １８ 一 ， Ｅ ｍａ ：ｏ ｆｎ＿ ０ ４ ６ ．ｏ ｌ
现 了桥 梁混凝土 结构 的徐 变分析计算 。在此基础上 ， 通过 实例验证 了这种模拟方法在 实际工程计算 中的可靠性 。
关 键词 ： 徐变； 混凝土； Ａ Ｓ Ｓ 仿真分析； 桥梁结构 ＮＹ ；
Ｂｒｄ ｅＳｒ ｃｕ ｅＣｒｅ ｆｃ ｉ ｌｔ ｎ Ａｎ ｌｓｓＢａ ｅ ｎ ＡＮＳ ｉ ￣ ｔｕ ｔｒ ｅｐ ＥｆｅｔＳｍｕ ａｉ ａｙ ｉ ｓｄ ｏ ｏ ＹＳ
￡一 Ｃ１・ Ｃ ・ Ｑ ・ｅ ／ ａ２ ｔ （） １
式中， ｔ 为 时刻 的混 凝 土应力 ； Ｔ为 ｔ 刻 的环 境 温度 ； Ｃ ， ３Ｃ 为 常系数 。 时 Ｃ ， ｚＣ ， ４ 取 Ｃ ：１Ｃ —０ Ｃ —０ 代人 式 （） ２＝ ， ３ ， ４ ， ＝ １ ｅ ｌ・ —Ｃ （） ２
１ 徐变理论 的基本假定
因客观 因素 的复杂性 ， 凝土徐 变 引起 的结构 徐变 变形及 次 内力计算 的精 确分 析十分 困难 ， 变计算 理 混 徐 论 大多 采用 如下假 定 ：
１ 结构 截面 变形 （ ） 混凝 土） 终符合 平截 面变 形假定 ； 始
２不考 虑普 通钢 筋对徐 变 的约束 影 响 ； ） ３徐变 与应 力之 间符合 线性 关 系 ， ） 即采 用线 性徐 变理 论 ， 由此 可 采用 “ 的独 立 作用 原 理 ” “ 力 应 变 力 和 应
简单桁架桥梁ansys分析
简单桁架桥梁ansys分析Ansys是一款广泛使用的有限元分析软件，可以用于各种工程结构的分析，包括桁架桥梁。
下面是一个简单的桁架桥梁分析的步骤，使用Ansys进行模拟。
一、建立模型1.创建新的分析：在Ansys中，首先需要创建一个新的分析。
选择适当的分析类型，例如静态分析或动态分析，根据需要进行设置。
2.创建几何体：在Ansys中，可以使用自带的建模工具创建几何体。
对于桁架桥梁，需要创建梁单元和节点。
梁单元用于模拟桥梁的横梁和纵梁，节点用于连接梁单元。
3.定义材料属性：为梁单元分配适当的材料属性，例如弹性模量、泊松比、密度等。
4.网格化：对几何体进行网格化，以生成有限元网格。
可以调整网格密度以获得更精确的结果。
5.边界条件和载荷：定义边界条件和载荷。
对于桁架桥梁，可能需要在支撑处施加固定约束，并在桥面上施加车辆载荷。
二、进行分析1.运行分析：在Ansys中，可以运行分析并观察结果。
可以使用后处理功能来查看结果，例如位移、应力、应变等。
2.检查结果：检查模型的位移、应力、应变等是否符合预期。
如果结果不符合预期，可能需要返回模型进行修正。
三、优化设计1.优化设置：在Ansys中，可以使用优化工具对模型进行优化设计。
设置优化目标，例如最小化总重量或最大化刚度。
2.运行优化：运行优化过程，Ansys将自动调整模型的参数以达到优化目标。
3.检查结果：在优化完成后，检查结果以确保满足设计要求。
四、验证模型1.确认模型的正确性：在完成优化设计后，需要确认模型的正确性。
可以通过与实验数据进行比较，或者与其他分析工具的结果进行比较来验证模型的准确性。
2.进行敏感性分析：可以使用Ansys的敏感性分析功能来确定哪些参数对模型结果影响最大。
这有助于在后续设计中更好地控制这些参数。
3.确认模型的可靠性：确认模型是否符合工程要求和规范。
如果模型满足所有条件，那么可以将其用于实际工程设计。
五、应用模型1.工程设计：在确认模型的正确性和可靠性后，可以将模型应用于实际的工程设计。
基于 ANSYS 的变截面连续钢构桥梁分析
基于ANSYS 的变截面连续钢构桥梁分析摘要：本文主要基于大型通用有限元软件ANSYS，对某高速公路段上三跨变截面连续钢构桥梁进行三维仿真并对其进行力学分析。
通过其后处理器及其它操作绘制出墩梁固结处弯矩影响线和跨中弯矩及挠度影响线，以便于确定最不利布载位置以及为更进一步的分析做基础。
关键词：ANSYS变截面连续钢构桥梁分析引言为加快国家经济的发展亟待兴建高速公路以满足日益增加的交通需求，当面对需要跨越高山峡谷地带则需修建桥梁。
而对于需要修建高墩才能够满足要求时且跨径在200m 左右的桥梁，连续钢构桥梁无疑是最佳选择，而用变截面形式不仅减轻了结构自重增大跨度又节约了成本。
在兴建之前对桥梁进行分析，就是要找出最不利位置，然后在最不利位置处加载得出结构的极限承载力，然后在此基础上进行设计。
而绘制结构内力影响线是找出结构最不利位置的方法之一，也是比较容易实现的。
所谓影响线，即单位力在结构上移动时，随着其位置的改变，结构中的某一量值（如支座反力、杆件截面内力或结点位移等）也将相应地产生变化规律的函数图形（曲线），称为结构中某量值的影响线。
而当实际荷载移动到某个位置时使得某量值达到最大（或最小）值，此时的荷载位置即为该量值的最不利荷载位置。
一、建模思想及过程绘制影响线的方法有静力法和机动法两种。
根据影响方程来绘制影响线的方法叫静力法，用绘制位移图的方法来得到影响线的方法叫机动法。
而基于ANSYS 平台绘制影响线主要步骤有：(1) 建立有限元模型，(2) 用循环语句进行加载，(3) 进入后处理器提取数据并加以分析，绘制出结构某量值的影响线。
现对某高速公路段处（32+188+32m）三跨变截面连续钢构桥梁进行分析。
为简化计算，本模型选取可自定义截面的BEAM189 三维梁单元进行建模。
下图Ⅰ和图Ⅱ分别为桥梁整体有限元模型和箱梁局部有限元模型。
其建模关键命令流如下：/PREP7 ! 进入前处理器*DO,I,1,60 ! 建立截面循环SECTYPE,I,BEAM,MESH! 定义截面类型SECREAD,%I%,,,MESH !I 端自定义截面SECOFFSET,USER,0,(I+1)*(I-1.5)/100! 用户自定义梁截面偏移SECREAD,%T%,,,MESH!J 端自定义截面SECOFFSET,USER,0,I*(I+2.5)/100! 用户自定义梁截面偏移SECTYPE, I,TAPER ! 定义变截面梁*ENDDO/SOLU*DO,I,1,252 ! 循环施加荷载FDELE,ALL,ALLALLSELNSEL,S,LOC,X,I*1 ! 选择施加单位荷载的节点F,ALL,FY,-1! 施加单位力ALLSELNSUBST,1OUTRES,ALL,ALLSOLVE*ENDDOFINISH城市建设理论研究•93•城市建设理论研究2011 年8 月 5 日ChengShiJianSheLiLunYanJiu•理论研究•图 1. 桥梁整体有限元模型图 4.跨中挠度影响线图 2. 箱梁局部有限元模型二、变截面连续刚构桥梁分析进入ANSYS 后处理器，通过PLV AR 命令可以绘制图形，亦可通过PRV AR 命令提取数据后通过三方绘图软件（ORIGIN）绘制量值影响线。
桥梁工程ANSYS优化设计问题分析
（）计算困难 。由于实体模 型一般单元多 ，方程组 巨大 ， ４
因此对 机器要求较高 。 ２ 仿真分析 ． ２
Ａ Ｓ Ｓ软件 自身具有 强大 的实体 建模功 能 ，并且 可 以通 ＮＹ
过 多种数据 传输接 口直接输入模 型 。通 过这方 式相结 合 ，基 本 上可 以建 立各种 复杂模型 网格 划分 的质量 和数量 直接影 响
下的受力情况。在 实体仿 真分析上 ，Ａ Ｓ Ｓ软件有很 多优点 ，准确地仿 真分析甚至可以取代模 型试验 而得到 巨大的 ＮＹ
经济效益。在整体有 限元计算 的基础上 ，通过对 某大跨度 斜拉 桥主 梁的局部仿真分析 ，论 述 了仿 真分析尤其是其在
微 机 上 实现 的一 般 过 程 。 关键 词 ： Ａ Ｓ Ｓ； 真 分 析 ； 拉 桥 ＮＹ 仿 斜
飞速发展 和有 限元 软件提供 了一种可 能 ，仿 真技术 可 以将 桥
梁局部甚 至整桥 “ 建立”在计 算机上 ，在设 计桥梁 方案 、桥
（）建模 难 。很 多在梁单 元里 面需要省 略 的内部构 造在 １ 仿真分析里面是 不能省略的。
梁结构计 算分析 、桥梁施工过 程模拟 、准确 计算桥 梁承 载能
则 ，进 行 下 一 步 。
的影 响 ，整体模 型为 ７个标 准梁端 长度 。根据分 析结 果 ，该
模型足够大 ，能够 比较真实地 反映出细化段 的真实受力状态 。 在建模过程 中，采用 Ａ ｔ Ａ 维建模与 Ａ Ｓ Ｓ实体 建 ｕｏ Ｄ Ｃ ＮＹ
（）根据 己完成 的优化 循环 和 当前 优化 变量 的状态修 正 ３ 设计变量 ，重新投入循环 。
组台成整体 模型。 单元选取 ：混凝 土采用 Ｓ ＬＤ ５单元 ，预应 力钢 筋采用 Ｏ Ｉ４
基于ANSYS的桥梁结构自重仿真分析(图文)
基于ANSYS的桥梁结构自重仿真分析(图文)论文导读：桥梁结构本身的自重时常占桥梁结构所受荷载的很大部分。
本文用大型通用软件ANSYS模拟某连续刚构桥箱梁桥自重为例来说明ANSYS软件在这方面的应用。
关键词：有限元，ANSYS，箱梁桥，自重在桥梁结构分析中，桥梁结构本身的自重时常占桥梁结构所受荷载的很大部分，准确模拟桥梁结构自重是常遇问题，桥梁中对等截面连续梁可看成均布荷载，但如果结构形状复杂—例如，变截面连续梁等，若沿桥梁轴线方向按均布荷载处理就不甚合理。
本文用大型通用软件ANSYS模拟某连续刚构桥箱梁桥自重为例来说明ANSYS软件在这方面的应用。
1.ANSYS软件及其工作流程ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件，由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，对自然界四大场—力场、流场、热场、磁场实现全面分析；ANSYS用户涵盖了机械、航空航天、能源、交通运输、土木建筑、水利、电子、地矿、生物医学、教学科研等众多领域，ANSYS是这些领域进行国际国内分析设计技术交流的分析平台，是一个功能强大的有限元分析程序[1,2,3]。
ANSYS主要由前置处理(Preprocessing)、解题程序(solution)、后置处理(Postprocessing)以及时间历程等组成，在前处理方面，ANSYS的实体建模功能比较完善，提供了完整的布尔运算，还提供了拖拉、延伸、旋转、移动、延伸和拷贝实体模型图元的功能[1,2,3]。
论文参考。
在此，采用了ANSYS对该桥的温度效应进行仿真分析。
ANSYS具有丰富的单元库和材料库，可以对任意结构形式的桥梁进行全桥仿真分析，较为精确的反映出桥梁在各种因素下的综合特征，如桥梁的应力应变分布、变形等等。
2.工程实例某桥桥梁全长287.54m。
主桥上部采用35m＋60m＋90m＋60m＋35m 预应力混凝土刚构-连续箱梁体系；主桥主墩采用双薄壁式墩，主桥边墩采用板式桥墩。
ansys桥梁受力分析命令流
ANSYS桥梁受力分析命令流ANSYS是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，它可以帮助工程师、设计师、科学家等进行各种力学或结构分析。
在工程领域中，桥梁是一种比较常见的结构，因此本文将介绍在ANSYS中进行桥梁受力分析的命令流。
1. 建立桥梁模型首先，我们需要建立桥梁模型。
在ANSYS中，可以使用多种模型建立工具，例如现在比较流行的三维CAD软件，如SolidWorks、CATIA等，均可以建立出桥梁模型。
建立好桥梁模型后，需要导入到ANSYS中进行后续分析。
2. 分配材料属性桥梁模型建立完后，需要根据实际情况为它分配材料属性。
以混凝土桥梁为例，我们可以使用“MP（材料属性）”命令为桥梁定义混凝土的相应属性。
比如，定义混凝土的弹性模量、泊松比等。
3. 设定支座约束桥梁的受力分析需要考虑桥梁的支座约束情况。
在ANSYS中，我们可以通过使用“SUPPORT”命令设定不同类型的支座约束。
4. 设定荷载桥梁承受的荷载对于力学分析至关重要，因此在进行桥梁受力分析时，必须设定荷载的种类和大小。
ANSYS提供了多种荷载设定方式，如集中荷载、分布荷载、自重荷载等。
5. 载荷应用载荷应用是桥梁受力分析中的一个关键步骤，它能够准确模拟桥梁所受荷载。
在ANSYS中，可以使用“D”命令定义荷载的应用方式，如定义一个位移荷载、力荷载等。
6. 求解过程ANSYS中提供了多种求解器，可以快速准确地解析桥梁模型受力情况。
在进行桥梁受力分析时，需要选择合适的求解器并进行计算。
ANSYS中提供了两种类型求解器，一种是基于传统矩阵进行计算的Direct Solver求解器，另一种是基于有限元模型优化的Iterative Solver求解器。
7. 结果分析在桥梁受力分析计算完成后，需要对应力和位移等结果进行分析并产生可视化的输出。
在ANSYS中，可以使用“POST1”命令来输出结果，并对结果进行后处理。
8.经过以上步骤进行受力分析后，可以得到桥梁受力的详细情况，也可以对桥梁的结构进行合理的优化。
基于ANSYS的斜拉桥施工过程模拟分析
第30卷 第3期2006年6月武汉理工大学学报(交通科学与工程版)Jou rnal of W uhan U n iversity of T echno logy(T ran spo rtati on Science &Engineering )V o l .30 N o.3June 2006基于AN SYS 的斜拉桥施工过程模拟分析 收稿日期:20051112 廖小雄:男,26岁,硕士,主要研究领域为大跨度桥梁设计与结构非线性分析廖小雄1,2) 黄 艳3) 郭 奔4) 杨吉新1)(武汉理工大学交通学院1) 武汉 430063)(深圳市电子院设计有限公司2) 深圳 518031)(湖北省宜昌市交通规划勘察设计研究院3) 宜昌 443000)(湖北楚维工程咨询监理有限责任公司4) 荆门 448000)摘要:施工控制在大跨径斜拉桥施工过程中的地位日益重要,而桥梁的施工模拟计算对整个施工控制的成败与效率起着关键性作用.文中结合云阳长江公路大桥的施工监控实践,利用AN SYS 的二次开发工具A PDL 语言,同时引入生死单元功能,编制了相应的AN SYS 命令流程序,成功地实现了该斜拉桥的施工过程模拟分析.关键词:斜拉桥;几何非线性;AN SYS ;施工模拟中图法分类号:U 448.27 云阳长江公路大桥为双塔双索面PC 斜拉桥,跨径组合为132.0m +318.0m +187.0m .主梁为钢筋砼双纵肋主梁,横截面宽20.5m ,梁高2.42m ,采用后支点挂篮悬臂施工[1].该桥的施工模拟计算,采用正装计算法,即首先建立该桥梁结构的有限元分析模型,然后按照该桥梁结构实际加载顺序来进行结构的受力和变形分析,得到各施工阶段的位移和内力状态,为施工控制提供依据[2].1 A PDL 语言和单元生死功能AN SYS 参数化设计语言A PDL (AN SYS p aram etric design language )是AN SYS 的一个非常强大二次开发工具,可以用于根据参数来建立模型[3].A PDL 包含许多特性,诸如参数、函数、条件语句、DO 循环、宏和用户程序等.使用这些特性,用户可以创建一控制方案,使程序在特定的应用范围内发挥最大效率.斜拉桥施工分析的力学模型是一动态模型,A PDL 语言的应用使得我们可以更方便地控制所分析桥梁的模型,使得桥梁的施工模拟分析更加程序化、简单化.在结构模型中,如果添加或删除单元,则模型中相应的单元就可能变得存在或消亡.单元生死功能用于在这种情况下杀死或重新激活选择的单元.2 斜拉桥非线性的主要影响因素斜拉桥是一个由索、塔、梁三种基本构件组成的组合结构,属于高次超静定的柔性体系,应从大变形效应、垂度效应和弯矩轴向力组合效应三方面考虑其几何非线性问题[425].1)结构大变形的影响 在荷载作用下,节点坐标随着荷载的增加发生着较大的变化,各个单元的长度、倾角也发生了改变.结构刚度矩阵是几何变形的函数.因此,平衡方程{F }=[K ]{∆}不再是线性关系.在几何非线性有限元分析中,考虑大变形的影响,就是把平衡方程建立在变形后的几何位置上.2)斜拉索垂度的影响 施工阶段斜拉索受到的拉力比成桥阶段小,由缆索垂度影响而引起的非线性较为明显.为考虑这一效应,计算中可根据各施工阶段的索力,将拉索单元的弹性模量用E rn st 公式不断修正,得出更新的拉索单元刚度矩阵.拉索换算弹性模量是指拉索在工程结构中表现出的弹性模量,其表达式为E rn st 公式,即E =E 01+(ΧS co s Α)212Ρ3E 0式中:E 为考虑垂度影响的拉索换算弹性模量,kPa ;E 0为拉索弹性模量,kPa ;Χ为拉索换算容重,kN m 3;S 为拉索长度,m ;Α为拉索与水平线的夹角,(°);Ρ为拉索应力,kPa .3)轴力弯矩组合效应的影响 斜拉桥的斜拉索拉力使其他构件处于弯矩和轴向力组合作用下,这些构件即使在材料满足虎克定律的情况下也会呈现非线性特性.3 施工分析的力学建模与计算利用AN SYS 的二次开发工具A PDL 语言,编制相应的命令流程序,建立平面杆系模型,对该斜拉桥的施工过程进行一次正装计算,通过引入换算弹性模量、稳定性函数和几何刚度矩阵来计入各种非线性效应的影响.对该斜拉桥施工过程进行正装计算时,根据施工方案将各标准梁段施工分成挂篮就位、浇筑砼、张拉预应力钢筋、斜拉索张拉4个工况.结构计算简图见图1.图1 云阳长江公路大桥结构计算简图具体分析步骤如下.1)建立该桥一半结构的有限元模型.首先定义单元类型、实常数和材料特性.斜拉索采用二维杆L I N K 单元模拟,主梁和刚臂采用二维梁B EAM 单元模拟,分别用R 命令定义共49种实常数和M P 命令定义4种材料特性,用N 命令定义所有的结点,用E 命令定义所有的单元,并且把各单元类型、实常数和材料特性赋值给各个单元,对塔梁相互支承的两个结点进行U X ,U Y ,RO T Z 三个方向的位移耦合(模拟塔梁临时固结).在利用命令流定义结点和单元时使结点和单元编号符合一定的规律,以便在以后做各个工况分析时可以更好地控制所分析的模型.这部分建模命令流程序在以后的每个单个工况分析时均会用到.2)对各个节段施工的各个工况分别进行模拟分析 以N 18节段施工的浇筑砼工况为例,在前一步建立的模型的基础上,首先定义约束和非线性分析选项.命令流如下.SOLU !进入求解器D ,1,ALL ,,!定义约束NL GEOM ,ON !打开大变形N RO PT ,FULL ,,ON !定义N R 选项N SUBST ,25!定义子步数SST IF ,ON !应力刚化AU TO T S ,1!自动时间步控制LN SRCH ,ON!打开线性搜索CNV TOL ,F ,,0.05,2,1!定义收敛条件N EQ IT ,75!迭代次数限值F I N ISH!结束下一步 定义荷载、生死单元与求解.在模型上施加新增加的荷载,即N 18节段砼的自重均布荷载或等效挂篮支反力.被EK I LL 命令杀死的单元是指在结构本工况分析时不存在,即尚未出生的单元.定义生死单元及求解的命令流如下.SOLU !进入求解器EK I LL ,2443DO ,i ,248,272EK I LL ,i3ENDDO !杀死不存在单元3DO ,i ,214,231D ,i ,ALL ,,3ENDDO!约束不活动结点SAV E !保存SOLV E!求解F I N ISH!结束3)后处理查看结果 对各个施工工况模拟计算完成之后,分别通过后处理导出计算结果,得到各个工况施工后相对于该工况施工前主梁的应力、挠度、索力以及塔顶偏移的变化量,然后在EXCEL 里进行叠加,可以求出最大悬臂时(即J 20索张拉后)各梁段的应力、变形、索力以及塔顶偏移的大小等.并将此计算结果与设计单位、监控单位V SES 软件的计算结果进行对比分析.4)建立整桥结构模型 根据实际受力情况,分别模拟边跨合龙、中跨合龙、放松临时固结、全・794・ 第3期廖小雄,等:基于AN SYS 的斜拉桥施工过程模拟分析桥调索、桥面铺装等施工工况,将计算结果与边跨合龙前的累计值进行叠加后就可以得到成桥时各梁段的应力、挠度、索力以及塔顶偏移的大小等.4 计算结果比较分析以最大悬臂状态时的计算结果为例进行比较分析.所建立的AN SYS 施工分析模型考虑几何非线性效应的计算结果见表1～表3,该计算结果与监控单位V SES 软件线性计算结果比较柱形图如图2～图4所示. 从表1～表3、图2～图4可以看出:(1)斜拉索的索力随着索号的增加逐渐增大(个别索除外).(2)采用AN SYS 非线性计算得到的索力计算值比V SES 线性计算得到的索力值大,差值在1%～3%范围内.(3)主梁的上缘受压,最大压应力达到12.0M Pa (<20.0M Pa ),主梁下缘少数梁段受拉,拉应力均小于2.0M Pa .采用AN SYS 计算得到的上下缘应力值与V SES 计算结果差值在5%以内,且与设计结果相符.表1 最大悬臂时计算索力值一览表kN索号 计算索力值 边跨 中跨索号 计算索力值 边跨 中跨C 140614045C 1134793427C 228812858C 1237213669C 322852262C 1339993949C 424392411C 1443334286C 525912560C 1545054456C 625722529C 1648964854C 727482704C 1752145177C 829502906C 1855375507C 930282979C 1960065990C 1032493198C 2064546454表2 最大悬臂时主梁各节段上边缘应力值一览表M Pa 梁段 上边缘应力值 边跨 中跨梁段 上边缘应力值 边跨 中跨N 1-10.28-10.41N 11-9.45-9.73N 2-11.29-11.46N 12-8.64-8.89N 3-10.88-11.09N 13-7.74-7.96N 4-11.49-11.74N 14-6.82-7.00N 5-10.76-11.02N 15-5.92-6.06N 6-11.04-11.33N 16-5.10-5.21N 7-11.11-11.41N 17-4.41-4.48N 8-10.97-11.28N 18-4.15-4.12N 9-10.65-10.96N 19-4.24-4.25N 10-10.13-10.43N 20-3.78-3.78表3 最大悬臂时主梁各节段累计下边缘应力值一览表M Pa 梁段下边缘应力值 边跨 中跨梁段下边缘应力值 边跨 中跨N 1N 2N 3N 4N 5N 6N 7N 8N 9N 10-8.10-4.95-3.51-2.28-1.28-0.50 0.67 1.19 0.86-0.12-7.88-4.67-3.18-1.90-0.85-0.04 0.95 1.45 0.88 0.22N 11N 12N 13N 14N 15N 16N 17N 18N 19N 20-0.79-1.49-2.28-3.04-3.73-4.21-4.41-3.88-2.69-2.30-0.36-1.11-1.95-2.77-3.52-4.06-4.33-3.94-2.68-2.305 结 论利用AN SYS 的二次开发工具A PDL 语言,同时引入生死单元功能,编制相应的AN SYS 命令流程序,成功地实现了该斜拉桥的施工模拟分析.基于以上计算结果比较分析,可以得出以下结论:(1)在施工过程中,大跨径斜拉桥的几何非线性效应对其斜拉索索力、主梁应力等内力有一定图2 最大悬臂时中跨各斜拉索计算索力值图3 最大悬臂时边跨主梁上缘应力值・894・武汉理工大学学报(交通科学与工程版)2006年 第30卷图4 最大悬臂时中跨主梁下缘应力值影响,线性分析会产生一定的误差.(2)利用AN 2SYS 的二次开发工具A PDL 语言,引入生死单元功能,编制相应的AN SYS 命令流程序,进行桥梁的施工模拟分析是切实可行的.(3)结合该斜拉桥的施工监控实践,通过分析研究认为,利用该AN SYS 程序对该桥整个施工过程进行正装计算所得到的结果是合理有效的,利用此计算结果进行施工监控,能达到设计所要求的成桥状态.参考文献[1] 张宝魁,杨吉新,曾 彦.云阳长江公路大桥施工控制计算分析.武汉理工大学学报:交通科学与工程版,2004,28(3):3382341[2] 向中富.桥梁施工控制技术.北京:人民交通出版社,2001[3] R eddy P ,Ghabou ssi J ,H aw k in s N M .Si m u lati on ofcon structi on of cab le 2stayed b ridges .Jou rnal of B ridge Engineering ,1999,4(4):2582262[4] 卫 星,强士中.利用AN SYS 实现斜拉桥非线性分析.四川建筑科学研究,2003(12):14217[5] 李平利,石少华.大跨斜拉桥的静力几何非线性分析.四川建筑,2004(2):47Si m u lati on and A nalysis of Con structi on State ofCab le 2Stayed B ridge Based on AN SYSL i ao X i aox iong 1,2) Huang Yan 3) Guo Ben 4) Yang J ix i n1)(S chool of T ransp orta tion ,W U T ,W uhan 430063)1)(S hen {hen E lectron ics D esig n Institu te Co .,L td .,S henz hen 518031)2)(H ig hw ay Co m m un ica tion P lann ing ,S u rvey andD esig n Institu te of Y ichang C ity ,Y ichang 443000)3)(H ubei Chuw ei E ng ineering Consu lting S up erv isor Co .L td ,J ingm en 448000)4)AbstractT he po siti on of con structi on con tro l in con structi on state of long 2sp an cab le 2stayed B ridge is be 2com ing m o re i m po rtan t increasingly ,the si m u lati on and analysis in con structi on state of b ridges p lay a vital ro le in the w ho le con structi on con tro l.In the p ap er ,basing on the con structi on con tro lling of Yunyang Changjiang B ridge ,the au tho rs m ake u se of the developm en t too l A PDL language in AN 2SYS ,M eanw h ile ,in troduce the elem en t cap ab ility of b irth and death ,com p ile co rresponding p rogram in AN SYS ,realize the si m u lati on and analysis in con structi on state of the cab le 2stayed b ridge .Key words :cab le 2stayed b ridge ;geom etrical non linear ;AN SYS ;con structi on si m u lati on・994・ 第3期廖小雄,等:基于AN SYS 的斜拉桥施工过程模拟分析。
基于ANSYS的桥梁结构的疲劳寿命分析研究
基于ANSYS的桥梁结构的疲劳寿命分析研究摘要：桥梁结构是公路、铁路运输中不可或缺的重要组成部分，主要承担大量车流的重载、震荡等力的作用。
由于长期的使用和自然环境的影响，桥梁结构的疲劳损伤逐渐累积，严重威胁桥梁结构的安全性。
因此，在桥梁结构的设计阶段就需要对其疲劳寿命进行分析。
本文以ANSYS为分析工具，对一座公铁两用桥梁进行了疲劳寿命分析。
通过建立有限元模型和进行荷载谱分析，得出了桥梁的疲劳寿命，为桥梁结构的安全运行提供了理论参考。
关键词：桥梁结构；疲劳寿命；ANSYS；有限元模型；荷载谱分析Abstract:Bridge structure is an indispensable and important part of highway and railway transportation, mainly bearing the effects of heavy traffic, shaking and other forces. Due to long-term use and the influence of natural environment, fatigue damage of bridge structure gradually accumulates, which seriously threatens the safety of bridge structure. Therefore, it is necessary to analyze the fatigue life of bridge structure in the design stage. In this paper, ANSYS is used as the analysis tool to analyze the fatigue life of a dual-use bridge for public and railway. By establishingfinite element models and conducting load spectrums analysis, the fatigue life of the bridge is obtained, providing theoretical reference for the safe operation of bridge structure.Keywords: bridge structure; fatigue life; ANSYS; finite element model; load spectrum analysis一、引言桥梁结构是重要的交通工程结构，其安全运行对保障人民群众的安全和经济发展至关重要。
基于ANSYS 的连续刚构桥分析(操作篇 )
目录一、工程背景 (1)二、工程模型 (1)三、ANSYS分析 (2)(一)前处理 (2)(1)定义单元类型 (2)(2)定义材料属性 (3)(3)建立工程简化模型 (3)(4)有限元网格划分 (5)(二)模态分析 (5)(1)选择求解类型 (5)(2)建立边界条件 (6)(3)输出设置 (6)(4)求解 (6)(5)读取结果 (6)(6)结果分析 (8)(三)结构试验载荷分析 (8)(1)第二跨跨中模拟车载分析 (8)(2)边跨跨中模拟车载分析 (9)四、结果分析与强度校核 (10)(一)结果分析 (10)(二)简单强度校核 (10)参考文献 (11)连续刚构桥分析一、工程背景：随着我国经济的发展，对交通运输的要求也不断提高；高速路，高铁线等遍布全国，这就免不了要架桥修路。
截至2014年年底，我国公路桥梁总数已达75.71万座，4257.89万延米i。
进百万的桥梁屹立在我国交通线上，其安全便是头等大事。
随着交通运输线的再扩大，连续刚构桥跨越能力大，施工难度小，行车舒顺，养护简便，造价较低等优点将被广泛应用。
二、工程模型：现有某预应力混凝土连续刚构桥，桥梁全长为184m，宽13m，其中车行道宽11.5m，两侧防撞栏杆各0.75m主梁采用C50混凝土。
桥梁设计载荷为公路—— 级。
图2-1桥梁侧立面图上部结构为48m+88m+48m三跨预应力混凝土边界面连续箱梁。
箱梁为单箱双室箱形截面，箱梁根部高5m，中跨梁高2.2m，边跨梁端高2.2m。
箱梁顶板宽12.7m,底板宽8.7m,翼缘板悬臂长2.0m，箱梁高度从距墩中心3.0m处到跨中合龙段处按二次抛物线变化。
0号至3号块长3m（4x3m)，4、5号块长3.5m(2x3.5m)，6号块到合龙段长4m(6x4m)，合龙段长2m。
边跨端部设1.5m横隔板，墩顶0号块设两道厚1.2m横隔板。
0号块范围内箱梁底板厚度为0.90m，1号块范围内底板厚度由0.90m线性变化到0.557m，2号块到合龙段范围内底板厚度由0.557m 线性变化到0.3m。
用ANSYS进行桥梁结构分析
用ANSYS进行桥梁结构分析谢宝来华龙海引言：我院现在进行桥梁结构分析主要用桥梁博士和BSACS，这两种软件均以平面杆系为计算内核，多用来解决平面问题。
近来偶然接触到ANSYS，发现其结构分析功能强大，现将一些研究心得写出来，并用一个很好的学习例子（空间钢管拱斜拉桥）作为引玉之砖，和同事们共同研究讨论，共同提高我院的桥梁结构分析水平而努力。
【摘要】本文从有限元的一些基本概念出发，重点介绍了有限元软件ANSYS平台的特点、使用方法和利用APDL语言快速进行桥梁的结构分析，最后通过工程实例来更近一步的介绍ANSYS进行结构分析的一般方法，同时进行归纳总结了各种单元类型的适用范围和桥梁结构分析最合适的单元类型。
【关键词】ANSYS有限元APDL结构桥梁工程单元类型一、基本概念有限元分析(FEA)是利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。
还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。
有限元模型是真实系统理想化的数学抽象。
真实系统有限元模型自由度(DOFs)用于描述一个物理场的响应特性。
节点和单元1、每个单元的特性是通过一些线性方程式来描述的。
2、作为一个整体，单元形成了整体结构的数学模型。
3、信息是通过单元之间的公共节点传递的。
4、节点自由度是随连接该节点单元类型变化的。
单元形函数1、FEA 仅仅求解节点处的DOF 值。
2、单元形函数是一种数学函数，规定了从节点DOF 值到单元内所有点处DOF 值的计算方法。
3、因此，单元形函数提供出一种描述单元内部结果的“形状”。
4、单元形函数描述的是给定单元的一种假定的特性。
5、单元形函数与真实工作特性吻合好坏程度直接影响求解精度。
6、DOF 值可以精确或不太精确地等于在节点处的真实解，但单元内的平均值与实际情况吻合得很好。
7、这些平均意义上的典型解是从单元DOFs 推导出来的（如，结构应力，热梯度）。
基于ANSYS的桥梁橡胶支座测试系统刚度分析
0. 913 8 0. 782 2 0. 555 6 0. 547 0
0. 941 1 0. 794 5 0. 556 6 0. 545 7
0. 858 2 0. 752 9 0. 553 1 0. 551 0
- 8. 807 - 5. 237 - 0. 619
0. 977
0. 931 2 0. 797 5 0. 565 5 0. 556 9
收稿日期: 2004211202 作者简介: 叶蔚嫦 (19762) , 女, 浙江文成人, 硕士研究生, 研究方向为传感器与计算机辅助实验力学Λ
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图 5 YAW 25000 型装置简图
图 7 位移变形图
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YE50002A 试验机模型上经过AN SYS 分析计算得 直方向的相对位移对支座中心点相对位移的相对误 到的数据Λ 表中腰点误差表示的是上下承载板腰点 差Λ 其中, 如果是矩形支座, X 向表示支座的长边方 在竖直方向的相对位移对支座中心点相对位移的相 向, 而 Z 向表示支座的短边方向Λ
表 1 YE50002A 型AN SYS 计算结果数据
验机的刚度, 分析计算其上下承载板的变形及其对橡胶支座弹性模量 E 检测结果的影响, 并指出
一般通用的压力试验机不能满足交通部行业标准中对测试橡胶支座弹性模量 E 的检测装置的
要求Λ
关键词: 橡胶支座; 试验机; 变形; 刚度
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钢桁架桥静力受力分析对一架钢桁架桥进行具体静力受力分析，分别采用GUI方式和命令流方式。
A 问题描述图6-15 钢桁架桥简图已知下承式简支钢桁架桥桥长72米，每个节段12米，桥宽10米，高16米。
设桥面板为0.3米厚的混凝土板，当车辆行驶于桥梁上面时，轴重简化为一组集中力作用于梁上，来计算梁的受力情况。
桁架杆件规格有三种，见下表：所用材料属性如下表：表6-3 材料属性参数钢材混凝土弹性模量EX×1011×1010泊松比PRXY密度DENS78502500B GUI操作方法1.创建物理环境1）过滤图形界面：GUI：Main Menu> Preferences，弹出“Preferences for GUI Filtering”对话框，选中“Structural”来对后面的分析进行菜单及相应的图形界面过滤。
2）定义工作标题：GUI：Utility Menu> File> Change Title，在弹出的对话框中输入“Truss Bridge Static Analysis”，单击“OK”。
如图6-16（a）。
指定工作名：GUI：Utility Menu> File> Change Jobname，弹出一个对话框，在“Enter new Name”后面输入“Structural”，“New log and error files”选择yes，单击“OK”。
如图6-16（b）。
图6-16（a）定义工作标题图6-16（b）指定工作名3）定义单元类型和选项：GUI：Main Menu> Preprocessor> Element Type> Add/Edit/Delete，弹出“Element Types”单元类型对话框，单击“Add”按钮，弹出“Library of Element Types”单元类型库对话框。
在该对话框左面滚动栏中选择“Structural Beam”，在右边的滚动栏中选择“3D 188”，单击“Ok”，定义了“BEAM188”单元，如图6-17。
继续单击“Add”按钮，弹出“Library of Element Types”单元类型库对话框。
在该对话框左面滚动栏中选择“Structural Shell”，在右边的滚动栏中选择“Elastic 4node 181”，单击“OK”，定义了“SHELL181”单元。
得到如图6-18所示的结果。
最后单击“Close”，关闭单元类型对话框。
图6-17 单元类型库对话框图6-18 单元类型对话框4）定义梁单元截面：GUI：Main Menu> Preprocessor> Sections>Beam> Common Sections，弹出“Beam Tool”工具条，如图6-19填写。
然后单击“Apply”，如图6-19填写；然后单击“Apply”，如图6-19填写，最后单击“OK”。
图6-19 定义三种截面每次定义好截面之后，点击“Preview”可以观察截面特性。
在本模型中三种工字钢截面特性如下图6-20：图6-20 三种截面图及截面特性5）定义材料属性：GUI：Main Menu> Preprocessor> Material Props> Material Models，弹出“Define Material Model Behavior”对话框，在右边的栏中连续双击“Structural> Linear> Elastic> Isotropic”后，弹出“Linear Isotropic Properties for Material Number 1”对话框，如图6-23所示，在该对话框中“EX”后面的输入栏输入“11”，“PRXY”后面的输入栏输入“0.3”，单击“OK”。
图6-23 设置弹性模量和泊松比图6-24 设置密度继续在“Define Material Model Behavior”对话框，在右边的栏中连续双击“Structural> Density”，弹出“Density for Material Number 1”对话框，如图6-24所示，在该对话框中“DENS”后面的输入栏输入“7850”，单击“OK”。
设置好第一种钢材材料之后，还要设置第二种混凝土桥面板材料。
“Define Material Model Behavior”对话框的Material菜单中选择“New model”，按照默认的材料编号，点击“OK”。
这时“Define Material Model Behavior”对话框左边出现“Material Model Number 2”，同第一种材料的设置方法一样，“Linear Isotropic”中“EX”输入“10”，“PRXY”输入“”，“DENS”输入“2500”，单击“OK”结束。
如图6-25。
最后关闭“Define Material Model Behavior”对话框。
图6-25 定义材料属性2.建立有限元模型1）生成半跨桥的节点：GUI：Utility Menu> Modeling> Create> Nodes> In Active CS，弹出“Create Nodes in Active CS”对话框，在“X，Y，Z”输入行输入：“0，0，-5”，单击“OK”。
如图6-26（a）然后GUI：Utility Menu> Modeling> Copy> Nodes> Cop，在“Copy nodes”对话框中单击“Pick All”，在弹出的对话框中，如图6-26（b）填写。
继续执行GUI：Utility Menu> Modeling> Copy> Nodes> Cop，在“Copy nodes”对话框中单击“Pick All”，在弹出的对话框中，如图6-26（c）填写。
图6-26（a）建立节点图6-26（b）复制节点图6-26（c）复制节点图6-27 半桥模型的节点继续执行GUI：Utility Menu> Modeling> Copy> Nodes> Cop，弹出“Copy nodes”对话框，在ANSYS主窗口中用箭头选择2、6、10号节点，单击“OK”，在弹出的对话框中，“ITIME”输入“2”，“DY”输入“16”，“INC”输入“1”，“RATIO”输入“1”，其他项不填写。
单击“OK”。
继续执行GUI：Utility Menu> Modeling> Copy> Nodes> Cop，弹出“Copy nodes”对话框，在ANSYS主窗口拾取3、7、11号节点，单击“OK”，在弹出的对话框中，“ITIME”输入“2”，“DZ”输入“-10”，“INC”输入“1”，“RATIO”输入“1”，其他项不填写。
单击“OK”。
最终ANSYS主窗口中出现画面如图6-27。
2）生成半桥跨单元：选择第一种单元属性：GUI：Utility Menu> Modeling> Create> Elements> Elem Attributes，弹出“Element Attributes”对话框，如图6-28所示。
单击“OK”关闭窗口。
图6-28 选择单元属性图6-29建立端斜杆梁单元建立端斜杆梁单元：GUI：Utility Menu> Modeling> Create> Elements> Auto Numbered> Thru Nodes，弹出“Elem from Nodes”拾取节点对话框，分别拾取11和14号节点，单击“apply”。
再选择12和13号节点。
单击“OK”。
如图6-29。
选择第二种单元属性：GUI：Utility Menu> Modeling> Create> Elements> Elem Attributes，弹出“Element Attributes”对话框，“SECNUM”项中选择“2 XIANHENG”，其他选项不变。
单击“OK”关闭窗口。
建立上下弦杆和横梁杆梁单元：GUI：Utility Menu> Modeling> Create> Elements> Auto Numbered> Thru Nodes，弹出“Elem from Nodes”选择对话框，分别在2和6号节点、6和10号节点、10和14号节点、1和5号节点、5和9号节点、9和13号节点、3和7号节点、7和11号节点、4和8号节点、8和12号节点、1和2号节点、3和4号节点、5和6号节点、7和8号节点、9和10号节点、11和12号节点、13和14号节点建立单元。
单击“OK”关闭窗口。
选择第三种单元属性：GUI：Utility Menu> Modeling> Create> Elements> Elem Attributes，弹出“Element Attributes”对话框，“SECNUM”项中选择“3 FU”，其他选项不变。
单击“OK”关闭窗口。
建立上下弦杆和横梁杆梁单元：Utility Menu> Modeling> Create> Elements> Auto Numbered> Thru Nodes，弹出“Elem from Nodes”选择对话框，分别在3和6号节点、6和11号节点、4和5号节点、5和12号节点、2和3号节点、1和4号节点、6和7号节点、5和8号节点、10和11号节点、9和12号节点建立单元。
单击“OK”关闭窗口。
3）定义梁单元截面：GUI：Main Menu> Preprocessor> Sections>Shell> Lay-up>Add/Edit，弹出Create and Modify Shell Sections”工具条,在“name”后输入“ban”，“ID”后输入“4”，“Thickness”后输入“”，单击“OK”。
4）选择第四种单元属性：GUI：Utility Menu> Modeling> Create> Elements> Elem Attributes，弹出“Element Attributes”对话框，“TYPE”项选择“2 SHELL181”，“MAT”项选择“2”，“SECNUM”项中选择“No Section”，“TSHAP”项选择“4 node quad”，其他选项不变。