桥梁的有限元分析认识
有限元分析报告
有限元分析报告
有限元分析是一种工程结构分析的方法，它可以通过数学模型和计算机仿真来
研究结构在受力情况下的应力、应变、位移等物理特性。
本报告将对某桥梁结构进行有限元分析，并对分析结果进行详细的阐述和讨论。
首先，我们对桥梁结构进行了几何建模，包括梁柱节点的建立以及材料属性的
定义。
在建模过程中，我们考虑了桥梁结构的实际工程情况，包括材料的弹性模量、泊松比、密度等参数的输入。
通过有限元软件对桥梁结构进行离散化处理，最终得到了数学模型。
接着，我们对桥梁结构施加了实际工况下的荷载，包括静载、动载等。
通过有
限元分析软件的计算，我们得到了桥梁结构在受力情况下的应力、应变分布，以及节点位移等重要参数。
通过对这些参数的分析，我们可以评估桥梁结构在实际工程情况下的安全性和稳定性。
在分析结果中，我们发现桥梁结构的主要受力部位集中在梁柱节点处，这些地
方的应力、应变值较大。
同时，桥梁结构在受力情况下产生了较大的位移，需要进一步考虑结构的刚度和稳定性。
基于这些分析结果，我们提出了一些改进和加固的建议，以提高桥梁结构的安全性和可靠性。
综合分析来看，有限元分析是一种非常有效的工程结构分析方法，它可以帮助
工程师们更加深入地了解结构在受力情况下的物理特性，为工程设计和施工提供重要的参考依据。
通过本次桥梁结构的有限元分析，我们不仅可以评估结构的安全性，还可以为结构的改进和优化提供重要的参考意见。
总之，有限元分析报告的编制不仅需要对结构进行准确的建模和分析，还需要
对分析结果进行科学的解读和合理的讨论。
只有这样，我们才能为工程结构的设计和施工提供更加可靠的技术支持。
梁的有限元分析原理
梁的有限元分析原理梁的有限元分析原理是一种工程结构分析方法，广泛应用于建筑、桥梁、航空航天、汽车等领域。
它通过将连续的结构离散化为有限数量的小单元，通过数学模型进行计算，得出结构的力学性能和响应情况。
梁的有限元分析原理是有限元分析的基础，下面将对其进行详细介绍。
首先，梁的有限元分析原理基于梁理论，即在横向较小、纵向较长的情况下，结构可以近似为一维梁。
梁的有限元分析原理通过将梁划分为多个单元，每个单元内部可以看作两个节点之间的一段杆件，通过建立节点之间的力学关系方程，得到整个结构的力学性能。
其次，梁的有限元分析原理利用了变分原理，即将结构的势能取极小值，建立了结构的力学方程。
通过对于梁的弯曲、剪切和轴向力等方面的力学模型进行合理的假设与简化，可以得到结构的位移与力的关系，从而解决结构的力学问题。
在梁的有限元分析中，需要进行以下几个步骤：1.几何离散化：将梁结构划分为多个单元，每个单元具有相同的形状与尺寸，通常为矩形或三角形。
2.模型建立：根据梁理论以及力学方程的简化假设，建立节点的力学关系方程，包括位移、应力、应变等参数。
3.材料性能定义：确定梁材料的力学性能参数，如弹性模量、截面惯性矩等。
这些参数对梁结构的力学性能具有重要影响。
4.边界条件施加：根据实际问题设定边界条件，包括固定支座、约束条件等。
这些条件对于解决梁结构的位移、应力等问题至关重要。
5.方程求解：通过数学方法求解得到节点之间的力学关系方程，利用数值计算技术进行迭代求解，得到梁结构的位移、应力等参数。
6.结果分析：根据求解得到的结果，进行力学性能分析，如最大应力、挠度、模态分析等。
根据分析结果评估结构的强度与稳定性。
总结起来，梁的有限元分析原理是一种基于梁理论的工程结构分析方法，通过将结构离散化为多个小单元，利用力学关系方程和数值计算技术求解得到结构的力学性能。
通过梁的有限元分析原理，工程师可以更加准确地评估结构的强度与稳定性，对结构进行优化设计。
基于有限元模型的桥梁结构分析研究
基于有限元模型的桥梁结构分析研究桥梁作为城市重要的交通基础设施之一，承载着人们的出行需求。
为了确保桥梁的安全运行，工程师们利用有限元模型进行结构分析研究，以预测和评估其性能。
本文将探讨基于有限元模型的桥梁结构分析研究的方法与应用。
桥梁结构的有限元模型是基于一种将实际结构离散成小元素的数学模型。
每个小元素代表一个简化的结构单元，通过节点连接成整个结构。
由于桥梁结构的复杂性和非线性特征，建模过程需要根据实际情况进行适当的简化。
工程师们根据桥梁的几何形状、材料特性和荷载情况，采用合适的有限元类型和参数设置，构建精确、可靠的有限元模型。
在有限元模型构建完成后，需要施加各种工况载荷来模拟实际的桥梁使用情况。
这些工况载荷包括静载荷、动载荷、温度荷载等。
以静载荷为例，可以施加自重荷载、车辆荷载等来模拟桥梁在使用过程中所承受的荷载。
动载荷方面，可以考虑风荷载、地震荷载等，以分析桥梁在极端环境下的安全性。
当有限元模型构建和工况载荷确定完成后，接下来是进行结构分析。
分析可以从线性静态分析开始，通过计算节点位移、应力和应变等参数，预测桥梁在静载荷下的变形和承载能力。
此外，还可以利用有限元模型进行模态分析，得到桥梁的固有频率和振型，以评估其对动态载荷的响应。
有限元分析不仅可以预测桥梁结构的响应，还可以用于优化设计。
通过调整材料、几何形状、支座位置等参数，可以提高桥梁的强度、刚度和耐久性，降低材料消耗和工程成本。
此外，由于有限元分析基于数学模型，可以快速进行参数敏感性分析，为工程师提供设计方案选择的依据。
值得注意的是，有限元分析的结果需要与实际数据进行验证。
工程师们通常会在建造时对桥梁进行监测，获取桥梁的实际位移、应力和振动等数据。
通过将实际数据与有限元分析结果进行对比，可以评估模型的准确性和可靠性，为后续设计提供参考。
总之，基于有限元模型的桥梁结构分析研究在桥梁设计和评估中起着重要作用。
通过构建精确的有限元模型，施加适应实际工况的载荷，并进行各种分析，可以预测和优化桥梁的性能。
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。
有限元分析实例范文
有限元分析实例范文假设我们正在设计一个桥梁结构，希望通过有限元分析来评估其受力情况和设计是否合理。
首先，我们需要将桥梁结构进行离散化，将其分为许多小的有限元单元。
每个有限元单元具有一定的材料性质和几何形状。
接下来，我们需要确定边界条件和加载条件。
例如，我们可以在桥梁两端设置固定边界条件，然后通过加载条件模拟车辆的载荷。
边界条件和加载条件的选择需要根据实际情况和设计要求来确定。
然后，我们需要选择适当的有限元模型和材料模型。
有限元模型选择的好坏将直接影响分析结果的准确性。
材料模型需要根据材料的弹性和塑性性质来选择合适的模型。
接下来，我们可以使用有限元软件将桥梁结构的离散化模型输入计算。
有限元软件将自动求解结构的受力平衡方程，并得出结构的应力和位移分布。
通过分析这些结果，我们可以评估桥梁结构的强度、刚度和稳定性等性能。
最后，根据有限元分析结果进行设计优化。
如果发现一些部分的应力过大，我们可以对设计进行调整，例如增加材料厚度或增加结构的增强筋。
通过不断优化设计，我们可以得到一个满足强度和刚度要求的桥梁结构。
需要注意的是，有限元分析只是工程设计中的一个工具，分析结果需要结合实际情况和工程经验来进行判断。
有限元分析的准确性也取决于离散化的精度、边界条件和材料模型等的选择。
总之，有限元分析是一种重要的工程分析方法，可以用于评估结构的受力情况和设计是否合理。
通过有限元分析，我们可以优化结构的设计，提高结构的性能和安全性。
希望以上例子对你对有限元分析有所了解。
桥梁结构分析的有限元原理及其程序简介
故
e FEe = K E Rδ e
其中 R 为坐标变换矩阵。 若 e 号单元内还作用有跨间荷载以及给定的温 度分布，它们在局部坐标系下的单元等效结点荷载 分别记为 Pqe 和 PTe ，则
e e FE = ΚE Rδe − Pqe − Pte
以上即杆系结构有限元法的基本计算过程。
1.2 有限元软件简介
1.2有限元软件简介
与通用有限元的区别
ANSYS MIDAS/CIVIL
前处理 单元、材料、边界、荷载
前处理 单元、材料、边界、荷载、施工过程、 预应力、收缩徐变等 求解 静力、动力、稳定等 后处理 显示、列表、时程等 设计验算 基于规范的荷载组合、 设计验算
求解 静力、动力、稳定等
后处理 显示、列表、时程等
1. 桥梁结构分析的内容
• （1）桥梁一般是分阶段逐步施工完成的，结构最终受力 状态往往与施工过程有着很大的关系，因而结构分析必须 按实际的施工过程和结构形成的过程逐阶段进行分析，并 且能够自动累加各阶段的内力和位移等。 （2）计算成桥后在二期恒载，支座不均匀沉降、混凝土 长期收缩、徐变效应、温度变化等作用下的内力和位移。 （3）计算各种活载引起的内力和位移，包括影响线或影 响面的计算以及对它们进行纵向、横向的加载等。 （4）计算各种偶然荷载(加地震)等引起的内力和位移。 （5）按规范对上述各种荷载引起的内力和位移进行组 合，得出最不利的组合情况。 （6）按规范进行强度、刚度、抗裂性、稳定性以及动力 性能验算。
2.2 桥梁结构分析的施工过程及体系转换 • 比如，同为三跨连续梁，在合拢的先后顺 序上，先合拢边跨还是中跨对结构成桥内 力是有影响的； • 有时为了获得良好的成桥线形或内力，可 以在施工中采取一些辅助措施。
利用有限元方法分析桥梁结构的动力响应
利用有限元方法分析桥梁结构的动力响应桥梁作为承载道路交通的重要组成部分，其结构的稳定性和安全性对于保障交通运输的顺畅至关重要。
在桥梁的设计和施工过程中，为了确保其在受到外力作用时的动力响应满足要求，有限元方法成为了一种常用的工具。
本篇文章将介绍如何利用有限元方法分析桥梁结构的动力响应。
有限元方法是一种求解结构力学问题的数值分析方法，它将连续体划分为有限个小区域，然后通过对这些小区域的力学性能进行数值计算，得到整个结构的力学特性。
在分析桥梁结构的动力响应时，有限元方法可以考虑各种因素，如自然频率、振型形状、振动模式等，以评估结构的稳定性及抗震性能。
首先，我们需要建立桥梁结构的有限元模型。
在建模过程中，需要考虑桥梁的几何形状、材料特性以及边界条件等。
通常情况下，桥梁可以近似看作是一个三维结构，可以通过虚拟节点和单元网格的方式来划分为有限个小区域。
然后，根据桥梁结构的材料特性和边界条件，对每个小区域进行力学特性的计算和参数设定。
接下来，通过将结构的受力平衡和运动方程转化为矩阵形式，可以得到有限元模型的运动方程。
这里的运动方程可以描述桥梁在受到外力作用时的振动情况。
运动方程的求解通常使用数值计算方法，如有限差分法或有限元法。
利用这些方法，我们可以得到桥梁结构的动力响应，如自然频率和振型等信息。
在进行动力响应分析时，我们可以对桥梁结构施加不同类型和大小的载荷，模拟实际使用情况下的动力作用。
通过分析桥梁结构在不同频率下的响应，可以评估结构的稳定性和安全性。
在实际工程中，这些信息对于桥梁的设计、施工和维护具有重要意义。
除了动力响应分析，有限元方法还可以用于桥梁结构的优化设计。
通过对不同结构参数的变化进行分析，可以找到使桥梁结构在特定工况下具有最优性能的设计方案。
这种优化设计方法可以提高桥梁结构的抗震性能、减小结构的振动响应，从而保障桥梁的安全可靠性。
总之，利用有限元方法分析桥梁结构的动力响应是一种重要的工程方法。
桥梁结构分析的有限元法(62页)
桥梁结长构安及大计学算 贺拴海 培训讲义
第1篇 桥梁结构整体分析
桥梁结构分析的有限元法 梁板式结构分析的有限条法 能量原理及组合结构分析的变形协调法 变截面连续梁、拱式结构分析的子结构法 桥梁结构的材料几何非线性分析
Qx
N
桥梁结构分析的有限元法j M x
桥梁结构有限元法的分析过程
桁架桥结构分析
要求。一般来说，
假定位移是坐标的某种函数，称为位移模式
多项式的项数应 等于单元的自由
定单元和结点 的数目等问题。
或插值函数。根据所选定的位移模式，就可以
度数，它的阶次 应包含常数项和
导出用结点位移表示单元内任一点位移的关系 线性项等。这里
所谓单元的自由
式：
度是指单元结点
{ f } [N ]{ }e
6EI y
0
- l 2 (1 z )
0
(2 z )EI y 0
l(1 z )
0
6EI y
(4 z )EI y
0
l 2 (1 z )
0
l(1 z )
0
6EI z l 2 (1 y )
0
0
0
(2 y )EI z 0
l(1 y )
结点力列阵 { }e [ui , wi ,u j , wj ]T 单元坐标系下单元刚度矩阵表达式同前，但
[k ]0e
EA 1
l
0
0
0
结构坐标系下单元刚度矩阵表达式同前，但
[k]e
EA c2
cs
l cs s2
c cos, s sin
第5讲 曲线梁桥空间有限元分析方法—单梁法
半径为R=50m 。0#、3#墩为双柱墩，设抗扭支座；1#、2#墩为独柱墩，墩顶支
座设置偏心；桥墩高度均为H=10m，桥墩为直径D=2.30m的圆形截面。主梁宽 为8.5米。
主要材料参数如下：主梁混凝土标号为 C40，桥墩混凝土标号为 C30，混凝土容重取 26 kN / m 3 ； 二期恒载参数如下：桥面铺装为 8cm 的水泥混凝土+10cm 沥青混凝土，其中沥青混凝土的容重为
8
1
ELEMENTS SEP 26 2006 08:55:20
湖南大学土木工程学院桥梁工程系
Y Z X
主梁、桥塔、桥墩采用BEAM4单元模拟； 斜拉索采用LINK10单元模拟； 基础刚度采用combine14弹簧单元模拟。 图2 鄂东长江公路大桥有限元模型
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湖南大学土木工程学院桥梁工程系
3.曲线梁桥空间有限元分析的单梁法
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湖南大学土木工程学院桥梁工程系
（4）指定单元类型、实常数、物理参数，生成单元；
（5）设定边界条件、施加荷载； （6）静力求解； （7）提取计算数据，查看计算结果。
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湖南大学土木工程学院桥梁工程系
3.3 预应力混凝土连续曲线梁桥空间有限元分析的单梁法实例
某预应力混凝土曲线连续梁桥，跨径组合为30+40+30m、桥梁中心轴线曲率
24 K N / m ；防撞护栏（单侧） 0 . 4 26 10 . 4 kN / m 。 ：
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湖南大学土木工程学院桥梁工程系
e=1.25m
图1 跨径布置为30m+40m+30m的曲线梁桥布置图 （单位：cm）
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湖南大学土木工程学院桥梁工程系
介绍曲线梁空间有限元分析单梁法分析的命令流
基于有限元的桥梁结构分析
基于有限元的桥梁结构分析桥梁是连接两地的重要交通设施，承载着车辆和行人的重量。
为了确保桥梁的安全和可靠性，工程师们采用了各种方法来进行桥梁结构分析。
其中基于有限元的分析方法是常用的一种。
有限元分析是一种工程结构分析方法，通过将实际结构离散为有限个小单元来近似描述结构的行为。
在桥梁结构分析中，有限元方法能够有效地模拟桥梁受力行为，并提供准确的应力和变形信息，从而为工程师们提供指导和决策依据。
首先，进行桥梁结构分析的第一步是建立模型。
工程师们将桥梁离散为多个小单元，并根据实际情况设定节点和单元的性质。
通常，节点代表桥梁结构的连接点，而单元则代表连接节点的材料。
其次，进行加载与约束的设定。
在模型建立完成后，工程师们需要设定加载和约束条件。
加载条件通常包括自重、流载荷、温度变化等，而约束条件则包括支座约束和边界约束。
这些条件将直接影响桥梁结构的响应和行为。
然后，进行有限元分析。
在设定好加载和约束条件后，工程师们可以通过求解有限元方程组来计算桥梁结构的响应。
这一过程通常包括构建刚度矩阵、确定加载向量和求解未知位移等步骤。
通过有限元分析，工程师们可以得到桥梁结构在不同工况下的应力分布、变形情况以及位移等重要参数。
最后，进行结果分析与优化设计。
有限元分析不仅可以提供准确的桥梁结构响应信息，还可以为优化设计提供依据。
工程师们可以根据分析结果进行结构的优化调整，以提高桥梁的承载能力、减小变形等。
总之，基于有限元的桥梁结构分析是一种有效且可靠的分析方法，能够提供准确的应力和变形信息，为桥梁设计和工程实施提供支持。
然而，在进行有限元分析时，工程师们需要注意模型的合理性和准确性，以及加载和约束条件的合理设置。
只有这样，才能获得准确可靠的分析结果，确保桥梁的安全和可靠性。
基于有限元分析的桥梁承载力评估
基于有限元分析的桥梁承载力评估在现代交通体系中，桥梁作为重要的基础设施，承担着连接地域、促进经济发展和保障人民出行安全的关键角色。
随着时间的推移、交通流量的增长以及环境因素的影响，桥梁的结构性能可能会逐渐退化，其承载力也可能受到削弱。
因此，准确评估桥梁的承载力对于确保桥梁的安全运营和合理维护具有至关重要的意义。
有限元分析作为一种强大的数值模拟技术，为桥梁承载力评估提供了一种高效、精确的手段。
有限元分析的基本原理是将复杂的结构体离散为有限个单元，并通过节点相互连接。
每个单元具有特定的力学特性，通过对这些单元的分析和组合，可以模拟整个结构体的力学行为。
在桥梁工程中，有限元模型可以包括桥梁的上部结构（如梁、板）、下部结构（如桥墩、桥台）以及基础等部分。
首先，构建桥梁的有限元模型是评估承载力的基础工作。
这需要详细的桥梁设计图纸、材料属性以及几何尺寸等信息。
模型中的单元类型选择应根据桥梁的结构特点和分析需求来确定，常见的单元类型包括梁单元、板单元、实体单元等。
材料属性如弹性模量、泊松比、屈服强度等的准确输入对于分析结果的可靠性至关重要。
在建模过程中，边界条件的设定也是关键环节之一。
例如，桥墩底部可以假定为固定约束，而支座处则根据其实际类型和工作条件设置相应的约束方式。
荷载的施加则需要考虑桥梁所承受的各种工况，包括恒载（如自重）、活载（如车辆荷载）、风载、温度荷载等。
不同荷载的组合方式应符合相关的设计规范和标准。
完成有限元模型的建立后，通过求解方程组可以得到桥梁结构在给定荷载作用下的应力、应变和位移等响应。
应力分布情况可以反映桥梁各部位的受力状态，帮助判断是否存在应力集中或超过材料强度的区域。
应变的大小则与结构的变形能力相关，过大的应变可能意味着结构即将发生破坏。
位移结果可以评估桥梁的整体刚度和稳定性。
通过有限元分析得到的结果，需要与桥梁的设计规范和标准进行对比，以判断其承载力是否满足要求。
如果分析结果显示某些部位的应力或应变超过了允许值，就需要进一步分析原因并采取相应的加固措施。
美国某洲际大桥桥梁结构的有限元分析
美国某洲际大桥桥梁结构的有限元分析摘要:采用Python面向对象语言来进行二次开发的应用,计算平台采用著名的Simulia Abaqus,本文主要讨论Abaqus脚本接口和对象结构逻辑化在开发中的优势,把工业模拟计算平台再次模块化可以减少重复逻辑的调用,流程更清晰、简明,应用更方便,提高效率。
关键词:有限元分析桥梁结构Abaqus PythonFinite element analysis of An InterContinental bridge frame structure Abstract:The secondary development of object-oriented language Python was used to calculate the axial force in a certain bridge structure with the application platforms of the famous Simulia Abaqus.Advantages of Abaqus scripting interface and objects logical structure in the development was discussed in this paper.Reliability analysis codes were also introduced to carry out bridge structural reliability analysis.Re-modularization of industrial simulation platform can highly reduce duplication of logic,make the process clear and concise and thus improve efficiency and reliability of bridge design.Key word:Finite Element Analysis,Bridge frame structure,Abaqus,Secondary Development,pythonABAQUS是国际上最先进的大型通用有限元计算分析软件之一,可以模拟绝大部分工程材料的线性和非线性行为。
有限元分析在桥梁结构中的应用
6
3、有限元的应用领域
医学中的生物力学
有限元法在牙体修复研究领域
航天航空领域
机械制造和设计
环境 能源 气象 土建（道桥隧、工民建、水利）
……
2019/2/5 7
4、有限元的学术领域
结构（静力、动力学、运动力学、冲击动力学）
流体力学 电和磁
机械 航天航空 军工
2019/2/5
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0 12 EI l3 6 EI l2 0 12 EI l2 6 EI l2
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1 2 3 0 0 0 (1 ) (1 ) (1 ) (1 ) (1 ) (1 ) k 11 k 12 k 13 k 14 k 15 k 16 (1 ) (1 ) (1 ) (1 ) (1 ) (1 ) k 21 k 22 k 23 k 24 k 25 k 26 (1 ) (1 ) (1 ) (1 ) (1 ) (1 ) k 31 k 32 k 33 k 34 k 35 k 36 (1 ) (1 ) (1 ) (1 ) (1 ) (1 ) k k 42 k 43 k 44 k 45 k 46 41 k ( 1 )k ( 1 )k ( 1 )k ( 1 )k ( 1 )k ( 1 ) 51 52 53 54 55 56 (1) (1) (1) (1) (1) (1) k 61 k 62 k 63 k 64 k 65 k 66 4 5 6 0 0 7
钢箱梁桥的有限元分析
钢箱梁桥的有限元分析1．钢箱梁桥的概述在大跨度桥梁的设计中，恒载所占的比重远大于活载，随着跨度的增大，这种比例关系也越来越大，极大地影响了跨越能力。
因此，从设计的经济角度来说，考虑减轻桥梁结构的自重是很重要的。
钢材是一种抗拉、抗压和抗剪强度均很高的匀质材料，并且材料的可焊性好，通过结构的空间立体化，钢桥能够具有很大的跨越能力。
随着高强度材料和焊接技术的发展，以及桥梁设计、计算理论的发展和计算机技术发展，从50年代以来，钢梁桥地建设取得了长足的发展，欧洲相继建造了多座大跨钢桥。
从前被认为不可能计算的复杂结构，现在能够通过计算机完成，并且计算结果与实测结果吻合较好。
同过去相比，在相同的跨度与宽度的条件下，用钢量可减少15一20 %，工期与工程的造价也都减少很多，因此钢桥在大跨桥梁领域内具有相当强的优势和竞争力。
在构成钢桥的主要构件中，其翼缘和腹板均使用薄板，其厚度与构件的高度和宽度比都比较小，是典型的薄壁构件。
它与以平面结构组合为主的桥梁结构分析有一定的区别，它涉及到很多平面结构中不常考虑的扭转问题，所以必须依据薄壁结构理论才能明了其应力和应变状态，其应力及变形应按照薄壁结构的理论进行计算。
由于钢箱梁桥是空间结构，结构在恒载或活载的作用下会发生弯一扭藕合。
如果采用传统的计算手段和方法，计算模型要进行必要地简化，为了简化计算，一般的设计规范都要通过构造布置，使实际结构满足简化后的计算理论。
实践表明在满足构造要求后，计算的精度能够满足实际地需要。
但是这样的计算无法得到结构的一些特定部位的精确解，例如变截面和空间构件交汇的部位等。
随着计算机技术和有限元理论的发展和进步，计算机的有限元法己成为现代桥梁的重要计算手段，不但有很高的效率而且可以根据实际的需要进行仿真分析，计算结果经验证与结构的实际结果吻合较好。
当前结构的计算机仿真分析已成为一种广为应用的计算手段。
同一座桥梁可以采用不同的施工方法，但是成桥后的最终应力状态会有差异，结构的最终应力状态与安装过程密不可分。
桥梁结构分析的杆系有限元法及结构模型的建立2015
结构的离散化
确定了结构的全部 节点，也就确定了 结构的单元划分， 然后对结构进行单 元编号和节点编号， 通常单元编号用①， ②，……表示，节 点编号用1， 2，……表示，如图 所示。
6 67
5
4
3
5
4
1
2
1
2
3
单元杆端力与杆端位移的表示方法
• 平面桁架单元的局部坐标和整体坐标：
y
y
x
3
x2
2
y
1
结构分析的杆系有限元法
• 概述 • 有限单元法的概念及应用 • 结构的离散化 • 单元杆端力与杆端位移 • 逆步变换 • 单元刚度矩阵 • 总刚度矩阵 • 边界条件的后处理法 • 线性代数方程组的数值解法
结构分析的含义
• 结构分析的含义，不仅指在一定的已知条件下对结构的变 形和内力等进行计算，而且包括分析构件刚度变化对内力 变化的影响，对结构的几何组成进行分析，以及选择合理 的结构形式等等。
结构分析的有限元法
• 美国20世纪70年代推出的至今仍然是世界销售量最大的 NASTRAN(NAsa STRuctural Analysis，美国国家航空和 宇宙航行局结构分析程序系统)程序与当时西德推出的 ASKA(Automatic System for Kinematics Analysis，运动 分析的自动程序系统)齐名，同为当时最为著名和广泛应 用的程序，但几十年后的现在，ASKA已无法与 NASTRAN相比。原因是ASKA后来没有大规模的资金投 入，使程序不断得到滚动发展（维护）和组织推广、剌激 程序在竞争中不断改进各种功能。
向量
X
e i
Yi e
F
e
Fi e Fje
有限元法分析桥梁稳定性
有限元法分析桥梁稳定性摘要：随着现代化城市建设的发展，兼具功能性及美观性一体的桥梁越来越多的出现在城区及风景区，这也标志着施工技术和艺术的完美结合。
在针对一些造型优美的桥梁进行内力分析时，这种结构形式和支撑条件复杂的桥梁（比如预应力钢筋混凝土连续异形斜拉桥），传统的数学和力学求解方法受诸多前提条件的限制，适用面窄，计算过程繁琐，结果较为粗糙，这种方法已经逐渐被与计算机结合的有限元法所取代。
结合工程，浅析有限元法在桥梁稳定性分析中的应用。
关键词：连续梁异形斜拉桥有限元法；稳定性分析1.工程概况某桥梁位于该区一个总长2公里多曲线桥的尾部。
整个大桥位于湖东岸，车行桥梁全长2400m，人行桥全长1310m，呈南北走向，北连游览区，南接规划的观光养殖区，中间跨越河口。
车行桥全长2.1km，桥宽24m、26m和29.5m，总共20联，该桥位于第二联，是一座（30+40+40+30）m的预应力钢筋混凝土连续梁异形斜拉桥，桥宽26m。
主梁单箱6室预应力混凝土连续梁，桥梁的上部雕塑采用钢结构，中间骨架与箱梁固结在一起，两边骨架与斜腿固结在一起。
与下部承台及主梁固结后，极大增强了造型的抗震及抗风性能。
见图1-1。
图1-1桥结构形式2.有限元模拟方法和模型2.1主梁有限元模拟对该桥建立全桥空间有限元模型，梁体采用梁格法，上部结构采用空间单元和桁架单元建立有限元模型。
在梁格分析法中，纵梁的划分是关键。
对于T型梁桥，其梁格模型中纵向主梁的个数，应当是腹板的个数；对于实心板梁，纵向主梁的个数可按计算者意愿决定；对于箱型梁桥，鉴于箱梁桥上部结构的形状和支座布置的多样性，对纵向网格的划分很难提出一个通用的法则。
一般来说，用梁格法模拟箱梁结构时，假定梁格网格在上部结构弯曲的主轴平面内，纵向构件的位置均与纵向腹板相重合，这种布置可使腹板剪力直接由横截面上同一点的梁格剪力来表示。
箱梁从什么地方划开，使其成为若干个纵向主梁，应当使划分以后的各工型的形心大致在同一高度上，也就是要满足：梁格的纵向构件应与原结构梁肋（或腹板）的中心线相重合，通常沿弧向和径向设置；纵向和横向构件的间距必须相近，使荷载的静力分布较为灵敏。
有限元分析报告
有限元分析报告有限元分析（Finite Element Analysis, FEA）是一种工程分析方法，通过对结构进行离散建模，然后对每个离散单元进行力学分析，最终得出整个结构的应力、位移等结果。
本报告将对某桥梁结构进行有限元分析，并对分析结果进行详细说明。
1. 结构建模。
首先，我们对桥梁结构进行了建模。
在建模过程中，我们考虑了桥梁的几何形状、材料属性、边界条件等因素。
通过有限元软件，我们将桥梁结构离散为多个单元，并建立了相应的数学模型。
在建模过程中，我们尽可能地考虑了结构的复杂性，以保证分析结果的准确性。
2. 荷载分析。
在建立了结构模型之后，我们对桥梁施加了不同的荷载，包括静载、动载等。
通过有限元分析，我们得出了桥梁在不同荷载下的应力、位移等结果。
同时，我们还对结构的疲劳寿命进行了评估，以确保结构在使用过程中的安全性。
3. 结果分析。
根据有限元分析的结果，我们对桥梁结构的性能进行了分析。
我们发现，在某些局部区域，结构存在应力集中现象；同时，在某些荷载作用下，结构的位移超出了设计要求。
基于这些分析结果，我们对结构的设计提出了一些改进建议，以提高结构的安全性和稳定性。
4. 结论。
通过有限元分析，我们得出了对桥梁结构设计的一些结论。
我们发现，在当前设计下，结构存在一些潜在的安全隐患，需要进行一定的改进。
同时，我们还对结构的使用寿命进行了评估，提出了一些建议。
通过本次有限元分析，我们对桥梁结构的性能有了更深入的了解，为后续的设计和改进提供了重要参考。
综上所述，本报告通过有限元分析，对某桥梁结构的性能进行了评估，并提出了一些改进建议。
有限元分析作为一种重要的工程分析方法，为工程结构的设计和改进提供了重要的技术支持。
希望本报告能对相关工程技术人员提供一定的参考价值。
第04讲-有限元分析方法及桥梁常用单元类型、单元选择
May,19,2009
湖南大学·土木·桥梁
4-6
节点和单元
荷载
节点: 空间中的坐标位置，具有一定自由度和 存在相互物理作用。
单元: 一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵 描述（称为刚度或系数矩阵)。单元有线、 面或实体以及二维或三维的单元等种类。
May,19,2009
湖南大学·土木·桥梁
4-27
2009-5-24
Mass21单元
¾ 动力分析中，如横隔板的质量，均可以采用质量单元予以考虑。 ¾ Mass21单元实常数也需要根据单元自由度数量的多少进行确定
（Keyout（3）的值而定）。
¾ 质量单元不适应静力分析（静力分析是通过施加静力荷载考虑的）。除 非具有加速度或旋转加载时、或者惯性解除时（IRLF）。
第四讲 有限元分析 (FEA) 方法
桥梁结构常用单元的选择
May,19,2009
湖南大学·土木·桥梁
4-1
内容及目标
Part F. Combine系列 Combine14:空间弹簧单元
Part G. BEAM系列 BEAM3:二维梁单元 BEAM54 :二维变截面梁单元 BEAM4:三维梁单元 BEAM44:三维变截面梁单元 BEAM188:三维梁单元 BEAM189:三维梁单元 梁单元截面
线性Leabharlann 二次9 壳体结构——桥面板、腹 板、横隔板等薄结构模拟板 壳元，如shell63、shell93、 shell91/99（250层复合壳） 等。
9 实体结构——桥墩、桥台、桩基 等实体结构模拟实体单元，如 solid45、solid95、silod65(加 筋混凝土单元，可以计算混凝土 压溃、开裂及其破坏后的工作状 态)等。
异形钢结构桥梁设计及有限元分析
170 0
2.29E+07 2.15E+07
是
纵向加劲肋厚度
tz-mm
12
纵向加劲肋宽度
bz-mm
150
是否双侧设置
④纵 向加
式5.3.3-5/6
劲肋 惯性
式5.3.3-5/6
矩验
式5.3.3-5/6
算
纵向加劲肋距腹板中心或焊接线
惯性矩
双侧为1，单侧为0 a2tw3/hw(2.50.45a/hw) 1.5hwtw3 I
规划设计
Yi xing gang jie gou qiao liang she ji ji you xian yuan fen xi
异形钢结构桥梁设计 及有限元分析
相志华 赵彦刚 丁纪伟
近年京沪高速公路改扩建工程，鲁苏南境内所有天桥 均改为钢结构天桥，钢结构桥梁的优势为大家所熟知。本 文结合桃花异形钢结构桥梁设计及有限元分析计算，提出 了异形钢结构桥梁的建模计算分析及节点处理，为类似工 程提出技术借鉴与经验。
图1 有限09
J YAN JIU IAN SHE
规划设计
表1 腹板及其加劲肋验算表
项目
符号及单位
数值
腹板计算高度
hw-mm
1570
基本组合下腹板剪应力
τ-MPa
1.8
钢材抗剪强度设计值
fvd-MPa
160
折减系数
η（≥0.85）
0.850
根据规范表5.3.3，各构造形式对应的腹板最小厚度满足如下要求
顶底板宽度按照花瓣形状进行渐变。钢梁标准段顶板厚 12mm，腹板厚 12mm，底板厚 12mm ；横梁段顶板厚 12mm，腹板厚 16mm，底板厚 14mm ；纵向加劲肋及 横隔板板厚均为 10mm，横隔板标准间距为 2m。主梁结 构用钢采用 Q345qD 钢。
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桥梁的有限元仿真分析
土木083班：孙玉宝
摘要:通过有限元分析能够得出桥梁的很多参数，通过这些参数来判断设计是否满足要求！比如：施加的张拉力多大合适、桥梁的动力特性等等，有限元分析能够对桥梁修建的全过程进行模拟，包括施工阶段的控制、成桥分析、荷载试验。
有效地利用了高强度的钢筋和混凝土，可以形成比普通混凝土跨度大而自重轻、截面小的承重结构物；可以改善钢筋混凝土的使用性，可以承受相当大的的过载而不会引起永久性的破坏。
关键词：有限元、钢筋混凝土、预应力、有限元分析法。
正文：
筋混凝土预应力桥梁的有限元分析研究意义：通过有限元分析能够得出桥梁的很多参数，通过这些参数来判断设计是否满足要求！比如：施加的张拉力多大合适、桥梁的动力特性等等，有限元分析能够对桥梁修建的全过程进行模拟，包括施工阶段的控制、成桥分析、荷载试验。
总之呢意义非凡啊！...
预应力桥梁分类：
①根据预应力混凝土中预加应力的程度分为：全预应力混凝土（预应力混凝土结构物在全部使用荷载的作用下不产生弯曲拉应力）、有限预应力混凝土（预应力混凝土结构物的拉应力不超过规定的允许值）和部分预应力混凝土（预应力混凝土结构物在主承载方向产生的的拉应力没有限制）；
②根据给预应力筋实施张拉是在预应力混凝土结构物形成之前或之后分为：先张法和后张法两种。
在水电工程中大都采用后张法施工；
③根据预应力筋与混凝土结构物是否粘结分为：粘结（在预应力施加后，使混凝土结构物对预应力筋产生握裹力并固结为一体）和无粘结（通过采取特殊工艺，使用某种介质将预应力筋与混凝土隔离，而预应力筋仍能沿其轴线移动）两种；
④根据施加预应力的混凝土结构物体形特征分为：预应力混凝土板、杆、梁、闸墩、隧洞；
预应力桥梁优点：
①有效地利用了高强度的钢筋和混凝土，可以形成比普通混凝土跨度大而自重轻、截面小的承重结构物；
②可以改善钢筋混凝土的使用性，从而防止混凝土开裂或将裂缝的宽度限制到无害的程度，提高了耐久性；
③混凝土的变形可保持在很小的范围，即使是部分预应力，在使用荷载的作用下，承重结构所受拉应力也在允许的较小范围内；
④承重结构有很高的疲劳强度。
这是由于在预加应力的作用下，钢筋应力的变化幅度大大减小，远远低于疲劳强度；
⑤只要钢筋应力不超过其应变极限，可以承受相当大的的过载而不会引起永久性的破坏。
超载引起的裂缝就会重新闭合。
有限元分析法是对于结构力学分析迅速发展起来的一种现代计算方法。
它是50年代首先在连续体力学领域--飞机结构静、动态特性分析中应用的一种有效的数值分析方法，随后很快广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。
有限元分析软件目前最流行的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC四个比较
知名比较大的公司，其中ADINA、ABAQUS在非线性分析方面有较强的能力目前是业内最认可的两款有限元分析软件，ANSYS、MSC进入中国比较早所以在国内知名度高应用广泛。
目前在多物理场耦合方面几大公司都可以做到结构、流体、热的耦合分析，但是除ADINA以外其它三个必须与别的软件搭配进行迭代分析，唯一能做到真正流固耦合的软件只有ADINA。
ANSYS是商业化比较早的一个软件，目前公司收购了很多其他软件在旗下。
ABAQUS专注结构分析目前没有流体模块。
MSC是比较老的一款软件目前更新速度比较慢。
ADINA是在同一体系下开发有结构、流体、热分析的一款软件，功能强大但进入中国时间比较晚市场还没有完全铺开。
(随着现代科学技术的发展，人们正在不断建造更为快速的交通工具、更大规模的建筑物、更大跨度的桥梁、更大功率的发电机组和更为精密的机械设备。
这一切都要求工程师在设计阶段就能精确地预测出产品和工程的技术性能，需要对结构的静、动力强度以及温度场、流场、电磁场和渗流等技术参数进行分析计算。
例如分析计算高层建筑和大跨度桥梁在地震时所受到的影响，看看是否会发生破坏性事故；分析计算核反应堆的温度场，确定传热和冷却系统是否合理；分析涡轮机叶片内的流体动力学参数，以提高其运转效率。
这些都可归结为求解物理问题的控制偏微分方程式，这些问题的解析计算往往是不现实的。
近年来在计算机技术和数值分析方法支持下发展起来的有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）方法则为解决这些复杂的工程分析计算问题提供了有效的途径。
在工程实践中，有限元分析软件与CAD系统的集成应用使设计水平发生了质的飞跃。
主要表现在以下几个方面：
1.增加设计功能，减少设计成本；
2.缩短设计和分析的循环周期；
3.增加产品和工程的可靠性；
4.采用优化设计，降低材料的消耗或成本；
5.在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题；
6.模拟各种试验方案，减少试验时间和经费；
7.进行机械事故分析，查找事故原因。
随着现代科学技术的发展，人们正在不断建造更为快速的交通工具、更大规模的建筑物、更大跨度的桥梁、更大功率的发电机组和更为精密的机械设备。
这一切都要求工程师在设计阶段就能精确地预测出产品和工程的技术性能，需要对结构的静、动力强度以及温度场、流场、电磁场和渗流等技术参数进行分析计算，因此，我们更要加强专业知识，加强主观能动性，发挥自己的潜能。