ansys对斜拉桥的分析实例
ANSYS桥梁工程应用实例分析(详细)(图文)
本章介绍桥梁结构的模拟分析。
桥梁是一种重要的工程结构，精确分析桥梁结构在各种受力方式下的响应有较大的工程价值。
模拟不同类型的桥梁需要不同的建模方法，分析内容包括静力分析、动荷载响应分析、施工过程分析等等。
在本章中着重介绍桁架桥、刚架桥和斜拉桥三种类型桥梁。
内容 提要 第6章 ANSYS 桥梁工程应用实例分析本章重点结构分析具体步骤结构静力分析 桁架结构建模方法 结构模态分析本章典型效果图6.1 引言ANSYS通用有限元软件在土木工程应用分析中可发挥巨大的作用。
我们用它来分析桥梁工程结构,可以很好的模拟各种类型桥梁的受力、施工工况、动荷载的耦合等。
ANSYS程序有丰富的单元库和材料库,几乎可以仿真模拟出任何形式的桥梁。
静力分析中,可以较精确的反应出结构的变形、应力分布、内力情况等；动力分析中,也可精确的表达结构的自振频率、振型、荷载耦合、时程响应等特性。
利用有限元软件对桥梁结构进行全桥模拟分析,可以得出较准确的分析结果。
本章介绍桥梁结构的模拟分析。
作为一种重要的工程结构,桥梁的精确分析具有较大的工程价值。
桥梁的种类繁多,如梁桥、拱桥、钢构桥、悬索桥、斜拉桥等等,不同类型的桥梁可以采用不同的建模方法。
桥梁的分析内容又包括静力分析、施工过程模拟、动荷载响应分析等。
可以看出桥梁的整体分析过程比较复杂。
总体上来说,主要的模拟分析过程如下:(1) 根据计算数据,选择合适的单元和材料,建立准确的桥梁有限元模型。
(2) 施加静力或者动力荷载,选择适当的边界条件。
(3) 根据分析问题的不同,选择合适的求解器进行求解。
(4) 在后处理器中观察计算结果。
(5) 如有需要,调整模型或者荷载条件,重新分析计算。
桥梁的种类和分析内容众多,不同类型桥梁的的分析过程有所不同,分析侧重点也不一样。
在这里仅仅给出大致的分析过程,具体内容还要看具体实例的情况。
6.2 典型桥梁分析模拟过程6.2.1 创建物理环境建立桥梁模型之前必须对工作环境进行一系列的设置。
Ansys在斜拉桥正装分析中的应用
ＮＬ Ｅ Ｇ ＯＭ， ０Ｎ ！打开大 变形选 项
ＯＵＴＲ Ｓ ＡＬ ＡＬ ！设置 输 出选 项 Ｅ ， Ｌ， Ｌ
ＳＣ Ｆ ＵＭ， ＲＥ ， Ｄ ！设 置 荷 载 施 加 的 规 则 Ｐ Ｓ ＡＤ 为叠加 １４ Ａｎｙ 分析 的迭 代过 程 ． ｓｓ
Ｓ ０ＬＵ
有斜拉索 １ 根 ， ５ 斜拉索之间的间距是 ６ 斜拉索的密 ｍ，
度为 ７８０ｋ ５ ， 面积 是 ２ ｍ ， ０ｃ ｚ弹性 模 量是 １ ９ ．× １”Ｐ ， 比为 ０ ３加 劲梁 的密 度为 ２５（ｋ ／ ３ Ｏ ａ泊松 ．， Ｏ ｇ ｍ ， ］ 弹性模量为 ３４ ２５ Ｏ ａ泊松 比为 Ｏ２截面面积 ．５ ×１ Ｐ ， ．，
算 得到 。
其 中 ， 为斜 拉索 的抗 拉 刚度 ， 以通 过 前述 方 法 计 Ｋ 可
１ ３ Ａｎ ｙ 求解 的选 项设 置 ． ｓｓ
二滩电站和三峡工程等。
本文 基 于 大 型通 用 有 限 元 软 件 Ａｎｙ ， 用 其 ｓｓ 利
在计算中采用下面 Ａ ｓｓ ｎｙ 命令定义几个数组用 来存取求解过程中需要用到的重要数据 ：
之处 。 一
其中， Ｅ为斜拉索的弹性模量 ； Ａ为斜拉索 的截面面
积； Ｌ为斜 拉索 的索 长 。
在 Ａ ｓｓ中 Ｌｎ １ 单元 的索力 是通过施加伸 ｎｙ ｉ １ ｋ
长荷载 来施 加 的 ， 假设 施加 的伸 长量 为 Ｓ ＯＫＥ， ＴＲ 则
Ａｎｙ 作 为一个 大 型通用 有 限元分 析 软件 ， 够 ｓｓ 能 进行 结构 、 、 体 、 热 流 电磁 以及 声 学 等 多 个 学 科 的研
通 过施 加一 定 的伸长 荷载来 施加 ， 过此种 方法施 加 通
基于ANSYS软件的斜拉桥结构可靠性分析
对于失效模式＾＿ｒ２—》 ＿咯专…斗名，由于失效模式可看作一个并联系统，因此模式失效概率 可以按照式（１）来计算：
乞＝户（鱼蟛’）＝西。（—届，一屈，…，一层；［ｐ】）
（１）
其中，屈（々＝１，２，…，ｑ）为失效历程各阶段的条件可靠度指标，［纠为相关系数矩阵。
设结构系统有ｒｔ个失效模式，那么该系统对应的串联系统的失效概率为：
圈2某斜拉桥有限元模型的正视图和侧视图2荷载工况荷载和单元强度随机变量分布对于该公铁两用斜拉桥而言在满载的火车荷载和汽车荷载情况下汽车荷载占的比例小于5而且下面的分析表明失效单元大多集中在主梁体系下层的铁路桥面内上层公路纵横梁和上弦杆都很安全
‘工程力学》增刊２００３年
基于ＡＮＳＹＳ软件的斜拉桥结构可靠性分析
４２３４ ２ ９９５ Ｉ．００
４４１５ ３ １５８ ｔ ０５
４４１５ ３ １６１
ｌ ００
４４１４ ３ １８７
１ Ｏｌ
４４１５ ，１５８ １．００
４４１４ ３ １８７ １．０Ｉ
４４１４ ，．１８ｌ
１．∞
４２３８ ３ ２７３ １．０３
４４１４ ｝．１８２ １．ｏｏ
１１５０ Ｉ ２８３ １．０３
１１５０ ３．２８２ １．００
圈２某斜拉桥有限元模型的正视图和侧视图
！三望查兰！塑型！竺！生————————二坚｝ｐ船
（２）荷载工况，荷载和单元强度随机变量分布 对于该公铁两用斜拉桥而言，在满载的火车荷载和汽车荷载情况下，汽车荷载占的比例小于５％，而且 下面的分析表明失效单元大多集中在主梁体系下层的铁路桥面内，上层公路纵横梁和上弦杆都很安全。因 此，我们可以认为，汽车荷载对该结构可靠性的影响可以忽略。通过对比计算，选取了一种火车荷载接近 满载的荷载工况作为可靠性分析的外载，并视为广义荷载ｌ。 假定外载和单元许用应力均服从正态分布，外载和单元许用应力相互之间统计独立，而各单元许用应 力之间的相关系数为０．７．具体统计参数见表１，其中Ｌ为外载设置水平，以广义外载即选定的荷载工况 为一个基本计量单位，基本设置为Ｌ＿１。
基于ANSYS的斜拉桥主塔混凝土浇筑过程水化热分析
基于ANSYS的斜拉桥主塔混凝土浇筑过程水化热分析摘要：以某大跨斜拉桥为工程背景，基于ansys的apdl语言编制相应的命令流程序，建立了斜拉桥索塔的三维有限元模型，对主塔下塔柱第一节段混凝土浇筑过程水化热进行了仿真分析。
结果表明，理论计算结果与现场监测较为吻合，验证了理论计算方法的可行性，为该桥的施工监控和其他同类桥梁的计算分析提供了依据。
关键词：ansys斜拉桥大体积混凝土温度场中图分类号：u448.27文献标识码： a 文章编号：1.概述斜拉桥主塔属于大体积高标号混凝土结构，在混凝土浇筑过程的水化反应生热不易较快散失，从而形成结构内部较大的不均匀温度场，导致构件产生截面应力重分布和结构内力重分布，影响结构的变形、裂缝的出现和发展等使用性能，甚至影响极限承载力。
本文以某大跨度斜拉桥为工程背景，用ansys有限元软件模拟主塔节段混凝土浇筑水化反应生热的过程以及由此引起结构的应力，并根据计算结果提出了合理的温控措施。
1.工程概况某大跨斜拉桥主塔选用花瓶形，塔高102.5m，采用c50钢筋混凝土结构，分节段爬模法施工。
下塔柱第1节段高4.5m，分为实体段和单箱单室段。
其中实体段高3m，横桥向宽5.85-6m，顺桥向宽10.8-11m；单箱单室段高1.5m，横桥向宽5.77-5.85m，顺桥向宽10.7-10.8m，横桥向壁厚为1.2m，顺桥向壁厚为1.5m。
2.温控计算2.1计算模型根据图纸尺寸取第一节段1/4对称部分进行计算，有限元模型如附图1所示，建模要点如下：附图1（1）浇筑前模拟参数：混凝土密度为2450kg/m3，导热系数为300.89，比热为1.01，初温度为28.7℃。
边界及对流条件如下：塔座底部和承台之间以及结构对称面与外界环境之间不考虑热交换：hflux=0；第一节段混凝土外侧为钢模板，对流系数取；内侧为木模板，；塔座外侧、第1节段混凝土表面与空气接触，对流系数取。
当与空气接触或有模板和保温层时，可按下式计算对流系数：式中，为模板的厚度（m）,取21mm；为模板的导热系数（w/m·k），木模板取0.23；钢模板取58；为空气的传热系数，可取23（w/m2·k）（2）浇筑后模拟参数：混凝土密度为2450kg/m3，泊松比为0.167，线胀系数为2.0e-5，参考温度为28℃。
基于ANSYS的独塔斜拉桥非线性分析
，
Ｊ 兰
．
２ 斜 拉 桥有 限元 模 型 的建 立
建模 采用 Ａ Ｓ Ｓ的 自底 向上建模 方 法 引。 ＮＹ 基本 保 留结 构 的 细 部构 造 ， 以达 到与 实 际结 构 最大 程
度的接近。 在模拟索 塔 、 索梁锚 固时 ， 使索单元与实体单元节点共用。 采用 Ａ Ｓ Ｓ中能模拟混凝土 的 ＮＹ Ｓ ＬＤ ５ Ｏ Ｉ６ 单元来模拟斜拉桥 的实体部分 。 采用能模拟缆索的 ＬＮ １ Ｉ Ｋ ０单元模拟斜拉索 。 建立 的斜拉桥
维普资讯
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珂２ ｊ ７器第 １期
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Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ ｔｅ ｓ ｉｎｉ ｎ ｖ ｒｉ ｏ ｒ ａ Ｎ ｒｈ ａ ｔ ａ ｌ Ｕ ｉｅｓｔ Ｏｆ Ｄ ｙ
第２ ７卷
３ 斜拉 桥 非线性 静 力 分析
几何 ７线 性方 面考 虑斜拉 索 的垂 发影 响 、 １
斜拉 桥 的大 变形影 响和 粱柱效 应 。
索 的预应力 用初应 变来考 虑 ， 采用 等效 弹
性模 量来模 拟索 的实际 弹性模 量 ， 从而 计 入
斜拉索在重力作用下的垂度影 响。 等效弹性模 量 采用 如下计算 公式 ¨ ：
收稿 日期 ：０６—１ ２０ ０—２ ０ 作者简 介： 鞠彦忠 （９ ３一 ， ， １ ６ ） 男 东北 电力大学 建筑工程学 院教授 、 士 ， 博 主要 研究方 向： 桥梁与结构抗震 ； 结构 健康监测与 损伤诊 断； ｝］ 程及新技术 ． 输 ｕ：
斜拉桥结构的ANSYS分析
距离地面高度 (m)
90
风载大小(Pa) 2489.76
30 40 50 60 70 80
2879.24 1998.36 2129.4 2244.06 2325.96 2407.86
100 110 120 130 140 150
2555.28 2637.18 2702.7 2768.22 2833.74 2899.26
-1.80110E-02 -2.19860E-02
8.18380E-03
1.80870E-02 2.24510E-02
重力作用下左半桥斜拉索的轴力图：
拉索轴力图 3000.00 2500.00 2000.00 1500.00 1000.00 500.00 0.00 1 单元
轴力最大值2432.76KN，最小值1917.48KN。
风载作用下的桥塔位移图：
图5.16 上塔柱受风载弯矩图
图5.18 下塔柱受风载弯矩图
图5.17 中塔柱受风载弯矩图
3、地震波瞬态分析
1 0.5 0 -0.5 -1 -1.5
2 1.5 1 0.5 0 -0.5 -1 -1.5
图5.19
1 0.5 0 -0.5 -1
地震水平加速度时程曲线（东-西）
图5.11 主梁一阶对称横弯振型
图5.13 主梁一阶反对称横弯振型
本文在自振分析中考虑了斜拉桥的前25阶 振动形态。从第一阶振动频率的0.08864Hz 到第二十阶振动频率为1.3427Hz，我们可 以得出：斜拉桥具有密布的频谱。在一个 较宽的频域范围内，许多振型都有可能被 动力载荷激起强烈的振动；采用十阶以上 的振型分析。同时发现大跨度斜拉桥的柔 度较低，有自振周期长，固有频率低的特 点。
桥塔模型示意图
ansys斜拉桥分析
smrtsize,6
amesh,all
secwrite,dhl2,sect,,1
sectype,6,beam,mesh,
secoffset,cent
secread,'dhl2','sect',,mesh
asel,all
aclear,all
adele,all,,,1
r,16,xlarea2,0.00227!江北8
r,17,xlarea2,0.00232!江东8
r,18,xlarea2,0.00241!江北9
r,19,xlarea2,0.00237!江东9
r,20,xlarea2,0.00238!江北10
r,21,xlarea2,0.00240!江东10
!主塔上部截面,编号7
blc4,0,0,4.00,2.60
smrtsize,7
amesh,all
secwrite,zhuta2,sect,,1
sectype,7,beam,mesh,
secoffset,cent
secread,'zhuta2','sect',,mesh
asel,all
secoffset,user,1.3495,0.225
secread,'hgl2','sect',,mesh
asel,all
aclear,all
adele,all,,,1
!横隔梁截面3（最大截面），编号11
blc4,0,0,2.0,1
smrtsize,7
amesh,all
secwrite,hgl3,sect,,1
基于ansys斜拉桥的稳态有限元分析
基于ansys斜拉桥的稳态有限元分析摘要：采用有限元分析软件ansys建立斜拉桥三维立体模型，其中拉索桥的所有梁采用beam模型，桥面采用shell模型，10根拉索桥将采用link模型，将beam模型和shell模型用form new part组合为一体，最后，求出整个模型的变形云图，并进行稳态等问题的相关后处理。
关键词：有限元分析；beam模型；shell模型；link模型1 建立有限元模型1.1三维有限元模型的建立采用有限元分析软件ansys建立斜拉桥三维立体模型，并对其进行数值分析。
在Engineering Data表格内点击右键新建一种材料，命名为c40，依次定义density （密度）为2500kg/m3，Young’s Modulus（杨氏模量）为33000Mpa，Poisson’s Ratio（泊松比）为0.2。
其材料属性如表1所示，点击Model进入Mechanical界面，如图4-6-16所示定义Shell模型的厚度和材料。
1.2.定义Link单元类型点击Line Body，依次命名为11，12，……，110，右键Insert Commands，在空白处输入以下命令。
LINK180单元是有着广泛工程应用的杆单元，它可以用来模拟桁架、缆索、连杆、弹簧等等。
这种三维杆单元是杆轴方向的拉压单元，每个节点具有三个自由度：沿节点坐标系X、Y、Z方向的平动。
就像铰接结构一样，单元不承受弯矩。
单元具有塑性、蠕变、旋转、大变形、大应变等功能。
默认情况下，无论进行何种分析，当使用命令NLGEOM，ON时，LINK180单元的应力刚化效应开关打开。
同时本单元还具有弹性、各向同性塑性硬化、动力塑性硬化、Hill（各向异性塑性）、Chaboche（非线性塑性硬化）以及蠕变等性能。
LINK180单元通过两个节点I和J、横截面面积（AREA）、单位长度的质量（ADDMAS）及材料属性来定义。
单元的X轴是沿着节点I到节点J的单元长度方向。
ANSYS矮塔斜拉桥建模-荷载与动力分析
目录一．文件名及前处理模式 (2)二．截面的建立 (2)1.主梁截面 (2)2.桥塔截面 (30)三．定义单元属性 (31)四．建立主要节点和单元 (32)1.主梁节点和单元 (32)2.桥塔节点和单元 (39)3.斜拉索节点和单元 (40)4.鱼刺骨模型模拟斜拉索与主梁连接 (41)五．加载与求解 (43)1.施加边界条件 (43)2.施加自重和公路一级荷载 (43)六．动力特性 (43)1.前十阶模态自振频率 (43)2.前五阶振型图 (44)一．文件名及前处理模式定义工作文件名与工作标题，并进入前处理模式(PREP7)：/FILNAME,BRIDGE,1 !定义工作文件名/TITLE,ZHANG HAO NAN’S HOMEWORK !定义工作标题/REPLOT !重新显示/PREP7 !进入PREP7处理器二．截面的建立1.主梁截面根据本桥图纸，截面一共有32个，其中包括截面纵向变化与横向变化，为简化模型，减小工作量，选取其中11个截面作为分析对象，可以大致上反应桥梁的形态，从左到右选取图纸中的截面：截面1：左边跨直线段截面截面8：4号墩墩顶截面截面11：截面第一次横向变化(39M—43M)起始截面截面14：截面第一次横向变化(39M—43M)结束截面截面16：主跨跨中截面截面22：截面第二次横向变化(43M—45M)起始截面截面24：截面第二次横向变化(43M—45M)结束截面截面25：5号墩墩顶截面截面27：截面第二次横向变化(45M—39M)起始截面截面31：截面第二次横向变化(45M—39M)结束截面截面32：6号墩墩顶截面由于截面形式复杂，而变截面需要前后两端的拓扑一致，即两端的形状，线与线的关系必须一致，两端截面的节点能一一对应，不使用辅助软件的条件下，必须对这些截面在输入时进行划分，取单元形状为四边形，方向为逆时针，并定义梁截面为MESH(自定义截面)，截面偏移为梁节点偏移至横截面圆点。
Ansys(斜拉桥)
/filname,cable-stayed bridge,1 keyw,pr_struc,1/prep7!定义单元类型et,1,beam4et,2,link10!定义材料属性mp,ex,1,3.5e10mp,prxy,1,0.17mp,dens,1,2500mp,ex,2,10e15mp,prxy,2,0mp,dens,2,0mp,ex,3,1.9e10mp,prxy,3,0.25mp,dens,3,1200mp,damp,3,0.5!定义实常数!定义实常数r,1,25.6,20,546.133,16,1.6 r,2,16,29.417,15.394,3.4,4.7 r,3,54,364.5,162,6,9r,4,40,213.3,83.3,5,8r,5,1,1/12,1/12,1,1r,6,0.012,0.012 !索的!创建节点和单元!建立主梁节点/view,1,1,1,1/angle,1,270,xm,0/replot*do,i,1,59 !此循环用于建立主梁的半跨节点x=-174*2+(i-1)*6 !最左端x=174*2，x=0左边的节点x坐标值，间距为6y1=-14 !桥面宽28米，故左边节点为-14y2=14 !桥面宽28米，故右边节点为-14n,3*(i-1)+1,x !建立主梁节点 3*（i-1）+1为节点号n,3*(i-1)+2,x,y1 !以下两行建立桥面两边节点n,3*i,x,y2 !能想出这种建模命令的绝对是编程高手，哈哈*enddo !完全可以先建立端部的三个节点，然后用这三个节点在x方向上复制59份，间距为6!建立主梁单元type,1real,1mat,1*do,i,1,58,1 !以下循环建立建立桥面中线主梁单元j=3*(i-1)+1e,j,j+3*enddo!建立鱼刺刚横梁type,1real,5mat,2*do,i,1,59,1 !以下循环用于建立桥面鱼刺横梁的节点j=3*(i-1)+1j1=3*(i-1)+2j2=3*ie,j,j1e,j,j2*enddo!建立半跨主塔i=59*3 !变量用于记录桥面的节点数，即至此已经建立了59*3个节点了，用于指导以后设定节点的编号n,i+1,-174,-10,-30 !以下两行记录塔脚节点n,i+2,-174,10,-30n,i+3,-174,-15 !以下两行用于建立与桥面齐高的主塔节点n,i+4,-174,15*do,j,1,5,1 !以下循环用于建立索塔在桥面以上的节点k=i+4+jn,k,-174,0,60+(j-1)*18*enddo!建立下索塔单元type,1real,4mat,1e,i+1,i+3 !以下用于建立主塔在桥面以下的两根塔柱单元e,i+2,i+4!建立中索塔单元type,1real,3mat,1e,i+3,i+5 !以下用于建立倒Y分叉点到桥面间的两根塔柱单元e,i+4,i+5!建立上索塔单元type,1real,2mat,1*do,j,1,4,1 !以下用于建立倒Y分叉点以上的塔柱单元k=i+4+je,k,k+1*enddo!建立与塔的倒Y分叉点链接的索单元type,2real,6mat,3e,i+5,89e,i+5,90!建立主塔倒Y分叉点以上第一个张拉点连接的索单元*do,j,1,8,1!此循环用于建立主塔倒Y分叉点以上第一个张拉点连接的所有索单元，共32个e,i+6,89+3*je,i+6,89-3*je,i+6,90+3*je,i+6,90-3*j*enddo!建立与主塔的其他三个张拉点连接的单元*do,k,1,3,1*do,j,1,7,1e,i+6+k,113+(k-1)*21+3*j !一共有28个索单元连接在每个张拉点上e,i+6+k,65-(k-1)*21-3*je,i+6+k,114+(k-1)*21+3*je,i+6+k,66-(k-1)*21-3*j*enddo*enddo!生成全桥模型节点i=i+9 !记录半跨的所有节点数nsym,x,i,all !用映射法直接建立另半跨节点esym,,i,all !用映射法直接建立另半跨单元nummrg,all !合并所有节点和单元!建立索塔连接横梁单元type,1real,5mat,2j=ii=i-9n,1000,-174e,1000,i+3e,1000,i+4n,2000,174e,2000,i+3+je,2000,i+4+j!施加主塔的四个脚上的全约束nsel,s,loc,z,-30d,all,allallsel!在左桥端施加y,z约束nsel,s,loc,x,-348 !仅给左端主梁施加约束nsel,r,loc,y,0d,all,uyd,all,uzallsel!在右桥端施加y约束nsel,s,loc,x,348 !仅给右端主梁施加约束nsel,r,loc,y,0d,all,uyallselnumcmp,all!施加重力场acel,,,9.8!耦合节点,耦合跨中由于对称而重复的单元节点以及两主塔上塔横梁和主梁的重合节点，cpintf,uycpintf,uzcpintf,rotxcpintf,rotz。
用ANSYS进行桥梁结构分析..
⽤ANSYS进⾏桥梁结构分析..⽤ANSYS进⾏桥梁结构分析宝来华龙海引⾔：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有限元简化模型的斜拉桥地震响应分析
2010年第9期铁道建筑Railway Engineering5）梁体存放。
高速铁路预应力双线整孔箱梁面宽体大，需要采用四支座支撑，众所周知三点成面，实际情况下第四个点很难落在其余三点决定的平面内，这样形成了支点的不平整。
一般用一个对角线两点的高程之和减去另一对角线两点高程之和，作为不平整量的定义。
对于32m 预制双线整孔箱梁，试验结果表明，当支点不平整量达到11.99mm 时，实测箱梁两对角支点反力为零；当支点不平整量分别在4mm 和6mm 时，顶板底面、顶面的实测最大拉应力各达到4.0MPa 。
当支点不平整量>（7 8）mm ，顶板、底板横向出现肉眼可见裂缝。
因此为保证箱梁端隔板不出现裂缝，并留有一定的安全储备，箱梁支点不平整度应控制在3mm 以内，施工阶段可限制在5mm 以内。
在梁体存放阶段，要经常检查支点不平整情况，出现超限及时调整。
3结语在预制箱梁工程中，对原材料要进行严格检验和质量控制。
在混凝土浇筑和养护阶段，严格控制混凝土入模温度、水化热、蒸汽养护时的升降温速度和拆模时的内外温差。
预应力张拉时应进行张拉力和伸长量双控。
参考文献［1］中华人民共和国铁道部.铁建设［2007］47号新建时速300 350km 客运专线铁路设计暂行规定［S ］.北京：中国铁道出版社，2007.［2］杜永昌，王晓州，辛维克，等.高速与客运专线铁路施工工艺手册［M ］.北京：科学技术文献出版社，2006.（责任审编王红）文章编号：1003-1995（2010）09-0037-04基于ANSYS 有限元简化模型的斜拉桥地震响应分析辛亚军1，陈普2，程树良1（1.燕山大学建筑工程与力学学院，河北秦皇岛066004；2.锦西化工机械集团有限责任公司，辽宁葫芦岛125001）摘要：桥梁的地震响应分析可为桥梁的设计和加固提供重要依据。
以横跨燕山大学东西校区的燕宏桥为例，本文提出一种根据斜拉桥精细ANSYS 实体模型的动力特性创建简化模型的方法，用该模型进行了地震反应分析。
斜拉桥Ansys结构动力特性分析
静定结构体系， 受力均匀 ， 造价经济合理等， 近年来 在国内外桥梁建设 中， 斜拉桥是大跨径桥梁最 流行
的桥型之 一 ， 拉桥 在 风致激 励 、 载激励 和地 震激 斜 动 励 等的结构 动力 响应 分 析得 到 了越来 越多 的关 注 和 研 究 。我 国 斜 拉 桥 的主 梁 形 式 有 ： 混凝 土 箱 式 、 板
图 ２ 成 桥 状 态 的 斜 拉桥 静 力分 析 矢 量
式 、 箱 中板式 ； 梁 以 正 交异 性 极钢 箱 为 主 ， 有 边 钢 也
２ 主梁 处于全漂状态 ， ） 塔底施加全 部约束 ， 桥 两端释放纵向约束。 ３ 地震载荷作用于桥的横桥 向和纵桥 向上， ） 采
用 瞬态 动力 分析 方法 ， 用天津 地震 波 ， 不考虑 阻 采 但
尼地震 波 。
套 颦
‘
（兰州交通大学 土木工程 学院， 甘肃 兰州 ７ ０７ ） ３０ ０ 摘 要： 采用 大型通用 Ａ ｓｓ ｎｙ 软件分析斜拉桥在地震作用 、 车辆荷载 和风荷载 同时作用下的动力响应分 析 ， 通过分析
与 比较找 出本实 例中斜拉桥 的薄弱环节 ， 出桥梁 固有频率 与荷载产 生的频 率 ， 找 避免桥 梁产生共 振现象 ； 出桥梁 找
４ 移 动 荷载采 用单 个正 弦 常 力 ， ： ） 即 Ｐ＝１０ ００
边 箱 中板式 。现 在 已建 成 的斜 拉 桥有 独 塔 、 塔 和 双
三 塔式 。 以钢筋 混凝 土 塔 为 主 。塔型 有 Ｈ形 、 Ｙ 倒
形、 Ａ形 、 石形 等 。应 用 Ａ ｓｓ 钻 ｎｙ 软件 在考 虑 几 何 非 线性 的情 况下 ， 斜 拉 桥 上部 结 构进 行 静 力 与 动 力 对 分 析 ， 中得 出一些 有价 值 的结论 。 从
斜拉桥ansys建模
斜拉桥ansys建模/prep7/title, cable_stayed bridge,author is Sunhang/,define the keypoints*set,alfa1,10 !angle of tower upside*set,alfa2,65 !angle of tower downside*set,alfa3,79.04594 !angle of tower with bridge surface*set,y1,55.5 !桥塔顶面到原点的距离*set,y2,33.5 !桥塔中部的Y轴向长度*set,pi,3.1415926*set,x3,y2/tan(alfa2*pi/180) !桥塔中部的X轴向长度*set,x2,(y1-y2)*tan(alfa1*pi/180) !桥塔上部的X轴向长度*set,x1,x2+x3 !桥塔的X轴向长度*set,kp_yy1,0 !定义桥塔上部的索锚固点竖向距离（从塔顶算起）*set,kp_yy2,2.5185*set,kp_yy3,3.5788*set,kp_yy4,4.6469*set,kp_yy5,5.7248*set,kp_yy6,6.8151*set,kp_yy7,7.9211*set,kp_yy8,9.0479*set,kp_yy9,10.2027*set,kp_yy10,11.3965*set,kp_yy11,12.6470*set,kp_yy12,13.9848*set,kp_yy13,15.7143*set,kp_yy14,17.7041*set,kp_yy15,22.0000k,1,-x1,y1,k,6,-x1+kp_yy2*tan(alfa1*pi/180),y1-kp_yy2k,8,-x1+kp_yy3*tan(alfa1*pi/180),y1-kp_yy3k,10,-x1+kp_yy4*tan(alfa1*pi/180),y1-kp_yy4k,12,-x1+kp_yy5*tan(alfa1*pi/180),y1-kp_yy5k,14,-x1+kp_yy6*tan(alfa1*pi/180),y1-kp_yy6k,16,-x1+kp_yy7*tan(alfa1*pi/180),y1-kp_yy7k,18,-x1+kp_yy8*tan(alfa1*pi/180),y1-kp_yy8k,20,-x1+kp_yy9*tan(alfa1*pi/180),y1-kp_yy9k,22,-x1+kp_yy10*tan(alfa1*pi/180),y1-kp_yy10k,24,-x1+kp_yy11*tan(alfa1*pi/180),y1-kp_yy11k,26,-x1+kp_yy12*tan(alfa1*pi/180),y1-kp_yy12k,28,-x1+kp_yy13*tan(alfa1*pi/180),y1-kp_yy13k,30,-x1+kp_yy14*tan(alfa1*pi/180),y1-kp_yy14k,38,-x1+kp_yy15*tan(alfa1*pi/180),y1-kp_yy15kfill,1,6 !在已建关键点内内插关键点kfill,6,8kfill,8,10kfill,10,12kfill,12,14kfill,14,16kfill,16,18kfill,18,20kfill,20,22kfill,22,24kfill,24,26kfill,26,28kfill,28,30kfill,30,38*set,kp_numone,38!定义桥塔上部的最后一个关键点号/,define and mesh the above part of tower*dim,BBS,,40*dim,HHS,,40*dim,SSS,,40*dim,IIYYS,,40*dim,IIZZS,,40*set,length1,2.9546108*set,length2,4.9251168*set,width1,3*set,width2,5*set,diff1_length,length2-length1 !桥塔上部两个截面的长度之差（纵桥向）*set,diff1_width,width2-width1 !桥塔上部两个截面的宽度之差（横桥向）*dim,yy,,40 !定义桥塔上部的关键点竖向距离数组（从塔顶计算）*do,i,1,38*set,yy(i),y1-ky(i)*set,hhs(i),diff1_length*yy(i)/(y1-y2)+length1*set,bbs(i),diff1_width*yy(i)/(y1-y2)+width1SSS(i)=BBS(i)*HHS(i) !按照实心截面IIZZS(i)=BBS(i)*HHS(i)**3/12IIyyS(i)=HHS(i)*BBS(i)**3/12*enddo*do,i,1,kp_numone-1et,i,beam44keyopt,i,9,0mp,ex,i,3.5e10mp,prxy,i,0.167mp,dens,i,2.6e3mp,alpx,i,1e-05 !定义混凝土的线膨胀系数r,i,SSs(i),IIZZS(i),IIyyS(i),BBS(i)/2,HHS(i)/2,IIZZS(i)+IIyyS(i)rmore,SSs(i+1),IIZZS(i+1),IIyyS(i+1),BBS(i+1)/2,HHS(i+1)/2,IIZZS(i+1)+IIyyS(i+1) rmore,0,0,0,0,0,0rmore,0,0,BBS(i)/2,HHS(i)/2,BBS(i+1)/2,HHS(i+1)/2lsel,u,real,,1,kp_numonelstr,i,i+1latt,i,i,ilesize,all,,,1,,1lmesh,all,allallsel,all*enddocm,uptower,elem*get,emin_ts,elem,0,num,min*get,emax_ts,elem,0,num,maxallselkp_ts=emax_ts-emin_ts+1 !提取出来桥塔上部的关键点数目/,createt the kps of tower down*set,zfirst,1.25 !三个控制点的横桥向坐标*set,zsecond,7.4839*set,kp_numtwo,kp_ts+2 !定义桥塔下部的第一个关键点*set,diff1_elem,67 !桥塔下部的单元数目*set,kp_numthree,kp_numtwo+diff1_elem !桥塔下部的最后一个关键点k,kp_numtwo,-y2/tan(alfa2*pi/180),y2 ,-zfirstk,kp_numthree,,,-zsecondkfill,kp_numtwo,kp_numthree*dim,BBX,,200*dim,HHX,,200*dim,SSX,,200*dim,IIYYX,,200*dim,IIZZX,,200*set,HHXQ,0.8*sin(alfa2*pi/180) !定义砍掉部分的长度*set,BBXQ,0.4*sin(alfa3*pi/180)*set,SSXQ,HHXQ*BBXQ*dim,IIYYXQ,,200*dim,IIZZXQ,,200!*set,w4,2.6875*2 !在桥塔折角处单元的宽度!*set,w5,4.3682*2 !在坐标原点处单元的宽度*set,w4,4.5361558*set,w5,8.1609208*do,i,1,diff1_elem+1BBX(i+kp_numone)=2.5*sin(alfa3*3.1415926/180)HHX(i+kp_numone)=w4+(i-1)*(w5-w4)/67SSX(i+kp_numone)=BBX(i+kp_numone)*HHX(i+kp_numone)-SSXQ*2IIYYXQ(i+kp_numone)=HHXQ*BBXQ**3/12+SSXQ*BBX(i+kp_numone)**2/4IIZZXQ(i+kp_numone)=BBXQ*HHXQ**3/12+SSXQ*HHX(i+kp_numone)**2/4IIYYX(i+kp_numone)=HHX(i+kp_numone)*BBX(i+kp_numone)**3/12-IIYYXQ(i+kp_numone )*2IIZZX(i+kp_numone)=BBX(i+kp_numone)*HHX(i+kp_numone)**3/12-IIZZXQ(i+kp_numone) *2*enddo*do,i,KP_numone,kp_numone+diff1_elem-1et,i,beam44keyopt,i,9,0mp,ex,i,3.5e10mp,prxy,i,0.167mp,dens,i,2600mp,alpx,i,1e-05 !定义混凝土的线膨胀系数r,i,SSX(i+1),IIZZX(i+1),IIYYX(i+1),BBX(i+1)/2,HHX(i+1)/2,IIZZX(i+1)+IIYYX(i+1) rmore,SSX(i+2),IIZZX(i+2),IIYYX(i+2),BBX(i+2)/2,HHX(i+2)/2,IIZZX(i+2)+IIYYX(i+2) rmore,0,0,0,0,0,0rmore,0,0,BBX(i+1)/2,HHX(i+1)/2,BBX(i+2)/2,HHX(i+2)/2*enddo*do,i,kp_numtwo,kp_numthree-1lsel,u,real,,1,150lstr,i,i+1latt,i-1,i-1,i-1lesize,all,,,1,,1lmesh,allallsel,all*enddoesel,u,real,,1,kp_numtwo-2cm,downtower,elemallsel,allcmsel,s,downtower*get,emin_tx,elem,0,num,min*get,emax_tx,elem,0,num,maxallselkp_tx=emax_tx-emin_tx+1esel,all,allcm,tower,elemlsel,s,real,,kp_numone,kp_numthree-2lsymm,z,all,,,100allsel,all*set,kp_numfour,kp_numone+2*kp_tx+100+1 !主梁的第一个关键点号!esel,s,ename,,beam44!tunif,0!tref,-30!allsel,all/,couple the tower upside and tower downcerig,node(kx(38),ky(38),kz(38)),node(kx(39),ky(39),kz(39)),all,cerig,node(kx(38),ky(38),kz(38)),node(kx(139),ky(139),kz(139)),all,*set,beam_height,1.2725-0.3!主梁节点即锚固点到原点的距离!*set,kp_numfour,kp_numone+2*(kp_tx+1)+100+1 !主梁的第一个关键点号*set,kp_numfour_inc,210 !主梁的关键点数目-1*set,kp_numfive,kp_numfour+kp_numfour_inck,kp_numfour,,beam_heightk,kp_numfive,105,beam_heightkfill,kp_numfour,kp_numfive*do,i,1,kp_numfour_inclstr,kp_numfour+i-1,kp_numfour+i*enddo*set,enum_beam,emax_tx+1et,enum_beam,beam188mp,ex,enum_beam,3.5e10mp,dens,enum_beam,3038.8 !考虑到二期恒载后的换算密度mp,alpx,enum_beam,1e-05 !定义混凝土的线膨胀系数KEYOPT,enum_beam,7,2keyopt,enum_beam,8,3keyopt,enum_beam,9,3SECTYPE,1,BEAM,MESH,sec1SECOFFSET,user,,-1.40 !截面读入时主梁的平移SECREAD,'main_beam','SECT',' ',MESHk,5000,,1000000lsel,u,real,,1,200latt,enum_beam,enum_beam,enum_beam,,5000,,1lesize,all,,,1,,1lmesh,allallsel,allesel,s,ename,,beam188cm,main_beam,elemallsel,all/,create the cable element*set,enum_link,enum_beam+1 !拉索的开始单元号*dim,cable_area,,13 !定义拉索单元的面积数组*dim,cable_istrain,,13 !定义拉索单元的初始应变数组*dim,cable_dens,,13/,define the angle of all cable*set,cable_area1,1.668E-03*set,cable_area2,1.668E-03*set,cable_area3,2.6410E-03*set,cable_area4,2.6410E-03*set,cable_area5,2.6410E-03*set,cable_area6,2.6410E-03*set,cable_area7,3.0580E-03*set,cable_area8,3.0580E-03*set,cable_area9,3.0580E-03*set,cable_area10,3.7530E-03*set,cable_area11,3.7530E-03*set,cable_area12,3.7530E-03*set,cable_area13,3.7530E-03*set,cable_area_back,2.0155E-02*set,cable_area(1),cable_area1*set,cable_area(2),cable_area2*set,cable_area(3),cable_area3*set,cable_area(4),cable_area4*set,cable_area(5),cable_area5*set,cable_area(6),cable_area6*set,cable_area(7),cable_area7*set,cable_area(8),cable_area8*set,cable_area(9),cable_area9*set,cable_area(10),cable_area10*set,cable_area(11),cable_area11*set,cable_area(12),cable_area12*set,cable_area(13),cable_area13*set,cable_dens(1),13.2/cable_area1*set,cable_dens(2),13.2/cable_area2*set,cable_dens(3),20.9/cable_area3*set,cable_dens(4),20.9/cable_area4*set,cable_dens(5),20.9/cable_area5*set,cable_dens(6),20.9/cable_area6*set,cable_dens(7),24.2/cable_area7*set,cable_dens(8),24.2/cable_area8*set,cable_dens(9),24.2/cable_area9*set,cable_dens(10),29.7/cable_area10*set,cable_dens(11),29.7/cable_area11*set,cable_dens(12),29.7/cable_area12*set,cable_dens(13),29.7/cable_area13*set,cable_dens_back,159.5/cable_area_back*set,cable_istrain1,0.26032E-02*set,cable_istrain2,0.25568E-02*set,cable_istrain3,0.23210E-02*set,cable_istrain4,0.23456E-02*set,cable_istrain5,0.23892E-02*set,cable_istrain6,0.24412E-02*set,cable_istrain7,0.28199E-02*set,cable_istrain8,0.28719E-02*set,cable_istrain9,0.29143E-02*set,cable_istrain10,0.28321E-02*set,cable_istrain11,0.28559E-02*set,cable_istrain12,0.28743E-02*set,cable_istrain13,0.28926E-02cable_back_istrain1=0.32891E-02cable_back_istrain2=0.33661E-02*set,cable_istrain(1),cable_istrain1*set,cable_istrain(2),cable_istrain2*set,cable_istrain(3),cable_istrain3*set,cable_istrain(4),cable_istrain4*set,cable_istrain(5),cable_istrain5*set,cable_istrain(6),cable_istrain6*set,cable_istrain(7),cable_istrain7*set,cable_istrain(8),cable_istrain8*set,cable_istrain(9),cable_istrain9*set,cable_istrain(10),cable_istrain10*set,cable_istrain(11),cable_istrain11*set,cable_istrain(12),cable_istrain12*set,cable_istrain(13),cable_istrain13/,create the kps of croSSbeams*set,w5,5.35 !横梁到主梁中心的距离*do,i,1,13k,kp_numfour+i*14+400+12,i*7+6,beam_height,-w5k,kp_numfour+i*14+800+12,i*7+6,beam_height,w5*enddo!定义拉索单元*do,i,1,13et,enum_link+i-1,link10mp,ex,enum_link+i-1,2.0e11mp,prxy,enum_link+i-1,0.3mp,dens,enum_link+i-1,cable_dens(i)!mp,alpx,enum_link+i-1,1.5e-05 !定义索(钢材)的线膨胀系数lsel,u,real,,1,1000r,i+enum_link-1,cable_area(i),cable_istrain(i)lstr,30-2*(i-1),kp_numfour+i*14+400+12lstr,30-2*(i-1),kp_numfour+i*14+800+12latt,enum_link+i-1,enum_link+i-1,enum_link+i-1lesize,all,,,1,,1lmesh,alllsel,all*enddo/,create the back cables*set,enum_back_cable,enum_link+13et,enum_back_cable,link10mp,ex,enum_back_cable,2.0e11mp,prxy,enum_back_cable,0.3mp,dens,enum_back_cable,cable_dens_backr,enum_back_cable,cable_area_back,cable_back_istrain1lsel,u,real,,1,enum_back_cable-1k,3001,-45,k,3002,-45+2.956lstr,3001,10latt,enum_back_cable,enum_back_cable,enum_back_cable lesize,all,,,1,,1lmesh,allallsel,allet,enum_back_cable+1,link10mp,ex,enum_back_cable+1,2.0e11mp,prxy,enum_back_cable+1,0.3mp,dens,enum_back_cable+1,cable_dens_backr,enum_back_cable+1,cable_area_back,cable_back_istrain2 lsel,u,real,,1,200lstr,3002,18latt,enum_back_cable+1,enum_back_cable+1,enum_back_cable+1 lesize,all,,,1,,1lmesh,allallsel,allesel,s,ename,,link10cm,cable,elemalls/,create the croSSbeams*set,enum_croSSbeam,enum_back_cable+2 !横梁的单元号et,enum_croSSbeam,beam4mp,ex,enum_croSSbeam,3.5e20mp,prxy,enum_croSSbeam,0.167mp,dens,enum_croSSbeam,2500r,enum_croSSbeam,0.5,0.5**3/12,0.5/12,0.5,1,lsel,u,real,,1,150*do,i,1,13lstr,kp_numfour+i*14+400+12,kp_numfour+i*14+12lstr,kp_numfour+i*14+12,kp_numfour+14*i+800+12lesize,all,,,3,,1latt,enum_croSSbeam,enum_croSSbeam,enum_croSSbeam, lmesh,all*enddoallsel,alldk,kp_numthree,all, dk,kp_numthree+100,all, dk,kp_numfour,all, dk,3001,all,dk,3002,all,dk,kp_numfive,uy,/soluantype,0acel,,10allssolvefinisav。
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。
曲线斜拉桥的ansys有限元模型
曲线斜拉桥的ansys有限元模型1. 概述现代桥梁工程中，曲线斜拉桥因其独特的造型和结构形式，成为了桥梁设计领域中备受关注的新兴技术。
曲线斜拉桥的结构复杂，传统的工程设计方法往往难以满足其复杂的受力和挠度要求。
采用有限元方法进行曲线斜拉桥的结构分析和设计已成为了一种必然趋势。
ansys 作为当今最为流行的有限元分析软件之一，其能够提供全面的结构分析和设计功能，因此在曲线斜拉桥的有限元模型研究中具有重要的应用价值。
2. 曲线斜拉桥的结构特点曲线斜拉桥是一种将钢桁架结构和钢索结构相结合的新型桥梁形式。
其结构特点主要体现在以下几个方面：2.1 结构复杂：曲线斜拉桥以其独特的曲线造型而著称，桥面通常采用曲线设计，横向曲线和纵向曲线交错缠绕，使得桥梁结构变得复杂多样。
2.2 受力复杂：由于曲线斜拉桥的特殊结构形式，各种受力的分布和作用方式也相应变得更加复杂。
受力分析需要兼顾桥面荷载、风荷载、温度荷载等多种因素。
2.3 挠度控制难度大：曲线斜拉桥在设计和施工过程中，对桥梁的挠度要求非常严格，因此需要进行精确的挠度分析和控制。
3. ansys有限元模型的建立3.1 结构建模：在ansys中，可以采用多种方法对曲线斜拉桥进行建模，例如采用实体单元、壳单元等不同类型的有限元单元，根据桥梁的几何形状和受力情况进行合理的模型划分和网格划分。
3.2 材料定义：ansys提供了丰富的材料库，用户可以根据实际情况选择合适的结构材料，并进行相应的材料参数设定。
3.3 负荷施加：在ansys中，可以根据实际情况对曲线斜拉桥施加荷载，包括静荷载、动荷载和温度荷载等多种不同类型的荷载，进行全面的受力分析。
3.4 约束设定：通过在ansys中设定边界条件和约束条件，可以对曲线斜拉桥进行全面的受力分析，获取桥梁的位移、应力和挠度等关键参数。
4. 结果分析和验证4.1 结构静力分析：通过ansys的有限元模拟，可以得到曲线斜拉桥在静态荷载下的受力情况和结构响应，包括桥梁的位移、受力分布、应力大小等相关信息。
ansys对斜拉桥的分析实例
用Ansys分析斜拉桥的变形、应力分布与优化问题背景: 第三届结构设计大赛, 题目为: 承受运动载荷的不对称双跨桥梁结构模型设计。
参赛作品为一个斜拉桥比赛所用材料: 桐木若干, 白乳胶一瓶。
比赛要求：保证小车通过的同时, 桥应力求重量轻, 轻者可进入决赛。
参赛实验台示意图比赛计算参数:木杆的抗拉强度表设计方案数据: 根据所给材料, 经过计算我们预计需要使用: 主梁: 4根6*6.4*6, 55*1截取18mm宽, 55*2截取15mm宽；拉塔: 2根6*6, 3*4作桁架；梁的固定用1根3*4；桥墩: 2根3*4, 55*1的木片作桁架结构。
下脚料把主梁两端各加长20mm, 并把端面做成梯形以使桥梁稳定。
桥梁简支模型:其中(5)、(7)、(8)为拉索, (6)为拉塔, (1)、(2)、(3)、(4)为主梁, 1.2.5为三个支座, 塔高为330mm, 2.3的距离为250mm, 3.4的距离为200mm。
当小车经过2.5之间时, 梁最容易发生破坏。
加载条件：预赛——空车(重9.88kg)行驶, 桥面板由长度为30mm的若干铝板, 用柔绳串接而成, 重量为2.8kg。
Ansys分析目的：使用ansys分析软件对桥的应力分布进行分析, 对结构进行改进与优化。
Ansys建模数据:步骤：定义单元类型: 桐木材料选取单元类型: Beam 188 拉索材料选取单元类型为Link 10。
定义单元实常数: Link 10单元的实常数AREA定义为3.14*2.25/4。
其中Beam 188不需要定义实常数。
定义材料属性: 材料属性如图。
定义梁截面类型: 主梁: 8*8, 侧梁:5*5, 桁架: 3*3（全部为矩形）, 拉索: R=1.5（圆形）。
建模: 建立节点模型, 利用建模工具建立节点, 再用lines—straight lines连接节点形成线模型。
划分网格：利用Meshing—Mesh attributes—picked lines, 根据不同单元属性, 不同材料属性, 不同截面属性选择线, 划分网格。
斜拉桥有限元分析
斜拉桥有限元分析建模与分析操作步骤：(1)进入ANSYS程序→ANSYS 10.0→建立工作目录change directory (lijunqiang)→修改工作文件名:bridge(如图1、图2)图1图2(2) 设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences→Structural→OK(如图3)图3(3)选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete→Add→Beam:2d elastic 3→Apply→Link: bilinear 10→OK→Close(如图4、图5)图4图5(4) 定义实常数ANSYS Main Menu: Preprocessor→Real Constants→Add→Type 1 Beam3→OK(如图6)→Real Constants Set No.:1, AREA:15, Izz:12.26, HEIGHT:3.1→Apply→Real Constants Set No.: 2, AREA:28,Izz:129.98, HEIGHT:7.464→OK(如图7)(返回到real constants窗口)Add→Type 2 Link 10→OK→Real Constants Set No.: 3, AREA: 0.02545→OK→Close(如图8)图6图7图8(5) 定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor→Material Props→Material Models→Structural→Linear →Elastic→Isotropic→EX: 2.1e11, PRXY: 0.3→OK(如图9)→Density→DENS: 7500→OK(如图10)图9图10(6) 构造斜拉桥模型1.生成桥体模型ANSYS Main Menu: Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→In Active CS→依次输入18个特征点坐标→OK(如图11)→依次将对应点按要求连成直线→OK(如图12)图11图122.网格划分ANSYS Main Menu: Preprocessor→Meshing→Mesh Attributes→Picked Lines→选择水平每条线→OK(如图13)→REAL:1, TYPE: 1 BEAM3→Apply选择垂直每条线→OK→REAL:2, TYPE:1 BEAM3→Apply→选择各斜拉锁线→OK→REAL:3 TYPE:2 LINK10→OK(如图14)→Mesh→lines→pick all图13图143.用映射法生成完整桥体模型ANSYS Main Menu: Preprocessor→Modeling→Reflect→Lines→用box选取除左端单元外的所有桥单元→OK→Y-Z Plane, OK(如图15)→将映射生成的桥的最右端与反射面上的原桥的左端点连线并定义生成一个新单元(Create→Elements→Elem Attributes→TYPE:1 BEAM3, MAT:1, REAL:1, OK→Auto Numbered→Thru Nodes→用鼠标选择桥身中间断开的2个节点，OK)图15(7) 模型加约束ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On Nodes →用鼠标选取桥身两端及两主塔的底端4个节点，OK→Lab2: ALL DOF, VALUCE:0→OK(如图16)图16(8) 分析计算ANSYS Main Menu: Solution→Analysis Type→New Analysis→Modal→OK(如图17)→Analysis Options→Block Lanczos,No. of modes to extract: 10→OK(如图18)→FREQB: 0.01, FREQE: 100→OK(如图19)→Solve→Current LS→OK→Close(solution is done!)(如图20)图17图18图19图20(9) 结果显示ANSYS Main Menu: General Postproc→Results Summary(如图21),关闭文字窗口→Read Results→First Set第一阶阵型→Plot Results→Deformed Shape→Def+ undeformed→OK(如图22)ANSYS Utility Menu: PlotCtrls→Animate→Mode Shape→OK(将阵型以动画方式显示)→CloseANSYS Main Menu: General Postproc→Read Results→Next Set→ANSYS Utility Menu: PlotCtrls→Animate→Mode Shape→OK→Close最后分析结果如图23所示。
斜拉桥模态分析ANSYS命令流
斜拉桥模态分析ANSYS命令流/PREP7!定义梁单元类型、材料属性ET,1,BEAM188MP,EX,1,3.5e10MP,PRXY,1,0.2MP,DENS,1,2.6e3!桥塔底面截面尺寸SECTYPE,2,BEAM,HREC,0SECDATA,6,7,1,1,1,1!桥塔与桥面处连接截面尺寸SECTYPE,3,BEAM,HREC,0SECDATA,4.5,6,0.5,0.5,1.2,1.2!桥塔下半节变截面空心梁截面定义SECTYPE,4,TAPER,,SECDATA,2,0,-13.57,-14.2SECDATA,3,0,-12.07,0SECTYPE,5,TAPER,,SECDATA,2,0,13.57,-14.2SECDATA,3,0,12.07,0!纵梁截面尺寸SECTYPE,6,BEAM,RECT,0SECDATA,2,2.3!纵梁中间宽截面尺寸SECTYPE,7,BEAM,RECT,0SECDATA,2.46,2.3SECTYPE,8,BEAM,RECT,0SECDATA,2.92,2.3SECTYPE,9,BEAM,RECT,0SECDATA,3.38,2.3SECTYPE,10,BEAM,RECT,0SECDATA,4.3,2.3!纵梁桥塔处变截面梁截面定义SECTYPE,11,TAPER,, SECDATA,6,20,-10,0 SECDATA,7,16,-10,0 SECTYPE,27,TAPER,, SECDATA,7,16,-10,0 SECDATA,8,12,-10,0 SECTYPE,30,TAPER,, SECDATA,8,12,-10,0 SECDATA,9,8,-10,0 SECTYPE,28,TAPER,, SECDATA,9,8,-10,0 SECDATA,10,0,-10,0SECTYPE,29,TAPER,, SECDATA,6,20,10,0 SECDATA,7,16,10,0 SECTYPE,16,TAPER,, SECDATA,7,16,10,0 SECDATA,8,12,10,0 SECTYPE,17,TAPER,, SECDATA,8,12,10,0 SECDATA,9,8,10,0 SECTYPE,18,TAPER,, SECDATA,9,8,10,0 SECDATA,10,0,10,0SECTYPE,19,TAPER,, SECDATA,6,-20,-10,0 SECDATA,7,-16,-10,0 SECTYPE,20,TAPER,, SECDATA,7,-16,-10,0 SECDATA,8,-12,-10,0 SECTYPE,21,TAPER,, SECDATA,8,-12,-10,0 SECDATA,9,-8,-10,0 SECTYPE,22,TAPER,, SECDATA,9,-8,-10,0 SECDATA,10,0,-10,0SECTYPE,23,TAPER,, SECDATA,6,-20,10,0 SECDATA,7,-16,10,0 SECTYPE,24,TAPER,,SECDATA,7,-16,10,0 SECDATA,8,-12,10,0 SECTYPE,25,TAPER,, SECDATA,8,-12,10,0 SECDATA,9,-8,10,0 SECTYPE,26,TAPER,, SECDATA,9,-8,10,0 SECDATA,10,0,10,0!横端梁截面尺寸SECTYPE,12,BEAM,RECT,,0 SECDATA,1.4,2.5!桥塔处横梁截面尺寸SECTYPE,13,BEAM,HREC,,0 SECDATA,5,2.5,1,1,0.5,0.6!横梁截面尺寸SECTYPE,14,BEAM,RECT,,0 SECDATA,0.4,2.4!定义壳单元类型、材料属性ET,2,SHELL181MP,EX,2,3.5e10MP,PRXY,2,0.166MP,DENS,2,3.216e3 SECTYPE,15,SHELL,, SECDATA,0.28!定义杆单元类型、材料属性ET,3,LINK180MP,EX,3,1.9e11MP,PRXY,3,0.3MP,DENS,3,7.85e3R,1,8.582e-3R,2,7.179e-3R,3,7.179e-3R,4,7.179e-3R,5,7.179e-3R,6,6.273e-3R,7,6.273e-3R,8,6.273e-3R,9,5.349e-3R,10,5.349e-3R,11,5.349e-3 R,12,4.656e-3 R,13,4.656e-3 R,14,4.656e-3 R,15,4.656e-3 R,16,8.582e-3!桥塔关键点K,1,0,-13.57,-14.2 K,2,0,13.57,-14.2 K,3,0,-12.07,0 K,4,0,12.07,0 K,5,0,0,77.12!纵梁关键点K,6,-132,-10,0 K,7,132,-10,0 K,8,-132,10,0 K,9,132,10,0K,10,-128,-10,0 K,11,128,-10,0 K,12,-128,10,0 K,13,128,10,0 K,14,-124,-10,0 K,15,124,-10,0 K,16,-124,10,0 K,17,124,10,0 K,18,-120,-10,0 K,19,120,-10,0 K,20,-120,10,0 K,21,120,10,0 K,22,-116,-10,0 K,23,116,-10,0 K,24,-116,10,0 K,25,116,10,0 K,26,-112,-10,0 K,27,112,-10,0 K,28,-112,10,0 K,29,112,10,0 K,30,-108,-10,0 K,31,108,-10,0 K,32,-108,10,0 K,33,108,10,0 K,34,-104,-10,0 K,35,104,-10,0K,36,-104,10,0K,37,104,10,0K,38,-100,-10,0K,39,100,-10,0K,40,-100,10,0K,41,100,10,0K,42,-96,-10,0K,43,96,-10,0K,44,-96,10,0K,45,96,10,0K,46,-92,-10,0K,47,92,-10,0K,48,-92,10,0K,49,92,10,0K,50,-88,-10,0K,51,88,-10,0K,52,-88,10,0K,53,88,10,0K,54,-84,-10,0K,55,84,-10,0K,56,-84,10,0K,57,84,10,0K,58,-80,-10,0K,59,80,-10,0K,60,-80,10,0K,61,80,10,0K,62,-76,-10,0K,63,76,-10,0K,64,-76,10,0K,65,76,10,0K,66,-72,-10,0K,67,72,-10,0K,68,-72,10,0K,69,72,10,0K,70,-68,-10,0K,71,68,-10,0K,72,-68,10,0K,73,68,10,0K,74,-64,-10,0K,76,-64,10,0 K,77,64,10,0 K,78,-60,-10,0 K,79,60,-10,0 K,80,-60,10,0 K,81,60,10,0 K,82,-56,-10,0 K,83,56,-10,0 K,84,-56,10,0 K,85,56,10,0 K,86,-52,-10,0 K,87,52,-10,0 K,88,-52,10,0 K,89,52,10,0 K,90,-48,-10,0 K,91,48,-10,0 K,92,-48,10,0 K,93,48,10,0 K,94,-44,-10,0 K,95,44,-10,0 K,96,-44,10,0 K,97,44,10,0 K,98,-40,-10,0 K,99,40,-10,0 K,100,-40,10,0 K,101,40,10,0 K,102,-36,-10,0 K,103,36,-10,0 K,104,-36,10,0 K,105,36,10,0 K,106,-32,-10,0 K,107,32,-10,0 K,108,-32,10,0 K,109,32,10,0 K,110,-28,-10,0 K,111,28,-10,0 K,112,-28,10,0 K,113,28,10,0 K,114,-24,-10,0 K,115,24,-10,0 K,116,-24,10,0 K,117,24,10,0 K,118,-20,-10,0K,120,-20,10,0K,121,20,10,0K,122,-16,-10,0K,123,16,-10,0K,124,-16,10,0K,125,16,10,0K,126,-12,-10,0K,127,12,-10,0K,128,-12,10,0K,129,12,10,0K,130,-8,-10,0K,131,8,-10,0K,132,-8,10,0K,133,8,10,0K,134,0,-10,0K,135,0,10,0!桥塔上斜拉索的关键点K,138,0,-5.89,39.5K,139,0,5.89,39.5K,140,0,-5.575,41.5K,141,0,5.575,41.5K,142,0,-5.26,43.5K,143,0,5.26,43.5K,144,0,-4.95,45.5K,145,0,4.95,45.5K,146,0,-4.635,47.5K,147,0,4.635,47.5K,148,0,-4.32,49.5K,149,0,4.32,49.5K,150,0,-4.01,51.5K,151,0,4.01,51.5K,152,0,-3.695,53.5K,153,0,3.695,53.5K,154,0,-3.385,55.5K,155,0,3.385,55.5K,156,0,-3.07,57.5K,157,0,3.07,57.5K,158,0,-2.755,59.5K,159,0,2.755,59.5K,160,0,-2.445,61.5K,161,0,2.445,61.5K,162,0,-2.13,63.5 K,163,0,2.13,63.5 K,164,0,-1.82,65.5 K,165,0,1.82,65.5 K,166,0,-1.505,67.5 K,167,0,1.505,67.5 K,168,0,-1.19,69.5 K,169,0,1.19,69.5!桥塔连线L,1,3L,2,4L,3,138L,138,140L,140,142L,142,144L,144,146L,146,148L,148,150L,150,152L,152,154L,154,156L,156,158L,158,160L,160,162L,162,164L,164,166L,166,168L,168,5L,4,139L,139,141L,141,143L,143,145L,145,147L,147,149L,149,151L,151,153L,153,155L,155,157L,157,159L,159,161L,161,163L,163,165L,167,169L,169,5!桥塔处变截面纵梁连线L,119,123L,123,127L,127,131L,131,134L,121,125L,125,129L,129,133L,133,135L,118,122L,122,126L,126,130L,130,134L,120,124L,124,128L,128,132L,132,135!纵梁连线L,6,10L,10,14L,14,18L,18,22L,22,26L,26,30L,30,34L,34,38L,38,42L,42,46L,46,50L,50,54L,54,58 L,58,62L,66,70 L,70,74 L,74,78 L,78,82 L,82,86 L,86,90 L,90,94 L,94,98 L,98,102 L,102,106 L,106,110 L,110,114 L,114,118 L,7,11 L,11,15 L,15,19 L,19,23 L,23,27 L,27,31 L,31,35 L,35,39 L,39,43 L,43,47 L,47,51 L,51,55 L,55,59 L,59,63 L,63,67 L,67,71 L,71,75 L,75,79 L,79,83 L,83,87 L,87,91 L,91,95 L,95,99 L,99,103 L,103,107 L,107,111 L,111,115 L,115,119 L,8,12 L,12,16L,20,24 L,24,28 L,28,32 L,32,36 L,36,40 L,40,44 L,44,48 L,48,52 L,52,56 L,56,60 L,60,64 L,64,68 L,68,72 L,72,76 L,76,80 L,80,84 L,84,88 L,88,92 L,92,96 L,96,100 L,100,104 L,104,108 L,108,112 L,112,116 L,116,120 L,9,13 L,13,17 L,17,21 L,21,25 L,25,29 L,29,33 L,33,37 L,37,41 L,41,45 L,45,49 L,49,53 L,53,57 L,57,61 L,61,65 L,65,69 L,69,73 L,73,77 L,77,81L,85,89L,89,93L,93,97L,97,101L,101,105L,105,109L,109,113L,113,117L,117,121!横端梁连线L,6,8L,7,9!桥塔处横梁连线L,134,135!横梁连线L,10,12L,14,16L,18,20L,22,24L,26,28L,30,32L,34,36L,38,40L,42,44L,46,48L,50,52L,54,56L,58,60L,62,64L,66,68L,70,72L,74,76L,78,80L,82,84L,86,88L,90,92L,94,96L,98,100L,102,104L,106,108 L,110,112 L,114,116 L,118,120 L,122,124 L,126,128 L,130,132 L,11,13L,15,17L,19,21L,23,25L,27,29L,31,33L,35,37L,39,41L,43,45L,47,49L,51,53L,55,57L,59,61L,63,65L,67,69L,71,73L,75,77L,79,81L,83,85L,87,89L,91,93L,95,97L,99,101 L,103,105 L,107,109 L,111,113 L,115,117 L,119,121 L,123,125 L,127,129 L,131,133!斜拉索连线L,6,168L,7,168L,8,169L,9,169L,14,166 L,15,166 L,16,167 L,17,167L,22,164 L,23,164 L,24,165 L,25,165L,30,162 L,31,162 L,32,163 L,33,163L,38,160 L,39,160 L,40,161 L,41,161L,46,158 L,47,158 L,48,159 L,49,159L,54,156 L,55,156 L,56,157 L,57,157L,62,154 L,63,154 L,64,155 L,65,155L,70,152 L,71,152 L,72,153 L,73,153L,78,150 L,79,150 L,80,151L,81,151L,86,148L,87,148L,88,149L,89,149L,94,146L,95,146L,96,147L,97,147L,102,144 L,103,144 L,104,145 L,105,145L,110,142 L,111,142 L,112,143 L,113,143L,118,140 L,119,140 L,120,141 L,121,141L,126,138 L,127,138 L,128,139 L,129,139!桥面板形成A,6,10,12,8 A,10,14,16,12 A,14,18,20,16 A,18,22,24,20 A,22,26,28,24 A,26,30,32,28 A,30,34,36,32 A,34,38,40,36 A,38,42,44,40 A,42,46,48,44 A,46,50,52,48A,54,58,60,56A,58,62,64,60A,62,66,68,64A,66,70,72,68A,70,74,76,72A,74,78,80,76A,78,82,84,80A,82,86,88,84A,86,90,92,88A,90,94,96,92A,94,98,100,96A,98,102,104,100A,102,106,108,104A,106,110,112,108A,110,114,116,112A,114,118,120,116A,118,122,124,120A,122,126,128,124A,126,130,132,128A,130,134,135,132A,134,131,133,135 A,131,127,129,133A,127,123,125,129A,123,119,121,125A,119,115,117,121A,115,111,113,117A,111,107,109,113A,107,103,105,109A,103,99,101,105A,99,95,97,101A,95,91,93,97A,91,87,89,93A,87,83,85,89A,83,79,81,85A,79,75,77,81A,75,71,73,77A,71,67,69,73A,67,63,65,69A,63,59,61,65A,55,51,53,57A,51,47,49,53A,47,43,45,49A,43,39,41,45A,39,35,37,41A,35,31,33,37A,31,27,29,33A,27,23,25,29A,23,19,21,25A,19,15,17,21A,15,11,13,17A,11,7,9,13!桥塔下端赋予梁单元属性TYPE,1MAT,1SECNUM,4FLST,5,1,4,ORDE,1 FITEM,5,1CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINE CMSEL,,_YLESIZE,_Y1,2,LMESH,1!桥塔下端赋予梁单元属性TYPE,1MAT,1SECNUM,5FLST,5,1,4,ORDE,1 FITEM,5,2CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINE CMSEL,,_YLESIZE,_Y1,2,LMESH,2!桥塔上端赋予梁单元属性TYPE,1MAT,1SECNUM,3FLST,5,34,4,ORDE,2FITEM,5,3FITEM,5,-36CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,,_YLESIZE,_Y1,2,FLST,2,34,4,ORDE,2FITEM,2,3FITEM,2,-36LMESH,P51X!桥塔处纵梁变截面赋予梁单元属性TYPE,1MAT,1SECNUM,11FLST,5,1,4,ORDE,1FITEM,5,37CM,_Y,LINELSEL,,,,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,,_YLESIZE,_Y1,2,LMESH,37TYPE,1MAT,1SECNUM,27FLST,5,1,4,ORDE,1FITEM,5,38CM,_Y,LINELSEL,,,,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,,_YLESIZE,_Y1,2,LMESH,38TYPE,1MAT,1SECNUM,30FLST,5,1,4,ORDE,1FITEM,5,39CM,_Y,LINECM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,2, LMESH,39TYPE,1MAT,1 SECNUM,28 FLST,5,1,4,ORDE,1 FITEM,5,40 CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,2, LMESH,40TYPE,1MAT,1 SECNUM,29 FLST,5,1,4,ORDE,1 FITEM,5,41 CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,2, LMESH,41TYPE,1MAT,1 SECNUM,16 FLST,5,1,4,ORDE,1 FITEM,5,42 CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,2, LMESH,42TYPE,1MAT,1FLST,5,1,4,ORDE,1 FITEM,5,43 CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,2, LMESH,43TYPE,1MAT,1 SECNUM,18 FLST,5,1,4,ORDE,1 FITEM,5,44 CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,2, LMESH,44TYPE,1MAT,1 SECNUM,19 FLST,5,1,4,ORDE,1 FITEM,5,45 CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,2, LMESH,45TYPE,1MAT,1 SECNUM,20 FLST,5,1,4,ORDE,1 FITEM,5,46 CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,2,TYPE,1MAT,1SECNUM,21FLST,5,1,4,ORDE,1FITEM,5,47CM,_Y,LINELSEL,,,,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,,_YLESIZE,_Y1,2,LMESH,47TYPE,1MAT,1SECNUM,22FLST,5,1,4,ORDE,1FITEM,5,48CM,_Y,LINELSEL,,,,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,,_YLESIZE,_Y1,2,LMESH,48TYPE,1MAT,1SECNUM,23FLST,5,1,4,ORDE,1FITEM,5,49CM,_Y,LINELSEL,,,,P51XCM,_Y1,LINE CMSEL,,_YLESIZE,_Y1,2,LMESH,49TYPE,1MAT,1FLST,5,1,4,ORDE,1 FITEM,5,50CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51XCM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,2, LMESH,50TYPE,1MAT,1SECNUM,25FLST,5,1,4,ORDE,1 FITEM,5,51CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51XCM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,2, LMESH,51TYPE,1MAT,1SECNUM,26FLST,5,1,4,ORDE,1 FITEM,5,52CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51XCM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,2, LMESH,52!纵梁赋予梁单元属性TYPE,1MAT,1SECNUM,6FLST,5,112,4,ORDE,2 FITEM,5,53 FITEM,5,-164CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51XCM,_Y1,LINELESIZE,_Y1,2,,,,,,,1FLST,2,112,4,ORDE,2 FITEM,2,53FITEM,2,-164LMESH,P51X!横端梁赋予梁单元属性TYPE,1MAT,1SECNUM,12FLST,5,2,4,ORDE,2 FITEM,5,165FITEM,5,-166CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,,_YLESIZE,_Y1,2,,,,,,1FLST,2,2,4,ORDE,2 FITEM,2,165FITEM,2,-166LMESH,P51X!桥塔处横梁赋予梁单元属性TYPE,1MAT,1SECNUM,13FLST,5,1,4,ORDE,1 FITEM,5,167CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,,_YLESIZE,_Y1,2,,,,,,,1FLST,2,1,4,ORDE,1 FITEM,2,167LMESH,P51X!横梁赋予梁单元属性TYPE,1MAT,1SECNUM,14FLST,5,62,4,ORDE,2FITEM,5,168FITEM,5,-229CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51XCM,_Y1,LINE CMSEL,,_YLESIZE,_Y1,2,,,,,,,1 FLST,2,62,4,ORDE,2 FITEM,2,168FITEM,2,-229 LMESH,P51X!斜拉索赋予杆单元属性TYPE,3MAT,3REAL,16FLST,5,4,4,ORDE,2 FITEM,5,230FITEM,5,-233CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51XCM,_Y1,LINE CMSEL,,_YLESIZE,_Y1,,,1,,,,,1 FLST,2,4,4,ORDE,2 FITEM,2,230FITEM,2,-233 LMESH,P51XTYPE,3MAT,3REAL,15FLST,5,4,4,ORDE,2 FITEM,5,234FITEM,5,-237CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51XCM,_Y1,LINE CMSEL,,_YLESIZE,_Y1,,,1,,,,,1 FLST,2,4,4,ORDE,2 FITEM,2,234FITEM,2,-237 LMESH,P51XTYPE,3MAT,3REAL,14 FLST,5,4,4,ORDE,2 FITEM,5,238 FITEM,5,-241 CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,,,1,,,,,1 FLST,2,4,4,ORDE,2 FITEM,2,238 FITEM,2,-241 LMESH,P51XTYPE,3MAT,3REAL,13 FLST,5,4,4,ORDE,2 FITEM,5,242 FITEM,5,-245 CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,,,1,,,,,1 FLST,2,4,4,ORDE,2 FITEM,2,242 FITEM,2,-245 LMESH,P51XTYPE,3MAT,3REAL,12 FLST,5,4,4,ORDE,2 FITEM,5,246 FITEM,5,-249 CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,,,1,,,,,1FITEM,2,246FITEM,2,-249LMESH,P51XTYPE,3MAT,3REAL,11FLST,5,4,4,ORDE,2FITEM,5,250FITEM,5,-253CM,_Y,LINELSEL,,,,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,,_YLESIZE,_Y1,,,1,,,,,1FLST,2,4,4,ORDE,2FITEM,2,250FITEM,2,-253LMESH,P51XTYPE,3MAT,3REAL,10FLST,5,4,4,ORDE,2FITEM,5,254FITEM,5,-257CM,_Y,LINELSEL,,,,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,,_YLESIZE,_Y1,,,1,,,,,1 FLST,2,4,4,ORDE,2FITEM,2,254FITEM,2,-257LMESH,P51XTYPE,3MAT,3REAL,9FITEM,5,258 FITEM,5,-261 CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,,,1,,,,,1 FLST,2,4,4,ORDE,2 FITEM,2,258 FITEM,2,-261 LMESH,P51XTYPE,3MAT,3REAL,8FLST,5,4,4,ORDE,2 FITEM,5,262 FITEM,5,-265 CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,,,1,,,,,1 FLST,2,4,4,ORDE,2 FITEM,2,262 FITEM,2,-265 LMESH,P51XTYPE,3MAT,3REAL,7FLST,5,4,4,ORDE,2 FITEM,5,266 FITEM,5,-269 CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,,,1,,,,,1 FLST,2,4,4,ORDE,2 FITEM,2,266 FITEM,2,-269 LMESH,P51XTYPE,3MAT,3REAL,6FLST,5,4,4,ORDE,2 FITEM,5,270 FITEM,5,-273 CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,,,1,,,,,1 FLST,2,4,4,ORDE,2 FITEM,2,270 FITEM,2,-273 LMESH,P51XTYPE,3MAT,3REAL,5FLST,5,4,4,ORDE,2 FITEM,5,274 FITEM,5,-277 CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,,,1,,,,,1 FLST,2,4,4,ORDE,2 FITEM,2,274 FITEM,2,-277 LMESH,P51XTYPE,3MAT,3REAL,4FLST,5,4,4,ORDE,2 FITEM,5,278 FITEM,5,-281 CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,,,1,,,,,1FLST,2,4,4,ORDE,2 FITEM,2,278 FITEM,2,-281 LMESH,P51XTYPE,3MAT,3REAL,3FLST,5,4,4,ORDE,2 FITEM,5,282 FITEM,5,-285 CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,,,1,,,,,1 FLST,2,4,4,ORDE,2 FITEM,2,282 FITEM,2,-285 LMESH,P51XTYPE,3MAT,3REAL,2FLST,5,4,4,ORDE,2 FITEM,5,286 FITEM,5,-289 CM,_Y,LINE LSEL,,,,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,,,1,,,,,1 FLST,2,4,4,ORDE,2 FITEM,2,286 FITEM,2,-289 LMESH,P51XTYPE,3MAT,3REAL,1FLST,5,4,4,ORDE,2 FITEM,5,290 FITEM,5,-293 CM,_Y,LINELSEL,,,,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,,_YLESIZE,_Y1,,,1,,,,,1FLST,2,4,4,ORDE,2FITEM,2,290FITEM,2,-293LMESH,P51X!桥面板赋予壳单元属性TYPE,2MAT,2SECNUM,15!桥面从中心面偏移到桥塔的顶面SECOFFSET,USER,-1.15SECFUNCTION,,ZFLST,2,64,5,ORDE,2FITEM,2,1FITEM,2,-64AESIZE,P51X,2,MSHAPE,0,2DMSHKEY,0FLST,5,64,5,ORDE,2FITEM,5,1FITEM,5,-64CM,_Y,AREAASEL, , , ,P51XCM,_Y1,AREACHKMSH,'AREA' CMSEL,S,_YAMESH,_Y1CMDELE,_YCMDELE,_Y1CMDELE,_Y2!求解/SOLU!桥塔底部固定端约束DK,1,ALLDK,2,ALL!桥两端固定端约束FLST,2,2,4,ORDE,2 FITEM,2,165 FITEM,2,166DL,P51X,,UXFLST,2,2,4,ORDE,2 FITEM,2,165 FITEM,2,166DL,P51X,,UYFLST,2,2,4,ORDE,2 FITEM,2,165 FITEM,2,166DL,P51X,,UZ!重力荷载ACEL,0,0,-9.8!模态分析ANTYPE,MODAL MODOPT,SUBSP,20SOLVEFINISH。
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用Ansys分析斜拉桥的变形、应力分布与优化
问题背景：第三届结构设计大赛，题目为：承受运动载荷的不对称双跨桥
梁结构模型设计。
参赛作品为一个斜拉桥
比赛所用材料：桐木若干，白乳胶一瓶。
比赛要求：保证小车通过的同时，桥应力求重量轻，轻者可进入决赛。
参赛实验台示意图
比赛计算参数：
木杆的抗拉强度表
设计方案数据：根据所给材料，经过计算我们预计需要使用：主梁：4根6*6、4*6，55*1截取18mm宽，55*2截取15mm宽；拉塔：2根6*6，3*4作桁架；梁的固定用1根3*4；桥墩：2根3*4，55*1的木片作桁架结构。
下脚料把主梁两端各加长20mm，并把端面做成梯形以使桥梁稳定。
桥梁简支模型：
其中(5)、(7)、(8)为拉索，(6)为拉塔，(1)、(2)、(3)、(4)为主梁，1、2、5为三个支座，塔高为330mm，2、3的距离为250mm，3、4的距离为200mm。
当小车经过2、5之间时，梁最容易发生破坏。
加载条件：预赛——空车(重9.88kg)行驶，桥面板由长度为30mm的若干铝板，用柔绳串接而成，重量为2.8kg。
Ansys分析目的：使用ansys分析软件对桥的应力分布进行分析，对结构进行改进与优化。
Ansys建模数据：
步骤：
定义单元类型：桐木材料选取单元类型：Beam 188 拉索材料选取单元类型为Link 10。
定义单元实常数：Link 10单元的实常数AREA定义为3.14*2.25/4。
其中Beam 188不需要定义实常数。
定义材料属性：材料属性如图。
定义梁截面类型：主梁：8*8，侧梁:5*5，桁架：3*3（全部为矩形），拉索：R=1.5（圆形）。
建模：建立节点模型，利用建模工具建立节点，再用lines—straight lines 连接节点形成线模型。
划分网格：利用Meshing—Mesh attributes—picked lines，根据不同单元属性，不同材料属性，不同截面属性选择线，划分网格。
再用Meshing命令中的line—set进行线单元数目划分，取为15。
定义load：对底座、边缘施加全部自由度约束，节点受力为98.8/4。
求解：solve命令。
查看结果：利用general postproc后处理查看结构变形云图，应力分布。
模型说明：建模过程中，对实际模型进行简化。
其中弹性模量和泊松比进行简化处理，数据从网络中获取。
桥面板由长度为30mm的若干铝板，用柔绳串接而成，重量为2.8kg。
此约束忽略不计。
当小车通过桥梁时，认为在如图位置变形最大，故受力分析时，将载荷加载到如图13、14、16、17节点处。
尤其是拉索模型。
由于拉索单元为Link，其只能受拉，不具有抗弯性能，故改用杆单元代替原模型。
建模时使用mm作单位，而泊松比要除以1000，受力要乘以1000，才能得到正确的结果。
模型
约束及受力图
分析结果如下：
变形图
应力图
在图中变形最大为 6.6998cm，变形量较大，和实际模型相同，说明模型的
结构稳定性不高，需要进行改进。
虽然最大应力为：15.575MPa，其小于主梁的最大许用应力，但为了进入决赛要对模型进行改进。
可在模型中添加加固桁架，但同时会增加质量，所以应去掉不必要的桁架或将侧梁或桁架的截面尺寸减小。