ANSYS矮塔斜拉桥建模-荷载与动力分析
ANSYS二次开发及在斜拉桥成桥恒载索力中检算
ANSYS二次开发及在斜拉桥成桥恒载索力中检算王章彪【摘要】提出采用ANSYS提供的二次开发技术进行桥梁问题求解,并将其成功地应用到确定斜拉桥成桥恒载索力中,为今后ANSYS在桥梁工程中的广泛应用奠定了良好的基础,同时也为今后研制和开发大型桥梁分析软件提供了一条新的途径.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2010(036)007【总页数】2页(P288-289)【关键词】ANSYS;二次开发技术;恒载索力;斜拉桥【作者】王章彪【作者单位】邯郸市交通局监理中心,河北,邯郸,056000【正文语种】中文【中图分类】U448.27ANSYS是世界上著名的大型有限元分析软件,包括热、流体、电磁和结构等诸多模块,具有完备、后处理功能,强大的求解器以及多种方便的二次开发技术,被广泛用于核工业、铁道、石油、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防、电子、土木工程等一般工业及科学研究中。
然而,通用软件不免在某些专业领域中有所欠缺,如该软件还不具备直接求解桥梁问题的能力。
这些不足势必会阻碍该软件的推广和使用。
因此,实现其在桥梁工程中的二次开发与应用是十分迫切的。
针对上述问题,本文提出采用ANSYS提供的二次开发技术进行桥梁问题求解,并将其成功地应用到确定斜拉桥成桥恒载索力检算中,本文利用ANSYS二次开发技术开发斜拉桥成桥状态恒载索力检算程序,并为以后其他斜拉桥的分析计算提供了方便,为以后类似问题的ANSYS开发提供一些思路。
1 ANSYS的二次开发技术1.1 用户程序界面设计技术ANSYS为用户进行程序界面设计提供了一种专言即UIDL(User Interface Design Language)。
UIDL中程序化的语言,它允许用户改变ANSYS的图户界面(GUI)中的一些组项。
UIDL提供了一种用户灵活使用、按个人喜好来组织设计ANSYS用户界面的强有力工具,它在ANSYS的命令中架设其他用户程序与ANSYS之间的桥梁方面起到不可低估的作用。
基于ANSYS的斜拉桥施工模拟分析
基于ANSYS的斜拉桥施工模拟分析陈燚华【摘要】根据斜拉桥的结构受力特点以及施工过程控制需要,基于有限元软件ANSYS,编制命令流程序建立了空间三维梁杆单元模型.通过杀死和激活单元的方法,有效地模拟出每个施工阶段的结构内力和位移变化,再将模拟结果与MIDAS/CIVIL 计算结果进行对比来验证模拟方法的合理性和正确性,为斜拉桥的设计和施工控制提供了理论依据.【期刊名称】《建筑施工》【年(卷),期】2016(038)007【总页数】2页(P975-976)【关键词】ANSYS;斜拉桥;施工模拟;生死单元法【作者】陈燚华【作者单位】上海建工集团有限公司上海200080【正文语种】中文【中图分类】TU9970 引言斜拉桥是一种结构轻盈、跨越能力大、施工简便的桥梁形式，属于高次超静定的柔性结构，随着跨径的增大，恒载内力状态的多样性以及结构状态的非线性会越来越显著。
鉴于斜拉桥施工过程和成桥状态的相关性，尤其在施工阶段结构体系不断转换的过程中，结构的内力和位移变化更加复杂，因此模拟分析斜拉桥的施工过程与控制成为了目前研究领域的热点研究课题[1]。
在学习和总结前人研究工作的基础上，运用有限元软件ANSYS参数化设计语言（ANSYS Parametric Design Language，简称APDL）建立空间三维梁杆单元计算模型，对某斜拉桥施工过程进行模拟，并与有限元软件MIDAS/CIVIL计算结果[2]进行对比，用以校正模拟结果的合理性和准确性。
1 斜拉桥施工过程模拟1.1 基本原理斜拉桥作为高次超静定结构，其结构计算是比较复杂的。
鉴于斜拉索是斜拉桥的主要承重构件，斜拉索索力可以看作是作用在主梁或主塔上的集中力，把主梁或主塔单独取出，可以看作有多个集中力作用的连续梁或悬臂梁，由此可以找出斜拉索索力与主梁内力之间的关系[3]。
首先假定定义二者之间的关系为如式（1）所示。
式中：F——斜拉桥主梁或主塔的内力矩阵；T——多个斜拉索的索力矩阵；D——索力与主梁内力之间的关系矩阵。
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
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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。
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
基于ANSYS的斜拉桥承受动载荷的仿真与分析
2.1 材料模型
预应力钢筋混凝土斜拉桥的主要构件为两部分。钢筋混 凝土通过单元选项考虑配筋率等参数，预应力筋通过温度考 虑预应力大小。材料参数如表 1 所示。
混凝土 预应力筋
表 1 材料参数
杨氏模量 / MPa 泊松比
3.55×104
0.2
1.95×105
0.3
密度/ kg/ m3 2.6×103 7.85×103
此外，对于铁路桥梁来说，列车过桥是一个瞬态动力学 的过程，结构受载随时间变化，前后时刻的桥梁状态相互影 响。国内外计算桥梁动载的方法是将动载简化为静活载，计
模型，运用与真实情况相符的瞬态动力学的计算方法。随着 数值方法的发展和软件应用，大型有限元软件已经可以建立 与物理模型极其吻合的离散模型来模拟实际结构，分析受力 响应和承载过程。计算结果可以直观、快速、高效地给出结 构静态变形分布、与时间相关的受力情况，为桥梁的强度校 核、设计验算提供高精度、多尺度的数值依据。
关键词：预应力混凝土；斜拉桥；动力学；仿真
中图分类号：U448.27
文献标识码：A
文章编号：1004-731X (2009) 21-6893-04
Simulation and Analysis of Prestressed Concrete Cable Stayed Bridge under Dynamic Loading Based on ANSYS
第一辆
第二辆
PP
PP PP
PP
2.5
13.2
2.5 4.6 2.5
13.2
2.5
图 2 列车对桥梁的作用力简图
图 1 组合法建立斜拉桥模型
2.3 恒载条件
计算中，定义结构的自重、配重、及其他静载荷为恒载。 为了计算结构在恒载和动载共同作用下的响应，将结构在恒 载作用下的应力和变形情况当作施加动载的初始条件。恒载 位置及大小如表 2。
矮塔斜拉桥结构动力特性分析
ｄ ｕ ｌ ｏ ｅ ｎ ｏ ｂ ｅ ｃ ｂ ｅ ｐ ａ ｅ ｗ ｓ ｔｋ ｎ ａ ｘ ｍｐ ｅ ｆ ｒ ｏ ｂｅ ｔ ｗ ｒ ａ ｄ ｄ ｕ ｌ ａ ｌ ｌ ｎ ａ ａ ｅ ｓ ｅ ａ ｌ ｏ
ｓｕ ｙ ｉ ａｕ ａ ｅ ｕ ｎ ｙ ｐ ｒ ｄ ａ ｄ ｍｏ ｅ ｏ ｉ ｒ ｆ ｎ ｔｄ ｔ ｎ ｔ ｒ ｌｆ ｑ ｅ ｃ ， ｅ ｏ ｎ ｄ ｆｖ ｂ ａ ｏ ｓ ｒ ｉ ｉ
・
１ ００ ・
翻
ｈ ｎ Ｍ ａ ｎ Ｂｕ ｌ ｉ ￣ ｉｄ
２ １年 第 ６期 ０ １
第 ３ ７卷 总 第 １４期 ６
矮塔 斜拉 桥 结构 动 力 特性 分析
蒋 华 ，韦陶贤，王泽云 ，蔡 翔
（ 西华 大学建筑 与土木 工程学 院 ，四川 成 都 ６ ０３ ） １０９
Ｃａ ｌ ・ ｔ ｙ ｄ Ｂｒｄ ｅ ｂ ｅ— ｓａ ｅ ｉ ｇ
ＪＡＮＧ Ｈｕ Ｉ ａ， ＷＥＩＴ ｏ ｉｎ ＷＡ ａｘａ ， ＮＧ ｙ ｎ， Ｃ １Ｘｉｎ Ｚｅｕ Ａ ａｇ
（ ｃｏｌｆ ｒ ｉｃ ｒ ａｄｃ ｉＥ ｇｎｅ ｎ ，Ｘｈ ａＵ ｉｒ ｔ， Ｓｈｏ ｏＡ ｃ ｔ ｔ ｅ ｎ ｉｌ ｎ ｉｅ ｉｇ ｉｕ ｎｖ ｓｙ ｈｅ ｕ ｖ ｒ ｅｉ Ｃ ｅｇ ｕ６ ０ ３ ，Ｃ ｉ ） ｈｎｄ １０ ９ ｈｎ ａ
力特性即 自振 频 率、周期 及振 型展 开研 究。研 究表 明，该 桥 第 一 阶 振 型 为 全桥 纵 飘 ，基 频 比 一般 斜拉 桥 和 悬 索桥 高 ， 全 桥 抗 纵 向水 平 侧 移 刚 度 相 对 较 弱 ；在 前 １ 振 型 中 ，桥 ０阶 塔侧 弯的振 型 出现较 多，索面摆动 突 出，即拉 索与桥塔侧 向 刚度 较 小 。研 究 结 果 可 为 矮 塔 斜 拉 桥 的 设 计 及 施 工 控 制
Midas对矮塔斜拉桥有限元建模
基于Midas对矮塔斜拉桥的有限元建模分析【摘要】矮塔斜拉桥之所以被广泛应用、快速发展源于其合理的结构体系，结构受力清晰、明确，具有经济、美观、施工方便、适用跨径灵活多变等优点。
本文以某市矮塔斜拉桥为案例进行有限元建模分析，通过这个过程去了解斜拉桥的施工方法和流程，为今后类似桥梁工程设计施工提供借鉴。
1、某市矮塔斜拉桥主要情况该桥位于某市高速公路，桥梁结构形式采用双塔三跨预应力混凝土单索面，设计荷载为公路-I级，桥面横坡为双向2.0%，主桥宽度25.50米[2*10.72（行车道）+3.00米（中间带）+2*0.5（防撞栏）]，5cm沥青砼磨耗层+ 10cm厚的水泥砼桥面铺装。
2、桥跨布置2.1主梁尺寸：跨径组合为100m+180m+100m，即边跨跨径100m，主跨跨径180m，塔根部无索区长度34m，与主跨径比值为0.188，跨中无索区长度48m，与主跨径比值为0.267，边跨无索区长度取34m，与边跨跨径比值为0.34。
2.2索塔尺寸：截面采用矩形，横桥向为2.2m，纵桥向由有索区段4.5m渐变为塔底的8.0m，塔高26m。
2.3斜拉索布置：采用单索面双排索布置，取梁上索距为4m，塔上索距为1.2m。
全桥共36对斜拉索，编号从索塔根部至跨中（从里到外）分别为C1～C9，拉索倾角为19.21～21.51°。
3、主要结构设计施工要点3.1、主梁：主梁采用变高度单箱三室截面，斜腹板，顶板宽25.5m，顶板悬臂长度4.00m。
3.2、顶板厚度：顶板厚度为30cm，悬臂板端部厚30cm，根部板厚40cm。
3.3底板厚度：底板板厚由跨中40cm变厚至支点处140cm，边腹板厚为60cm，中腹板板厚为50cm。
3.4、腹板厚度：边腹板厚为60cm，中腹板板厚为50cm。
3.5、中室和边室横隔板厚度分别为30cm和30cm。
端横梁的厚度150cm。
3.6、主梁节段划分：主梁零号块长度为10m，悬臂施工标准节段长度分为3.5m、3、3.2、2.5和19×4.00m几种，全桥共设3个合龙段，其长度为2.00和1.6米，悬臂施工的节段最大重量为4500kN，边跨现浇段长度8m。
索塔式斜拉桥受力性能数值分析与设计建议
索塔式斜拉桥受力性能数值分析与设计建议为了解牵索塔式斜拉桥的力学性能，本文采用有限元软件ANSYS开展了一具体工程的受力分析，建立三维有限元模型，考察在自重、风载和地震作用下斜拉桥的性能，为其合理设计提供可靠的技术支撑。
标签：斜拉桥索塔式ANSYS 有限元分析抗震分析一、引言随着改革开放，我国的经济体系的飞速发展，我们中国已经成为继美国以后的第二大经济和政治体系，这使得结构物在满足使用功能的同时，其对人文环境产生着深刻的影响和对文化韵味传达等方面的功能要求更加凸显出来，索结构中既有巍峨高大且雄浑有力的梁和塔，又有坚韧纤细的悬索，二者互补短长，相辅相成，因而使得众多设计师对这种兼有二者长处的独塔无背索斜拉桥青睐有加，独塔无背索斜拉桥是一种结构独特形式新颖的结构体系，是对常规斜拉桥造型的突破，无背索后倾的塔身形状表现出对相对纤细的桥面强大稳固支撑的力量感，给人醒目深刻的感受。
独塔无背索斜拉桥[1]是利用倾斜主塔的自重来平衡主梁的竖向荷载，取消了背索的使用，形式更加的简单优美受力也更加的合理，本文将以亚洲第一座独塔无背双索面斜拉桥-太阳桥为工程背景进行研究，太阳桥是国内设计最为独特的桥梁之一[2]，它位于太阳岛靠松花江处的河口，整体形状是单个斜臂桥塔，斜拉索全集中在桥塔的钝角一侧。
本文首先回顾了斜拉桥在受力特点结构体系索塔形式等方面的发展历程，总结了独塔无背索斜拉桥的结构特点和发展现状，然后对独塔无背索斜拉桥的索塔结构设计参数和合理成桥状态进行了理论研究。
二、斜拉桥的特点与发展无背索斜拉桥，是景观桥梁中的一种形式，最著名的一座是Alamillo桥，由西班牙的建筑师与工程师Calatrava为1992年世博会建的景观桥，跨度200m，当时桥梁使人为之一振，Calatrava本人也被IABSE（国际桥协）评为杰出青年工程师。
此后，捷克工程师Milan Komínek1995-1998年设计建造了跨Eble河的Mariansky桥，跨度123.5+55.5m。
基于 ANSYS的大跨度斜拉桥抗震建模实现性研究
基于 ANSYS的大跨度斜拉桥抗震建模实现性研究宋晓东【摘要】ANSYS是集结构、热、流体、电磁场、声场和耦合场等分析于一体的最优秀的大型通用有限元软件之一。
拥有独立的APDL参数化设计语言和用户可编程特性UPFs是ANSYS优于其他软件最显著的特色。
自从ANSYS进入中国市场以后就广泛应用于土木工程、机械电子、国防军工和水利水电等一般工业和科学研究。
文章主要阐述大跨度斜拉桥抗震研究基于ANSYS的模拟实现问题以及减震粘滞阻尼器模拟，同时详细介绍了非线性粘滞阻尼器在ANSYS显示动力分析中实现问题，为大跨度斜拉桥抗震数值分析中非线性阻尼器的模拟提供参考。
【期刊名称】《四川建筑》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】3页(P128-130)【关键词】APDL参数化设计语言;大跨度斜拉桥;ANSYS显示动力分析;非线性粘滞阻尼器【作者】宋晓东【作者单位】中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】U411+.5随着计算机行业的飞速发展，相应的软件也应运而生。
在工程运用中国际上通用软件有几十种，其中常用的软件有：ANSYS、Abaqus、ADINA、SAP2000和NASTRAN等。
ANSYS是集结构、热、流体、电磁场、声场和耦合场等分析于一体的最优秀的大型通用有限元软件之一。
通过40年的发展，ANSYS已经被全球工业界所接受，同时成为土木工程、水利工程、航空航天和能源等领域的主流分析软件[1-3]。
一般情况下，大跨度斜拉桥结构系统的几何结构相当复杂，受到各种荷载(地震荷载、风荷载、车辆荷载等)也相当多，理论分析往往难于进行。
通过ANSYS数值模拟方法对大跨度斜拉桥进行抗震分析，可以得出结构关键部位在地震动作用的动力响应及其变化规律。
为大跨度斜拉桥的抗震设计提供理论依据和支持。
1 大跨度斜拉桥建模单元选择及介绍1.1 ANSYS模拟大跨度斜拉桥常用单元桥塔和主梁单元：beam4、beam44、beam188拉索单元：link8、link10质量单元： mass21阻尼器及弹簧单元：conbin14、conbin391.2 大跨度斜拉桥常用单元介绍[4]单元beam4：每个单元连接I节点和 J节点，I、J节点的连线方向为单元X轴方向，K节点为beam4单元的方向控制点(图1)。
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
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。
如何使用ANSYS 建模进行桥梁荷载评估
如何使用ANSYS 建模进行桥梁荷载评估摘要本文主要介绍利用ANSYS建立桥梁的结构模型，并计算出恒载、活载作用下所产生的内力及应力。
其中活载采用公路－Ⅰ级和公路－Ⅱ级的荷载标准对桥梁进行加载，并将活载作用下杆件所产生的内力及应力进行组合，将其组合值与实测应力幅值相比较，以此来作为评估荷载等级的依据。
随后对实桥的交通进行观测，在观测的基础上统计出车辆的类型、车重、轴距和过往频率，再根据统计的结果最终建立车辆模拟荷载。
关键词：钢桁架、有限元模型、车辆荷载模拟This paper mainly introduces the structure of the bridge by ANSYS established model, and calculates the constant load, under the influence of live load and the internal force produced and stress. Live load of the highway-Ⅰlevel and highway-Ⅱlevel to bridge for the standard load load, and will be under the influence of live load and stem a generated internal force and stress in combination, will the combination with measured values stress amplitude compared, as the basis for evaluating load level. Then the real bridge traffic for observation, the basis of the observation statistics a vehicle type, weight of the car, wheelbase and past frequency, again according to statistics results vehicle load establish simulation.Keywords: steel truss, finite element model, the vehicle load simulation 中图分类号：F407.9 文献标识码：A 文章编号1 概述近年来，随着我国交通运输事业的不断发展，大量低等级公路被改建扩建，服役桥梁能否继续使用已成为公路建设决策部门的一件大事。
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。
矮塔斜拉桥索塔及索鞍结构仿真分析
矮塔斜拉桥索塔及索鞍结构仿真分析作者：施智覃耀柳来源：《西部交通科技》2019年第12期摘要：文章结合一座矮塔斜拉桥的设计实例，利用通用有限元软件Ansys建立索塔实体有限元模型，采用等效均布径向荷载法模拟斜拉索与索塔之间复杂的相互传力关系，研究在斜拉索作用下索塔及索鞍的应力分布规律，并根据此规律来优化索塔构造及配筋设计。
关键词：矮塔斜拉桥;索塔;径向荷载;实体建模中图分类号：U448. 27文献标识码：A DOI： 10. 13282/j. cnki. wccst.2019. 12. 023文章编号：1673 - 4874（2019）12 - 0081 - 050 引言矮塔斜拉桥又称为“部分斜拉桥”，是介于连续梁桥和斜拉桥之间的一种新桥型结构，其设计理念从连续梁桥发展而来，兼具连续梁桥和斜拉桥结构的特点。
矮塔斜拉桥通过拉索分担了主梁的一部分荷载，使主梁梁高可以减小，结构较连续梁桥更显轻巧，跨度也可以更大一些，而增加的造价却不多，施工也较方便，有较大的发展潜力。
自从1988年欧洲工程师Mathivat 首次提出，其迅速得到世界各国工程师的青睐。
目前，我国已建和在建的矮塔斜拉桥已达1 00余座。
与常规斜拉桥相比，矮塔斜拉桥的索塔较矮，斜拉索较短。
索鞍设置于索塔内，斜拉索通过索鞍穿过索塔，两端锚固于主梁上，斜拉索通过索鞍将拉索索力传递给索塔。
目前，比较成熟的索鞍采用分丝技术设计，通过分丝管将每根采用PE防护的钢绞线穿过一一对应的导向钢管，使斜拉索在索鞍内形成分离布置，以实现单根调索、换索的目的。
索鞍及索体构造分别见图1、图2。
由于多根斜拉索在索鞍内集中穿过索塔，在大的斜拉索索力作用下，索塔内部的受力状态十分复杂。
本文以一座在建的混凝土矮塔斜拉桥作为分析对象，利用通用有限元软件Ansys建立索塔及索鞍实体有限元模型，研究在斜拉索作用下索塔及索鞍的应力分布规律，为同类桥梁的设计和施工提供参考数据。
1 工程概况某矮塔斜拉桥主桥跨径布置为90 m+ 165 m+90 m，全长345 m（见图3）。
斜拉桥单,双主梁建模动力特性比较
第39卷第6期2013年12月四川建筑科学研究Sichuan Building Scince斜拉桥单、双主梁建模动力特性比较王建新，马存明，高伟，樊泽民（西南交通大学土木工程学院，四川成都610031）摘要：为研究不同建模方法对斜拉桥动力特性的影响，首先以简支梁为研究对象进行分析。
文中分别采用单主梁、双主梁对简支梁和斜拉桥进行建模并进行动力特性计算，对两种建模方法计算的结果进行对比，分析两种建模方法对计算桥梁动力特性产生差异的原因。
计算结果表明，两种建模方法对竖向弯曲频率、扭转频率影响较小，对横向弯曲频率影响较大。
关键词：斜拉桥；有限元；动力特性；分析中图分类号：U448．27；TU317．1文献标志码：A文章编号：1008－1933（2013）06－165－04The comparison of dynamic characteristics of cable-stayedbridges with single-girder and double-girderWANG Jianxin，MA Cunming，GAO Wei，FAN Zemin（School of Civil Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu610031，China）Abstract：To study the effect of different methods of modeling to the dynamic characteristics of cable-stayed bridges，a simply supported beam is studied and analysised．Single-girder and double-girder are used for modeling and calculating the dynamic characteristics for both bridges in this paper．The comparison of the results from the two methods is made and the causes of the difference of the dynamic characteristics of the bridge resulted by the methods above are analysized．The result shows that adopting the two different methods have a slight effect on the vertical bending frequency and torsional frequency while a relatively heavy influence on the lateral bending frequency．Key words：cable-stayed bridge；finite element；dynamic characteristics；analysis1概要在对斜拉桥结构进行合理简化的建模与计算过程中，要求在保证结构刚度、质量的空间分布以及约束条件能够有效地反应真实结构工作状态的基础上，通过空间杆系来模拟整个结构：桥墩、桥塔皆采用三维梁单元模拟；斜拉索、缆索与吊杆皆采用杆单元模拟。
基于ANSYS空间有限元详细模型的矮塔斜拉桥主塔受力研究
基于ANSYS空间有限元详细模型的矮塔斜拉桥主塔受力研究摘要：为了解双塔单索面矮塔斜拉桥主塔塔身的受力基本特点，进一步明确主塔塔身受力中局部危险区域的分布，本文以石湾特大桥工程实例为背景，在对斜拉索索力传递规律的研究基础上，进一步通过非线性空间有限元分析软件ANSYS，建立矮塔斜拉桥的塔身空间有限元详细模型，进行有限元数值模拟分析，以期对矮塔斜拉桥主塔的受力性能获得更准确的认识。
关键词：矮塔斜拉桥；主塔；ANSYS；斜拉索文章编号：1、工程背景石湾特大桥主桥为（90.5+ 150+90.5）m双塔单索面矮塔斜拉桥，主梁为全预应力混凝土变截面箱梁，塔梁固结，塔墩分离，总体布置及主塔形式分别如图1-1、图1-2所示。
图1-1 石湾特大桥主桥总体布置图图1-2主塔构造尺寸图2 分丝转向管截面内荷载分布通过建立斜拉索分丝转向管的平面单元模型，按斜拉索各钢绞线中心加载单位荷载，进行了斜拉索索力传递规律的平面单元受力分析研究，确立了塔身内48孔分丝转向管承担的荷载分布形式。
由于分丝转向管存在一定的排列方式，由48根钢管组焊而成，其在斜拉索加载后与塔身内钢套管的接触点分布如图2-1所示。
为确立48孔分丝转向管在斜拉索加载后对塔身内钢套管的荷载截面分布形式，建立了平面单元模型，通过斜拉索各钢绞线中心加载单位荷载，确立了塔身内钢套管截面上的荷载分布如图2-2所示。
图2-1斜拉索内钢管与外钢管平面单元模型图2-2 塔身内钢套管截面单位荷载分布图3 主塔的数值模拟3.1斜拉索索力值的确定依据施工图，桥塔斜拉索的编号如图3-1所示。
图3-1主塔处边跨和中跨斜拉索编号采用Midas Civil对石湾特大桥的单梁模型进行各施工阶段和使用阶段受力分析，边跨和中跨斜拉索（单根）在恒载及标准组合下索力值见表3-1。
表3-1斜拉索（单根）内力值（kN）拉索编号恒载标准组合最大拉索编号恒载标准组合最大S1 4637 4866 S1’ 4635 4911S2 4651 4893 S2’ 4650 4941S3 4668 4922 S3’ 4666 4969S4 4686 4949 S4’ 4684 4996S5 4704 4981 S5’ 4705 5025S6 4720 5013 S6’ 4725 5050S7 4994 5304 S7’ 5000 5327S8 5017 5346 S8’ 5023 5352S9 5053 5402 S9’ 5051 5378S10 5088 5462 S10’5070 5396S11 5129 5529 S11’5075 5397S12 5181 5609 S12’5064 53843.2 荷载与边界条件的等效简化矮塔斜拉桥的桥塔和斜拉索荷载及边界条件模型中，有限元模型数值分析考虑的荷载及边界条件等效简化如下：（1）假设主梁梁体中室顶板顶面竖向位移为零；（2）忽略斜拉索和管道之间的摩擦力，斜拉索在主塔塔身上的作用力理想化为管道径向的线均布压力：；其中：＝单根斜拉索的张拉力；＝斜拉索管道弯曲半径。
斜拉桥有限元建模及动力特性分析
７８中外公路第３１卷第１期２Ｏ１１年２月文章编号：１６７１—２５７９（２０１１）０１一００７８一０３斜拉桥有限元建模及动力特性分析周艳１。
宋君超２。
潘瑞松３（１．山东建筑大学，山东济南２５０１０１；２济南市黄河路桥工程公司；３．山东城市建设职业学院）摘要：结合东海大桥主航道桥工程设计实例，考虑结构的非线性，采用大型有限元分析程序ＳＡＰ２０００建立三维有限元模型。
以三主梁模式模拟主梁，等效弹性模量法模拟拉索，利用主从约束模拟塔梁的连接及边墩、辅助墩与主梁的连接；主塔与主梁之间设纵向阻尼器，模’拟纵向漂浮体系，对模型进行动力分析，得出了一些有益的结论。
关键词：斜拉桥；东海大桥；有限元；ＳＡＰ２０００；动力特性１工程背景东海大桥主航道桥采用跨径７３＋１３２＋４２０＋１３２＋７３—８３０ｍ的五跨双塔单索面组合箱梁斜拉桥（图１），在主塔墩、边墩及辅助墩处均设置２个纵向活动支座，形成具有抗扭支承的纵向漂浮体系，主梁采用单箱三室截面，桥面宽度３３ｍ，箱梁底宽２０ｍ，梁高４．Ｏｍ，梁上索距８ｍ，横梁间距４ｍ；桥塔采用倒Ｙ形，塔高１４８ｍ，桥面以上部分塔高１００ｍ，为适应单索面拉索锚固，上塔柱收缩成一个单柱，为单箱双室截面，拉索在两个室内分开锚固，塔上索距２．Ｏｍ；拉索采用高强度镀锌平行钢丝束，冷铸锚，间距１．９ｍ双排布置，全桥共有拉索１９２根。
图１东海大桥主航道斜拉桥布置图（单位：ｍ）２有限元模型的建立２．１整体有限元模型概述考虑到结构的非线性分析，采用大型有限元程序ＳＡＰ２０００来建立东海大桥主航道斜拉桥的整体三维收稿日期：２０１０—０６一０４基金项目：国家自然科学基金资助项目（编号：５０９０８１３５）作者简介：周艳，女，硕士，讲师．Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈｏｕｙａｎ２００２１００＠１６３．ｃｏｍ有限元模型，见图２，模型主梁采用三主梁模式，塔、边墩和辅助墩采用梁单元模拟，材料和截面特性分别见表１；斜拉索采用杆单元模拟，但考虑了垂度效应和恒载引起的几何刚度的影响，材料和截面特性见表２，斜拉索的弹性模量采用考虑非线性影响的修正弹性模量，见式（１）；桥梁基础也采用梁单元模拟；钢一混凝土组合梁采用等效换算材料的梁单元模拟；横隔梁采用刚臂模拟。
ANSYS在斜拉桥的稳定分析中的应用
同时满足上面两式的条件是 : ( [ K ] D +λ[ K ]σ) {Δδ} = { 0} 。
仅在使用的方便程度上有了质的飞跃 ,而且在分析手段上也有了 很大提高 ,声失时判读已不再是唯一的选择 ,声幅和声频已开始 进入了分析判断领域 ,尤其令人欣慰的是 ,声波 CT 已步入实用阶 段 ,为声波透射法的后续研究提供了广阔的前景 。
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第 35 200
卷第 9年
1 1
期 月
山
西
建
筑
弹性稳定 19. 2 8. 5 5. 5
几何非线性 19. 8 9. 2 6. 1
双重非线性 5. 5 4. 7 3. 6
山 西 建 筑 第 35 200
卷第 9年
1 1
期 月
SHAN
XI
ARC HI T EC
TU R
E
Vol . Jan.
35 No . 2009
1
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文章编号 :100926825 (2009) 0120329202
ANSYS 在斜拉桥的稳定分析中的应用
3. 4 应力波反射法完整性检测
尽管近年来国内外对于这种方法的研究未见本质性的进展 , 但在实用和普及方面国内却有较大提高 ,这些不仅表现在国产桩 基动测仪和配套用传感已达到或接近国外先进仪器方面 ,也表现 在许多单位认真研究各个测试细小环节和分析环节方面 ,更主要 的是表现在许多管理部门已开始认真总结应力波反射法完整性 检测的得与失 ,开始使这种方法的应用回归到一种正常的位置 , 如广东省正在将这种方法定位于为后续检测提供前期技术准备 , 这种定位已与该方法解决问题的真实能力完全对应 。
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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。
命令流如下：（1）截面1：K,1,19.5,-0.39$K,2,18,-0.36$K,3,18,-0.65K,7,-18,-0.36$K,8,-19.5,-0.39$K,9,18,-0.36K,10,17.15,-0.343$K,11,17.15,-0.843$K,12,18,-0.65K,13,-18,-0.65$K,14,-17.15,-0.843$K,15,-17.15,-0.343 K,16,-18,-0.36$K,17,17.15,-0.343$K,18,16.65,-0.333K,19,16.65,-0.843$K,20,17.15,-0.843$K,21,-17.15,-0.843 K,22,-16.65,-0.843$K,23,-16.65,-0.333$K,24,-17.15,-0.343 K,25,16.65,-0.333$K,26,15.65,-0.313$K,27,15.65,-0.573 K,28,16.65,-0.833$K,29,-16.65,-0.833$K,30,-15.65,-0.573 K,31,-15.65,-0.313$K,32,-16.65,-0.333$K,33,15.65,-0.313 K,34,12.45,-0.249$K,35,12.45,-0.509$K,36,15.65,-0.573 K,37,-15.65,-0.573$K,38,-12.45,-0.509$K,39,-12.45,-0.249 K,40,-15.65,-0.313$K,41,12.45,-0.249$K,42,11.45,-0.229 K,43,11.45,-0.729$K,44,12.45,-0.509$K,45,-12.45,-0.509 K,46,-11.45,-0.729$K,47,-11.45,-0.229$K,48,-12.45,-0.249 K,49,11.45,-0.229$K,50,10.95,-0.219$K,51,10.95,-0.719 K,52,11.45,-0.729$K,53,-11.45,-0.729$K,54,-10.95,-0.719 K,55,-10.95,-0.219$K,56,-11.45,-0.229$K,57,10.95,-0.219 K,58,9.95,-0.199$K,59,9.95,-0.459$K,60,10.95,-0.719 K,61,-10.95,-0.719$K,62,-9.95,-0.459$K,63,-9.95,-0.199 K,64,-10.95,-0.219$K,65,9.95,-0.199$K,66,6.85,-0.137 K,67,6.85,-0.397$K,68,9.95,-0.459$K,69,-9.95,-0.459K,70,-6.85,-0.397$K,71,-6.85,-0.137$K,72,-9.95,-0.199 K,73,6.85,-0.137$K,74,5.85,-0.117$K,75,5.85,-0.617K,76,6.85,-0.397$K,77,-6.85,-0.397$K,78,-5.85,-0.617 K,79,-5.85,-0.117$K,80,-6.85,-0.137$K,81,5.85,-0.117 K,82,5.35,-0.107$K,83,5.35,-0.617$K,84,5.85,-0.617K,85,-5.85,-0.617$K,86,-5.35,-0.617$K,87,-5.35,-0.107 K,88,-5.85,-0.117$K,89,5.35,-0.107$K,90,4.35,-0.087K,91,4.35,-0.347$K,92,5.35,-0.607$K,93,-5.35,-0.607K,94,-4.35,-0.347$K,95,-4.35,-0.087$K,96,-5.35,-0.107 K,97,4.35,-0.087$K,98,1.25,-0.025$K,99,1.25,-0.285K,100,4.35,-0.347$K,101,-4.35,-0.347$K,102,-1.25,-0.285 K,103,-1.25,-0.025$K,104,-4.35,-0.087$K,105,1.25,-0.025 K,106,0.25,-0.005$K,107,0.25,-0.505$K,108,1.25,-0.285 K,109,-1.25,-0.285$K,110,-0.25,-0.505$K,111,-0.25,-0.005 K,112,-1.25,-0.025$K,113,0.25,-0.005$K,114,-0.25,-0.005 K,115,-0.25,-0.505$K,116,0.25,-0.505$K,117,0.25,-0.505 K,118,-0.25,-0.505$K,119,-0.25,-2.5$K,120,0.25,-2.5K,121,0.25,-2.5$K,122,-0.25,-2.5$K,123,-0.25,-3K,124,0.25,-3$K,125,0.85,-2.7$K,126,0.25,-2.5K,127,0.25,-3$K,128,0.85,-3$K,129,-0.85,-3K,130,-0.25,-3$K,131,-0.25,-2.5$K,132,-0.85,-2.7K,133,4.75,-2.7$K,134,0.85,-2.7$K,135,0.85,-3K,139,-0.85,-2.7$K,140,-4.75,-2.7$K,141,5.35,-2.5K,142,4.75,-2.7$K,143,4.75,-3$K,144,5.35,-3K,145,-5.35,-3$K,146,-4.75,-3$K,147,-4.75,-2.7K,148,-5.35,-2.5$K,149,5.85,-2.5$K,150,5.35,-2.5K,151,5.35,-3$K,152,5.85,-3$K,153,-5.85,-3K,154,-5.35,-3$K,155,-5.35,-2.5$K,156,-5.85,-2.5K,157,6.45,-2.7$K,158,5.85,-2.5$K,159,5.85,-3K,160,6.45,-3$K,161,-6.45,-3$K,162,-5.85,-3K,163,-5.85,-2.5$K,164,-6.45,-2.7$K,165,10.35,-2.7K,166,6.45,-2.7$K,167,6.45,-3$K,168,10.35,-3K,169,-10.35,-3$K,170,-6.45,-3$K,171,-6.45,-2.7K,172,-10.35,-2.7$K,173,10.95,-2.5$K,174,10.35,-2.7K,175,10.35,-3$K,176,10.95,-3$K,177,-10.95,-3K,178,-10.35,-3$K,179,-10.35,-2.7$K,180,-10.95,-2.5K,181,11.45,-2.5$K,182,10.95,-2.5$K,183,10.95,-3K,184,11.45,-3$K,185,-11.45,-3$K,186,-10.95,-3K,187,-10.95,-2.5$K,188,-11.45,-2.5$K,189,12.05,-2.7K,190,11.45,-2.5$K,191,11.45,-3$K,192,12.05,-3K,193,-12.05,-3$K,194,-11.45,-3$K,195,-11.45,-2.5K,196,-12.05,-2.7$K,197,16.05,-2.7$K,198,12.05,-2.7K,199,12.05,-3$K,200,16.05,-3$K,201,-16.05,-3K,202,-12.05,-3$K,203,-12.05,-2.7$K,204,-16.05,-2.7K,205,16.65,-2.5$K,206,16.05,-2.7$K,207,16.05,-3K,208,16.65,-3$K,209,-16.65,-3$K,210,-16.05,-3K,211,-16.05,-2.7$K,212,-16.65,-2.5$K,213,17.15,-2.5K,214,16.65,-2.5$K,215,16.65,-3$K,216,17.15,-3K,217,-17.15,-3$K,218,-16.65,-3$K,219,-16.65,-2.5K,220,-17.15,-2.5$K,221,5.85,-0.617$K,222,5.35,-0.617K,223,5.35,-2.5$K,224,5.85,-2.5$K,225,-5.85,-2.5K,226,-5.35,-2.5$K,227,-5.35,-0.617$K,228,-5.85,-0.617K,229,11.45,-0.729$K,230,10.95,-0.729$K,231,10.95,-2.5K,232,11.45,-2.5$K,233,-11.45,-2.5$K,234,-10.95,-2.5K,235,-10.95,-0.729$K,236,-11.45,-0.729$K,237,17.15,-0.843K,238,16.65,-0.843$K,239,16.65,-2.5$K,240,17.15,-2.5K,241,-17.15,-2.5$K,242,-16.65,-2.5$K,243,-16.65,-0.843K,244,-17.15,-0.843 !创建关键点*DO,I,1,241,4A,I,I+1,I+2,I+3*ENDDO !循环创建截面ET,1,PLANE82 !定义单元LESIZE,ALL,,,3 !网分控制，设置每条线的划分数目为3 AMESH,ALL !网格划分SECWRITE,MYBOX1 !采用缺省扩展名写入MYBOX1文件SECTYPE,1,BEAM,MESH !定义用户梁截面SECOFFSET,ORIGIN !将梁节点偏移到横截面原点FINISH（2）截面8：/CLEAR/PREP7K,1,19.5,-0.39$K,2,18,-0.36$K,3,18,-0.65K,4,19.5,-0.65$K,5,-19.5,-0.65$K,6,-18,-0.65K,7,-18,-0.36$K,8,-19.5,-0.39$K,9,18,-0.36K,10,17.15,-0.343$K,11,17.15,-0.843$K,12,18,-0.65K,13,-18,-0.65$K,14,-17.15,-0.843$K,15,-17.15,-0.343K,16,-18,-0.36$K,17,17.15,-0.343$K,18,16.45,-0.329K,19,16.45,-0.829$K,20,17.15,-0.829$K,21,-17.15,-0.829K,22,-16.45,-0.829$K,23,-16.45,-0.329$K,24,-17.15,-0.343K,25,16.45,-0.329$K,26,15.45,-0.309$K,27,15.45,-0.569K,28,16.45,-0.829$K,29,-16.45,-0.829$K,30,-15.45,-0.569K,31,-15.45,-0.309$K,32,-16.45,-0.329$K,33,15.45,-0.309K,34,12.65,-0.253$K,35,12.65,-0.513$K,36,15.45,-0.569K,37,-15.45,-0.569$K,38,-12.65,-0.513$K,39,-12.65,-0.253K,40,-15.45,-0.309$K,41,12.65,-0.253$K,42,11.65,-0.233K,43,11.65,-0.733$K,44,12.65,-0.513$K,45,-12.65,-0.513K,46,-11.65,-0.733$K,47,-11.65,-0.233$K,48,-12.65,-0.253K,49,11.65,-0.233$K,50,10.75,-0.215$K,51,10.75,-0.715K,52,11.65,-0.715$K,53,-11.65,-0.715$K,54,-10.75,-0.715K,55,-10.75,-0.215$K,56,-11.65,-0.233$K,57,10.75,-0.215K,58,9.75,-0.195$K,59,9.75,-0.455$K,60,10.75,-0.715K,61,-10.75,-0.715$K,62,-9.75,-0.455$K,63,-9.75,-0.195K,64,-10.75,-0.215$K,65,9.75,-0.195$K,66,7.05,-0.141K,67,7.05,-0.401$K,68,9.75,-0.455$K,69,-9.75,-0.455K,70,-7.05,-0.401$K,71,-7.05,-0.141$K,72,-9.75,-0.195K,76,7.05,-0.401$K,77,-7.05,-0.401$K,78,-6.05,-0.621 K,79,-6.05,-0.121$K,80,-7.05,-0.141$K,81,6.05,-0.121 K,82,5.15,-0.103$K,83,5.15,-0.603$K,84,6.05,-0.603K,85,-6.05,-0.603$K,86,-5.15,-0.603$K,87,-5.15,-0.103 K,88,-6.05,-0.121$K,89,5.15,-0.103$K,90,4.15,-0.083K,91,4.15,-0.343$K,92,5.15,-0.603$K,93,-5.15,-0.603K,94,-4.15,-0.343$K,95,-4.15,-0.083$K,96,-5.15,-0.103 K,97,4.15,-0.083$K,98,1.45,-0.029$K,99,1.45,-0.289K,100,4.15,-0.343$K,101,-4.15,-0.343$K,102,-1.45,-0.289 K,103,-1.45,-0.029$K,104,-4.15,-0.083$K,105,1.45,-0.029 K,106,0.45,-0.009$K,107,0.45,-0.509$K,108,1.45,-0.289 K,109,-1.45,-0.289$K,110,-0.45,-0.509$K,111,-0.45,-0.009 K,112,-1.45,-0.029$K,113,0.45,-0.009$K,114,-0.45,-0.009 K,115,-0.45,-0.509$K,116,0.45,-0.509$K,117,0.45,-0.509 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K,244,-17.15,-0.829*DO,I,1,241,4A,I,I+1,I+2,I+3*ENDDOET,1,PLANE82LESIZE,ALL,,,3AMESH,ALLSECWRITE,BOX2SECTYPE,2,BEAM,MESHSECOFFSET,ORIGINFINISH（3）截面11：/CLEAR/PREP7K,1,19.5,-0.39$K,2,18,-0.36$K,3,18,-0.65K,4,19.5,-0.65$K,5,-19.5,-0.65$K,6,-18,-0.65K,7,-18,-0.36$K,8,-19.5,-0.39$K,9,18,-0.36K,10,17.15,-0.343$K,11,17.15,-0.843$K,12,18,-0.65K,13,-18,-0.65$K,14,-17.15,-0.843$K,15,-17.15,-0.343 K,16,-18,-0.36$K,17,17.15,-0.343$K,18,16.55,-0.331K,19,16.55,-0.843$K,20,17.15,-0.843$K,21,-17.15,-0.843 K,22,-16.55,-0.843$K,23,-16.55,-0.331$K,24,-17.15,-0.343 K,25,16.55,-0.331$K,26,15.55,-0.311$K,27,15.55,-0.571 K,28,16.55,-0.831$K,29,-16.55,-0.831$K,30,-15.55,-0.571 K,31,-15.55,-0.311$K,32,-16.55,-0.331$K,33,15.55,-0.311 K,34,12.55,-0.251$K,35,12.55,-0.511$K,36,15.55,-0.571 K,37,-15.55,-0.571$K,38,-12.55,-0.511$K,39,-12.55,-0.251 K,40,-15.55,-0.311$K,41,12.55,-0.251$K,42,11.55,-0.231 K,43,11.55,-0.731$K,44,12.55,-0.511$K,45,-12.55,-0.511 K,46,-11.55,-0.731$K,47,-11.55,-0.231$K,48,-12.55,-0.251 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