ANSYS在桥梁工程中的应用

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1、ANSYS在桥梁工程中的应用行业类别：建筑房产功能类别：综合技术类别：综合星级：★★★提供厂商：美国ANSYS公司上海办事处更新时间：2004-05-11ANSYS在桥梁工程中的应用更新时间：2004-05-11随着社会经济和科学技术的快速发展，造桥技术不断进步，桥梁结构逐步向轻巧、纤细方面发展。与此同时桥梁的载重、跨径和桥面宽却不断增长，结构型式不断变化，传统的桥梁平面杆系结构程序已越来越不能满足设计要求，这就迫切需要功能齐全、性能可靠的综合分析程序来求解桥梁在各种因素作用下的力学特性，ANSYS正是这种综合程序的代表。ANSYS可以模拟

2、桥梁预应力钢筋的松弛、混凝土的徐变、开裂、压溃以及结构温度应力（年温差、日照温差、混凝土水化热）等因素对桥梁的影响，同时也可以方便地计算出箱梁的畸变应力、剪力滞效应以及桥梁构件与支撑部位的接触状态；对于悬吊拉索结构桥梁，由于上部结构的柔软性，所以其风振是一个不容忽视的问题，用ANSYS可以很好地模拟风力对桥梁的影响，如涡流激振、抖振、疾振和颤振；我国是地震多发带，几次大地震一再显示了桥梁结构破坏的严重后果，桥梁抗震分析的重要性已经不容置疑，ANSYS可以提供适合桥梁地震响应分析的多点激励谱分析；此外，可利用ANSYSY流固耦合分析功能进行精

3、确的风振计算。一、ANSYS全桥仿真分析ANSYS具有丰富的单元库及材料库，可以对任何结构形式的桥梁进行全桥仿真分析，如梁式桥、拱桥、刚架桥、悬索桥、斜拉桥等等。全桥仿真可以通过对各种载荷工况的组合，较为精确地反映出桥梁在各种因素作用下的综合特征，如桥梁的应力分布、变形情况、自振频率、振形、地震响应特征、失稳特征等等，尽量使桥梁既经济美观又安全可靠。■动力分析黄河下游特大型公路斜拉桥如图4.1，用ANSYS对该桥进行全桥仿真，并对其动力特性进行分析，图4.2、4.3、4.4和4.5分别为该桥的第一、二、三和五阶振型。计算结果表明，ANSYS

4、模拟结果与实测分析结果的频率相符，振型形态完全相同；斜拉索力值与实测值基本吻合，可以反映大桥斜拉索力的实际情况。图4.1大桥模型http://publish.it168.com/2004/0511/200405110013301_hezuo.shtml?id=200405110013301&hezuo=2（第1／10页）2006-10-915:47:42ANSYS在桥梁工程中的应用图4.2大桥一阶振形图4.3大桥二阶振形图4.4大桥三阶振形图4.5大桥五阶振形某独塔单索面斜拉桥结构为塔、梁、墩固结体系，主跨为钢箱梁、副跨为混凝土箱梁。由于该

5、桥受力复杂，所以按照其实际情况，运用ANSYS进行仿真分析，图4.6、4.7分别为该桥的第一、二阶振型，图4.8为该桥在横桥向地震荷载作用下的变形情况。计算结果可以较真实地反映大桥的受力和变形情况。图4.6一阶振型http://publish.it168.com/2004/0511/200405110013301_hezuo.shtml?id=200405110013301&hezuo=2（第2／10页）2006-10-915:47:42ANSYS在桥梁工程中的应用图4.7二阶振型图4.8地震荷载作用下的变形■静力分析清华大学基于ANSYS

6、平台，进行了大跨度双向拉索斜拉桥及悬索桥新型结构布局的全桥仿真，研究和设计了新型“大跨度双向拉索斜拉桥”和“大跨度双向拉索悬索桥”，如图4.9，提供一种用于提高大跨度斜拉桥和悬索桥整体动力学特性和抗风能力的新型双向拉索结构体系，该发明所提供的结构体系可用于设计和建造跨度超过1000m，且对抗风能力和整体动力学特性有很高要求的跨江、跨海大型和特大型斜拉桥，特别适用于那些对稳定性有很高要求的铁路桥，该成果已申请到国家专利。某大跨度钢结构拱桥如图4.10，利用ANSYS对该桥进行强度、屈曲全桥仿真分析。图4.11为该桥的轴力分布图。对该桥进行各种

7、载荷工况组合，经过计算分析，发现图4.10的某些杆件（红颜色赶件）不满足设计要求，需要重新设计。图4.9新型大跨度双向拉索悬索桥图4.10大跨度钢结构拱桥http://publish.it168.com/2004/0511/200405110013301_hezuo.shtml?id=200405110013301&hezuo=2（第3／10页）2006-10-915:47:42ANSYS在桥梁工程中的应用图4.11大跨度钢结构拱桥的轴力在进行桥梁仿真分析的过程中，离不开各种荷载的组合，桥梁所受的荷载复杂，但归纳起来可分为三类：永久载荷、可

8、变载荷、偶然载荷，ANSYS可模拟各种载荷工况，如图4.12，并对这些工况进行组合，如图4.13。图4.12ANSYS可模拟的桥梁载荷图4.13工况组合通过对荷载的组合，ANSY