基于ANSYS的梁拱组合桥的静力有限元分析

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1、2009年6月第二届湖北省土木工程专业大学生科技创新论坛论文集85基于ANSYS的梁拱组合桥的静力有限元分析刘字闻(武汉大学土木建筑工程学院．湖北武汉430072)摘要：现代桥梁结构规模日趋庞大、体系同趋复杂，基于平面杆系理论的设计分析方法已不能满足实际工程和理论研究的需要。由于工程师没有把握好桥梁结构空问力学性能而导致桥梁结构在施工或使用过程中的事故已屡见不鲜，因此对大跨复杂桥梁的空问分析越来越受到重视。论文以广珠城际轨道交通工程一小榄水道特大V型连续刚构．拱组合桥为背景，利用大型通用有限元软件ANSYS建立三维实体有限元模型，对V型连续刚构-钢管混凝土拱组合桥空问受力性能分析研究，

2、同时也对该类桥型有可能出现的病害情况进行模拟．关键词：梁拱组合；v型刚构；钢管混凝土；有限元方法：ANSYSO引言证，为大桥可能出现的病害提早做好预防，为实际的工程应用服务。主要研究内容如下：随着我国社会经济迅速提高，交通运输事业日l、大型通用有限元软件ANSYS在桥梁工程中益发展，交通运输量大幅增长，行车密度及车辆载应用的关键技术问题；重越来越大，重型车辆日益增多。现有桥梁中有相2、利用APDL语言，建立大桥简化二维模型，当一部分已经满足不了使用上的要求，这是世界各求解其影响线，确定大桥最不利荷载位置：国所共同面临的严峻问题。桥梁的陈旧老化，导致3、建立大桥三维有限元模型，对其进行受

3、力强度降低，加之某些桥在设计、施工中出现的先天性能分析：性的缺陷，以及不适当的运营管理等因素引起的桥(1)大桥在恒载作用下拱肋、主梁的挠度响应，梁的病害已经严重影响了桥梁的使用功能。以及拱肋与拱脚、主梁与斜腿等处局部应力分布；拱桥是一种我国使用广泛且历史悠久的一种(2)大桥在列车活载与恒载最不利作用组合下桥梁结构形式。外形宏伟壮观，且经久耐用。随着拱肋、主梁的挠度响应：桥梁跨度不断增加，传统的拱桥的形式早已不能满(3)预应力对主梁产生的挠度响应及应力分布足现当代交通需求，梁拱组合桥就是在这种情况下产生的影响；诞生。由于结构更复杂，工程师用传统的计算方法(4)在吊杆产生腐蚀的情况下，大桥

4、变形与受力很难把握这种新兴桥型的受力特点。由于在设计时情况。缺乏科学性和前瞻性而造成的梁拱组合桥的破坏的案例不是少数。2小榄特大桥仿真分析借助于高速发展的计算机技术和数值仿真技2．1工程概况术，用三维实体单元可以很好地建立桥梁的全真模2．1．1设计基本情况型，能客观模拟结构边界条件、荷载条件，较方便广珠城际快速轨道交通工程是珠三角城际快地进行空间非线性分析，在短时间内使工程师得到速交通线网主骨架的重要组成部分。小榄水道规划理想的计算结果，成本又比制作桥梁模型低很多。为I级航道，通航1000t级海轮，单孔双向通航，通因此数值仿真技术得以在桥梁工程领域广泛应用，航孔净宽180m，净高不小于

5、18m，最高通航水位使得结构更新颖、体系更复杂、跨径更大的桥梁建H5％=5．104m。桥址处工程地质条件差，第四系沉造成为可能。积物厚达20m，基岩花岗岩W3、W4厚40多米。下论文应用大型通用有限元分析软件ANSYS对为W2层，oo=1000kPa，宜作为桩基持力层。地震小榄特大桥进行数值分析研究和大桥成桥阶段受基本烈度Ⅶ度。力性能研究，结合小榄特大桥的结构特点(V型连小榄特大桥主跨布置为：100m+220m+100mV续刚构．拱组合桥)，以得出设计、施工关心的结果，型刚构．拱组合桥llJ，如图2所示，对称位于士29‰人从而为梁拱组合桥型设计、运营的安全性提供验作者简介：刘闻宇，男，

6、本科生，武汉大学土木建筑工程学院，E-maihliuyuw哑_918@163．咖通信联系人：傅少君(1969--)，7-学博士。副教授，武汉大学土木建筑工程学院86∞一“Ⅻ]匕自±术189¨^#±#＆“Ⅻ№￡≈Z女2009#6字坡fj，线路甲丽为直线。210技术标准设计标准城际客运专线，不办理货运业务，以线，线问距4Am。茼敷标准：J珠城际快速轨道桥粱设计列车活拽图式采用06ulc荷载图式。细图I所Ⅺ<。速度目标值旅客列午设计速度为200kagh，开通速悭140kr呐。”m"Ⅲm1m_LLLL』JJJjJJJ——i—j——L』上LLLLLLLuaE】t一*1m‘■：h豳106VIC#蕾

7、田示j繇》謦=；≤≤喜掣；===零箩；==；==2霾要辜妻薹蚕薹鎏；害警耋姜薹蠢摹塞塑茎薹蓬誉i目2V女m柯曩组音柝Ⅱ面A±集“倒面田2．1．3主要建筑材料I、混凝：t主染采用C60少缘蹙、抗升裂岛性能混凝f。；边主墩、斜腿采用C40混凝十：钢管内混凝1．采用C50微膨胀泥撮土；承台、桩采HJc30混凝士。2、钢材昔通钢筋来／t]Q235和HRB335：钢管拱材庙罘用Q345qD：主粟纵、横向均最用符台ASTMA416／A416M-98标准，公