基于ANSYS钢桁架桥分析.pdf

《基于ANSYS钢桁架桥分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、CMYK工程试验与研究基于ANSYS钢桁架桥分析哈森雷有坤（广州大学）【摘要】处在地震区的土木工程，结构的动力分析和安全可靠性十分重要，特别是大跨度结构（如桥梁，穹顶、网壳等）。本文以某一钢桁架桥为研究对象，采用ANSYS进行模态分析，得到自振周期和振型图。为进一步结构的动力分析提供了参数和依据。【关键词】钢桁架桥；ANSYS；模态分析1引言随着我国炼钢量和炼钢技术的发展，钢结构得到了上平纵联快速发展。由于钢材质轻，强度大，可回收再利用等特点，被广泛的应用在桥梁工程。本文针对某钢桁架桥进主桁架行模态分析，得到其固有频

2、率和前六阶振型。模态分析的目的是为了识别出模态参数，为整个结构的振动响应、振动破坏诊断和预报、为结构动力特性下平纵联的优化设计提供前提条件和依据。模态分析可以定义图1为：将线性时不变系统振动微分方程组中的物理坐标变钢桁架桥的主桁架的上、下弦梁及横纵梁都采用换为模态坐标，使方程组耦成为一组以模态坐标及模态BEAM4单元，BEAM4是一种可用于承受拉、压、弯、扭的单参数描述的独立方程，坐标变换的变换矩阵为振型矩轴受力单元。这种单元在每个节点上有六个自由度：x、阵，每列即为各阶振型。目前很多有限元软件可以对结y、z三个方向

3、的线位移和绕x、y、z三个轴的角位移。构进行模态分析，Ansys的模态分析是一线性分析，任BEAM4单元适合于分析从细长的梁构件；桥面板采用何非线性特性都将忽略。可以进行有预应力模态分析、shell63单元。将每个杆件划分为一个单元，共28个节大变形静力分析后有预应力模态分析、循环对称结构的点、94个单元。模态分析、有预应力的循环对称结构的模态分析、有阻该钢桁架桥钢材均选用Q345钢，弹性模量为尼和无阻尼结构的模态分析。本文采用ANSYS大型通用3210000MPa，泊松比取0.3，密度为7850kg/m。杆件采用有

4、限元软件对钢桁架桥进行分析。工字形截面，如表1所示：2建模表1某钢桁架杆件规格杆件型状截面尺寸2.1工程概况端部杆件工字形400×400×16×16×16某工程钢桁架桥跨度48m，主桁中心距为8m，主桁上下弦梁工字形400×400×12×12×12腹杆工字形400×300×12×12×12高为8m，主桁节间数n=6，节间距离为8m；具体尺寸见横梁工字形400×400×12×12×12图1。2.2建模基本假设2.4施加边缘条件和约束⑴所有杆件均属于弹性范围分析，符合虎克定律；根据实际工程情况，钢桁架桥的左边采取固定铰⑵

5、所有铰接属于理想铰接；支，右边滑动铰支。建立有限元模型。有限元模型如图⑶所有杆件都是均质的；2。2.3单元选取2.5模态分析CMYK工程试验与研究迭代法，表2是得到的自振频率，图3为前六阶振型图。3结语从模态分析得到的前六阶振型图中可以看出，第一阶振型属于竖向对称弯曲，出现的最早，说明在钢桁架桥的地震响应中占的比例大。到第六阶振型图时，结构开始扭转变形，说明该桁架桥抗扭刚度相对较好。由此可以看出该钢桁架桥对于竖向作用力较为敏感，所以如图2某钢桁架桥有限元模型果作用竖向地震力，容易发生失稳。Ansys的模态的提取方法：

6、分块兰索斯法、子空间通过Ansys的模态分析的得到了该钢桁架桥的自迭代法、缩减法、非对称法、阻尼法、QR阻尼法、变换求振频率与振兴，获取了其可能发生的破坏形式，为动力解法。分块兰索斯法是一种功能强大的方法，当提取中分析提供了依据。●型到大型模型（50,000～100,000个自由度）的大量振型时，这种方法很有效，需要较高的内存；子空间迭代法【参考文献】适用于提取中型或大型的较少的振型，相对需要内存较[1]王新敏.ANSYS工程结构数值分析[M].北京:人民交通出版少。其他几种各有各自的优缺点。本文这里采用子空间社,2

7、012.[2]吴欣.大跨度钢桁架桥的地震响应分析[D].河北工程大学,表2某钢桁架桥振型频率2014.振型振型频率HZ12.1707[3]刘月雨,李自林.钢桁架桥梁的地震响应分析[J].天津城市23.3210建设学院学报,2008,(03):168-170+193.34.9357[4]姜丽梅,江阿兰.基于ANSYS对钢桁梁桥的静动力分析[J].45.0109低温建筑技术,2013,(01):40-42.56.8668[5]谭燕秋,吴欣,宫玉侠.大跨度钢桁架桥梁结构的模态分析67.4509[J].中国建筑金属结构,20

8、13,(24):1+16.第一阶第二阶第三阶第四阶第五阶第六阶图3前六阶振型图