利用ANSYS求解影响线的一种新方法.pdf

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1、2009年第12期No．12．2009(总第123期)中国高新技术企业Chinesehi-techenterprises(CumulativetyNO．123)利用ANSYS求解影响线的一种新方法孟阳君，熊君(中南林业科技大学，湖南长沙410004；益阳市交通规划勘测设计院，湖南益阳413000)摘要：当前我国的桥梁建设飞速发展，无论是新建公路桥梁还是改建加固桥梁，建成通车前均要进行成桥试验，以检验桥梁承载能力。要做好成桥试验，模拟计算必不可少，尤其是影响线的快速准确计算。文章根据结构力学原理，利用ANSYS

2、有限元软件，提出了一种准确快速的计算影响线的方法。并结合具体工程应用，取得了很好的效果。关键词：影响线；ANSYS；成桥试验；模拟计算中图分类号：U441文献标识码：A文章编号：1009—2374(2009)12—0180—02新建公路桥梁(包括改建加固桥梁)建成通车前，必须进行成桥试验，以检验桥梁承载能力。成桥试验中重要的一环是确定合理的加载方案。为模拟实际车流量，试验中一般考虑使用等代车辆荷载来代替标准车辆荷载，按试验荷载效应与设计荷载效应等效的原则，对各测试截面活载内力进行计图1b超静定结构的基本结构算

3、分析。由力法典型方程得：为确保等代车辆荷载加载的合理性，影响线的计算显得-一(1)由为重要。早期的手工计算已不能满足要求，尤其是大跨结绘出，、图后由图乘法可求得：构。当前计算桥梁结构影响线的程序很多，如MIDAS、BR—，：∑dsCAD、桥梁博士等，但大都局限于平面计算。采用空间结构有．(2)限元模型计算影响线较为准确，但这种方法建模较为复杂，：∑M,Mr~(3)计算周期长、费用高。本论文主要结合当前应用广泛的、国际将(2)、(3)两式代人(1)式即可绘出的影响线。通用的结构计算有限元软件ANSYS，利用结构

4、力学原理，提出(二)机动法一种准确快速的计算影响线的方法。在式(1)中，如果利用位移互等定理：一、影响线计算方法简介=．(4)相对来说，静定结构的影响线求解比较简单。与静定结构则：一样，超静定结构在活载作用下的计算，亦应借助于影响线来一一等一pl(5)’解决。下述主要研究超静定结构的影响线求解。式中，基本结构在移动荷载F=I作用下沿。方向的求超静定结构的某一反力或内力的影响线，可以有两种位移影响线，而则是基本结构在固定荷载Xl=舴用下沿方法：一种是按力法求出影响线方程。用力法计算超静定结F=I方向的位移，由于

5、F=I是移动的，故就是基本结构=1构，首先须求出多余未知力，然后根据平衡条件用叠加法求得在作用下的竖向位移图。此位移图。除以常数，并反号便其余反力、内力。求超静定结构的影响线一般也是这样，即先是的影响线。作出多余未知力的影响线，然后再根据叠加法便可求得其余比较上述两种方法，不难看出，第二种方法(机动法)明显反力、内力的影响线。另一种是利用位移图来求影响线。为了优于第一种方法(静力法)。在以往的ANSYS编程计算中，编与超静定结构影响线的两种方法相对应，这里也可以将以上程人员总会利用单位力来进行循环计算(即利用

6、静力法求两种方法分别称为静力法和机动法。解)，以便求出关心截面的相应影响线。这种方法在对简单结(一)静力法构的计算过程中可能不会出现什么大问题，但是一旦遇到复如图1a所示超静定梁，欲求右端支座反力影响线时，以杂结构，尤其是大跨结构，往往要面临计算时间长、内存存储该支座为多余联系而将其去掉，并以多余未知力(设向上为小等一系列的问题，有时甚至无法计算(原因是模型太大，需正)，如图1b所示。要的计算内存无法满足要求)。因此提出一种准确快速的计算影响线的方法就显得很有必要。下面结合具体工程宴例，介绍机去在ANSYS彩

7、浒中的应用。二、工程概况图1a超静定结构学士分离式立交桥位于长潭高速公路上的含浦镇斑一180一马村段，主桥全长460．8m，跨径布置为：4×25+5×25+(29．9+40+23)左幅桥，(23+40+29．9)右幅桥+2×25m。该桥主梁为装配式预应力砼预制箱梁和预应力砼现浇连续箱梁，装配式预应力砼预制箱梁先简支后结构连续，全桥共3联；预应力砼～寸^3‘Y现浇箱梁共2联，为连续刚构体系；下部构造采用柱式台、柱图3(b)学士分离式立交桥跨中截面最大正弯矩影响线(Exce1)式墩、桩基础。主桥第2联(荷载试验跨

8、)立面布置如图2所同理可得：示。求解跨中截面剪力影响线一时一，具一体的一ANSYSC0"／e流程序为：设计荷载：汽超——20，挂——l2O；地震基本烈度：6度，依据《公路工程抗震设计规范》keyopt，2，8，10000注：释放单元节点Y方向的平移自JTJ004—89的规定，可考虑简易防震设施；由度设计行车速度：主线：100km／h，匝道：40km／h。f,499，fy，一1注：在跨中节点施加单位力