基于ANSYS平台的铁路桥梁最不利活载确定的二次开发

在铁路桥梁的设计中,对活戴作用效应进行分析时往往需要进行影响线(面)的计算及最不利活载的确定.随着铁路桥梁朝跨度大、构件多和结构复杂的方向发展,这部分工作变得越来越繁琐,手工计算已经难以解决了,普遍需要借助有限元软件来完成.大型通用有限元软件(例如ANSYS)往往没有内嵌这一专用的计算模块.本文针对这个问题,利用ANSYS的APDL语言进行了二次开发,编制了相应的程序及宏,能高效快捷地完成铁路桥梁的影响线计算和最不利活载位置及大小的确定,有助于大型复杂铁路桥梁结构的设计.最后通过算例验证了本文计算方法和二次开发的正确性和实用性.     

基于ANSYS平台的铁路桥梁最不利活载确定的二次开发

在铁路桥梁的设计中，对活载作用效应进行分析时往往需要进行影响线（面）的计算及最不利活载的确定。随着铁路桥梁朝跨度大、构件多和结构复杂的方向发展，这部分工作变得越来越繁琐，手工计算已经难以解决了，普遍需要借助有限元软件来完成。大型通用有限元软件（例如ANSYS）往往没有内嵌这一专用的计算模块。本文针对这个问题，利用ANSYS的APDL语言进行了二次开发，蝙制了相应的程序及宏，能高效快捷地完成铁路桥梁的影响线计算和最不利活载住置及大小的确定，有助于大型复杂铁路桥梁结构的设计。最后通过算例验证了本文计算方法和二次开发的正确性和实用性。     

钢桁架拱桥的结构优化分析

为优化钢桁架拱桥的结构设计,利用ANSYS有限元软件的APDL二次开发功能,建立参数化钢桁架拱桥模型,开发影响线计算程序.利用影响线求解桥梁结构最不利活载位置.通过灵敏度分析将优化设计与可靠度分析联系起来,以桥梁结构关键构件和关心位置最大轴向应力和最大竖向位移为状态变量,以截面尺寸为设计变量,并以全桥自重为目标函数,将基于可靠度的结构优化与传统结构优化进行对比.结果表明,基于可靠度的钢桁架拱桥优化结构可以节省大量计算时间和空间,并有效减轻桥梁的自重,改善结构受力.     

湘潭湘江四大桥模型试验的加载方法研究

基于ANSYS软件建立了湘潭湘江四大桥有限元模型,通过有限元理论分析研究了桁架式拱肋组合受力特点,提出了关于桁架拱肋拱桥活载试验的一种活载加载方法.该方法将拱肋实腹段(拱脚)断面与桁架段断面分别按弯矩影响线与应力影响线布置活载.然后分别按传统方法和本文提出的新方法进行模型试验.理论与试验结果表明:新方法更能准确找出危险断面的最不利工况加载位置,这种新的活载布置方法也可为同类钢管混凝土桁架拱桥的试验提供参考.     

铁路桥梁长桥桥墩的偏心安全性研究

在我国铁路桥梁的设计工作中,列车的荷载往往按照中-活载取值,而在对长桥桥墩的纵向偏心进行检查和计算时,大多将单孔轻载作为加载图示.本文主要以铁路桥梁中的简支梁长桥为例,从最不利加载工况和轨面制动力的动力特性两方面对长桥桥墩的偏心安全性进行了分析和研究,并时长桥桥墩的受力特点做了总结.     

城市双线地铁高架桥箱梁结构设计力学行为分析

以城市轨道交通中的双线地铁高架桥为研究对象,设计了30m跨简支箱梁结构。采用ANSYS大型通用有限元程序,在地铁列车活载不同位置情况下,分析了箱梁结构的力学行为,最后得出控制箱梁结构设计的内力和变形值以及相应的荷载作用最不利位置。其研究成果将对我国城市轨道交通（地铁或轻轨）高架桥的设计提供参考。     

活载作用下双层部分斜拉箱梁桥有限元分析

提出双层荷载部分斜拉空腹连续箱梁新桥型,并完成拟实用设计.利用大型通用软件ANSYS建立结构空间有限元分析模型,分析活载作用下各控制截面的应力分布规律.分析结果表明:采用新规范车道荷载的计算模式进行空间桥梁结构整体布载计算时,车道荷载中的集中荷载将引起局部的应力集中,设计时应给予充分评估.     

基于ANSYS有限元分析法的FAST主索网结构参数化研究

提出一种基于ANSYS有限元分析法的FAST主索网索网结构参数化设计方法,通过ANSYS有限元分析软件对FAST主索网结构进行参数化设计,利用参数化变量对有限元模型进行构建,为使用者提供有限元研究过程,将设定的函数、变量作为软件的输入,选用五轴对称短程线分型方法,主索网结构的网格分割方案包括四边形网格、凯威特网格以及短程线型网格。实验结果表明,短程线型方案最适合FAST主索网结构,侧偏量相对抛物面的可移动距离是无法忽略的,对主索网界面、风荷载与温度荷载进行计算,各项设计参数均符合FAST主索网结构设计要求。     

大吨位汽车起重机起重性能计算软件开发

针对大吨位汽车起重机的起重性能计算问题,在ANSYS平台上进行二次开发,得到了汽车起重机起重性能计算软件。首先,将大吨位起重机臂架及整机结构特征进行参数化;其次,进行臂架有限元参数化建模,调用ANSYS求解器,进行静力学计算;最后,利用综合安全评判体系对计算结果进行判定,迭代计算获得起重性能计算结果。软件界面开发模块采用TCL/TK语言,其他模块采用APDL语言。在汽车起重机产品上进行了吊载试验,试验结果表明:软件计算值和试验值吻合较好。起重性能计算软件计算效率高,涵盖了汽车起重机所有作业工况的起重性能计算。     

APDL语言在机械化滑道影响线分析中的应用

本文利用APDL语言对ANSYS中的有限元分析问题进行二次开发,通过参数化设计,实现了机械化滑道影响线的多载荷步自动计算,可通过参数改变迅速完成不同桩基跨度下影响线问题的建模求解过程;在此基础上,结合MATLAB语言进行影响线的结果后处理。以某工程中80m滑道为例,具体分析了实际工程的影响线特性,为设计工作提供了参考依据。     

铸造起重机桥架结构分析与局部改进

铸造起重机载荷谱系数大、使用频繁、工作级别高,其桥架在作业时承受繁重的载荷作用。对于薄板焊接的桥架结构而言,构造复杂的部位会存在应力集中问题。针对传统计算很难周全考虑和准确评价桥架结构复杂部位应力分布规律的情况。采用有限元分析方法,在建立逼近真实的离散化模型的基础上,通过有限元分析软件,对现有的铸造起重机的桥架进行了力学性能分析,并和传统计算结果加以对比研究。在此基础上,对桥架结构局部构造的合理性进行评价与改进,使设计方案得到优化,保证铸造起重机桥架结构的工作安全性。     

盾构下穿及列车荷载作用下既有高铁桥梁动力响应分析

以盾构下穿某高速铁路简支梁桥为工程背景,运用有限元软件Midas/GTS建立盾构隧道先后下穿高铁桥梁模型,分析盾构下穿时列车荷载作用下高速铁路简支桥梁动力响应。研究首先分析了当盾构开挖至桥梁近侧,列车以不同速度200～350km.h-1、不同轴重110～220kN运行时对高速铁路简支梁桥墩顶沉降的影响。接着探讨在不同开挖阶段下,速度200 km.h-1轴重110kN的列车动荷载冲击下高铁桥梁墩台顶变形规律。结果表明：盾构开挖至桥梁近侧时,不同速度、轴重列车荷载冲击下,高铁桥梁墩台顶的变形规律基本一致,其沉降在一定时间达到峰值,其后迅速降低并稳定在某一波动范围内;随着列车速度与轴重的增加,墩台顶沉降峰值越大;盾构开挖时,列车时速低于200 km.h-1、轴重小于110kN时其墩台顶沉降峰值当满足高铁桥梁单墩顶竖向沉降控制标准,与列车速度相比,列车轴重对桥梁的动力响应影响更大;列车动荷载作用下,盾构隧道开挖对高铁桥梁墩顶变形的影响主要为盾构开挖至桥梁近侧的初开挖阶段,盾构开挖远离桥侧后墩顶变形基本处于稳定状态。     

基于荷载试验的空心板梁桥可靠性评估

多布库尔河中桥是一座装配式空心板梁桥,为了较好地掌握该桥的使用性能,对桥梁进行了强度检测,并基于M idas Civil有限元分析软件建立桥梁结构的有限元模型,对该结构进行了静载荷试验,并结合现场试验数据对桥梁使用性能做出评价,以确保桥梁的安全使用。     

高速铁路结合梁桥与列车系统振动分析模型

提出了结合梁桥振动计算的翼缘砼板弹性剪切力法的分析模型及结合梁截面特性计算式 ,导出了结合梁桥刚度矩阵、质量矩阵、阻尼矩阵的计算式 ,算出了我国某高速铁路 4 0 m 50 m 4 0 m双线连续结合梁桥的自振特性 ,结果与自由度非常多的板壳元及杆元分析模型很接近 .还给出了车桥振动响应部分计算结果     

折线先张法预应力工字梁受力性能试验

为克服直线先张法的预应力筋不能弯折而使桥梁跨径受限,以30 m折线先张法预应力混凝土工字梁为研究对象,研究折线先张法工字梁在弹塑性阶段的应力、变形、裂缝和承载能力,进行理论计算及静载破坏试验,并利用Midas Civil有限元软件的psc程序计算,对比静载试验与有限元模型。结果表明：在弹性阶段,荷载与混凝土应变、挠度的试验曲线均呈线性变化;跨中截面和3L/8截面为梁体应变的危险截面;加载至1～1.4倍的开裂荷载时,L/4、L/2截面挠度变化仍基本处于线性增大状态,斜率约为按弹性阶段计算的2倍;当出现第一条裂缝后,随着荷载的增加,裂缝继续向工字梁腹板延伸,跨中底板及腹板附近出现新裂缝,但未出现梁端剪切裂缝或破损现象。预应力混凝土工字梁的应力、挠度校验系数均小于1,表明折线先张法工字梁的抗弯和抗剪承载能力、强度、刚度、抗裂性均满足设计及规范要求。     

高速铁路桥梁圆端形墩地震反应数值分析

以高速铁路简支桥梁圆端型实体墩为工程背景,建立了2种有限元模型计算桥墩的弹塑性地震反应,一种是包括桥墩的杆系单元全桥体系模型,可以考虑列车荷载的影响;另一种是单墩实体模型,用以分析桥墩的地震响应;基于2种有限元模型和弯矩-曲率关系程序,分别计算了不同车速、墩高、地震作用组合和有车/无车等工况下桥墩的弹塑性地震响应.计算结果表明,随着地震强度的增加,桥墩的地震响应呈上升趋势,车速、墩高的增加对桥墩地震响应的影响不呈线性增长关系,地震频谱特性对桥墩地震反应影响较大;罕遇地震作用下墩底进入弹塑性状态,给出了适合低配筋率桥墩塑性铰区箍筋加密长度简化计算公式.     

流溪河特大桥施工监控

以流溪河特大桥为工程背景,介绍了桥梁施工监控的内容及其目的,并通过有限元软件建立该桥有限元仿真模型,计算桥梁结构理想状态,采用根据实测结果进行参数识别修正模型参数的方法,较好的预测施工阶段的立模标高,最终确保了合拢精度,使成桥后的结构线形和内力满足设计要求。     

天津市软土地层地铁盾构区间下穿施工对京沪高铁南仓特大桥影响的数值分析

为研究天津地区软土地层隧道盾构区间下穿施工对京沪高铁南仓特大桥的影响,以下穿京沪高铁的天津地铁7号线外院附中站-榆关道站区间隧道工程为背景,对下穿京沪高铁南仓特大桥段区间盾构隧道进行设计,通过运用Midas/GTS有限元软件数值分析方法对盾构区间下穿京沪高铁南仓特大桥进行有限元数值分析。研究盾构区间下穿京沪高铁南仓特大桥施工过程中桥面、桥墩、承台及桥桩位移变化规律特征。总结盾构区间侧穿桥桩施工过程中桥桩附加应力变化规律;揭示了盾构区间下穿京沪高铁特大桥施工过程中承台差异沉降及地层应力变化规律。结果表明,盾构隧道施工过程中京沪高铁天津南仓特大桥桥桩附加弯矩较小,桥面、承台、桥墩及桥桩沉降最大值均在控制标准值范围以内,桥桩水平位移最大值在控制标准值范围以内,不会对大桥产生破坏影响。可见在软土地区盾构施工对高铁特大桥有一定程度影响,但通过施加工程措施后,可有效降低对桥的影响程度,保证高铁桥的安全。研究成果可为类型工程施工设计提供参考。     

钢筋混凝土连续弯箱梁桥的温度梯度

介绍了国内外6种温度梯度模式，结合某实际工程，对钢筋混凝土连续弯箱梁桥的温度梯度和温度荷栽下的主梁控制断面的位移值进行了连续观测。通过对实测数据的分析，提出了公路大悬臂曲线箱梁桥的温度梯度模式；按照7种温度梯度模式，利用有限元软件ANSYS计算了某匝道桥控制断面的位移值。计算结果表明：按中国公路桥梁规范（1985）提出的T梁温度分布模式来计算箱梁位移偏不安全；中国新的桥梁规范和美国规范类似，计算结果和实测值相比偏大；给出的温度梯度模式计算结果与实测的变形值比较接近；由于公路大悬臂曲线箱梁桥的构造具有特殊性，因此不宜套用铁路桥梁规范或其他温度梯度模式。     

弯曲直梁回弹最小势能原理及其有限元法

运用弯曲成形直梁的回弹最小势能原理，导出了计算直梁弯曲成形回弹量的有限元求解方程，并用相应的有限元程序计算了悬臂梁受分布载荷后的回弹量，与其它方法及ANSYS软件计算结果进行了比较。结果证明了弯曲成形直梁回弹最小势能原理及弯曲成形直梁回弹有限元法的正确性。