浅析ANSYS在桥梁工程中的应用

文章主要介绍了ANSYS在桥梁工程中常用的单元建模、自振特性的模态分析,以及优化施工方面的应用,希望能为广大的桥梁工程技术人员提供一些参考。

第2 9卷第 8期V0 . No. 1 29 8

企业技术开发TECHN0L 0GI CAL DEVELOPMENT OF ENTERPRI E S

21 0 0年 4月Ap .01 r 2 0

浅析 A S N YS在桥梁工程中的应用 陈摘

君，车睿杰，国栋邱

(四川大学，四川成都 60 0 ) 12 7要：文章主要介绍了 A Y在桥梁工程中常用的单元建模、 NS S自振特性的模态分析，以及优化施工方面的应用，希望能为广大的桥梁工程技术人员提供一些参考。 关键词： NS S有限元；梁 A Y;桥中图分类号： P 9 . T 3 17 文献标识码： A文章编号： 0 6 8 3 (0 0 0— 0 9 0 10— 9 7 2 1 ) 8 0 2— 1

1 A Y NS S软件简介A S S作为世界知名的大型通用有限元分析软件， NY 已经广泛应用于核工业，道，铁土木 T程，矿，利等各地水T业领域。除具有图形处理，处理，析，处理和单它前分后元库等重要功能外，有强有力的结构分析功能，线形还如动静力分析，线性动静力分析等。年来，非近紧跟最先进的计算机方法和计算机技术，N Y A S S不断发展更新，特别是强大的后处理功能的推出，方便了设计人员在程序进行有限元分析后的数据处理和结果分析，缩短了设计周期，高了分析精度。提目前， N Y A S S已成为桥梁工程结构设计分析是常用的必备软件之一。

个新的台阶，利用 A S S N Y,通过计算机对桩基进行各种荷载下的分析，求得桩基的变形，力。 1一个简可应图是易桩土模型，桩身和土体都采用 8点六面体的 Sl 4节 od 5 i

实体单元，o d5单元具有塑性， Sl4 i蠕度，膨胀，应力强化，大应变和大变形能力等特性。

2 AN YS在桥梁工程中的建模设计 S21梁单元和杆单元组合 . A S S件具有强大的建模功能。模时，建立结 NY软建先构的几何模型，给出材料参数和单元类型，最后划分网图 1简易桩土模型

3 ANS YS对桥梁动力特性的模态分析目前国内对桥梁结构静力分析已较为成熟，已涉及横向稳定、限承载力、极刚度取

值、收缩、徐变及温度的影响等领域，对其风振、震、桥振等动力学问题的研但地车究还不够深入，而桥梁结构自振特性等动力特性动力问题分析计算的基础，均须对结构动力特性进行全面深入，的了解。当前，获得桥梁动力特性的方法主要是有限元

格，形成结构的有限元模型。 N Y软件提供了近 2 0 A SS 0种单元，巾桁架、拱、肋、下平纵联、联、下层桥其桁拱上横上面系中的纵横梁及撑杆通常采用梁单元模拟 (如 B A 8元 )粱拱间的吊索采用空问杆单元模拟 ( E M18单，如 LN 1元 )运用有限元软件 A S S建立梁、的单 IK 0单。 NY杆元模型，可以详细分析桥梁的极限承载力，变形和强度， 以及稳定性。程上有很多这方面的成功实例。工22悬索单元 .

法。采用 A S S程序通常所求得的结果和实测值比较相 NY近，能够基本反映结构的实际状况。桥梁自振特性理论分析主要用到了 A S S的瞬态动力学分析功能， NY瞬态动力学分析是用于确定承受任意的随时问变化荷载的结构的动力学响应的一种方法。

斜拉索索力的大小对斜拉桥结构的内力状态影响很大。特别是大跨度斜拉桥，结构几何非线性效应十分明显。 N Y A S S目前还不能模拟施加斜拉索索力，也没有擘

门的拉索单元，]程上通常采用 LN 8和 LN I IK I K O两种 4 A Y NS S在桥梁优化设计中的应用杆件单元模拟斜拉索，用等效弹性修正模量或者多段杆优化设计就是从多种方案中选择最佳方案的设计方单元来考虑拉索的垂度效应、柱效应、位移效应，梁大利用单元的牛死特性 .单元初应变或者用温度荷载来施加索力。 23桥墩单元和桩基单元 .

法。以数学中的最优化理论为基础，它以计算机为手段， 根据设计所追求的性能目标，立目标函数，满足给定建在的各种约束条件下，求最优的没计方案。桥梁结构优寻在化设计中的，有限元方法是很重要的方法之一。 S S AN Y

有很多研究人员用 A S S软件中的 Sl 6单元， NY od 5 i 模拟分析混凝土结

构桥墩的荷载试验，并取得了不少成果。国内外这方面的模拟分析通常是按照单测加载的方式进行，计算得到的结构的屈服荷载，裂荷载限将开

提供拓扑优化技术，能确定系统的最佳几何形状，其原理是发挥系统材料的最大利用率，同时确保诸如整体刚度， 自振频率等满足 T程要求的条件下获得极大值或极小

基于 A S S的结构优化设计在解决结构优化问题时 NY荷载，荷载一位移曲线以及破坏形态等与反复加载的试值。的有效性和实用性，使它成为结构优化实现方法的一个验结果对比，从而得 m一定的结论。随着交通事业的高速发展，罔对桥梁桩基础的研究，计，工也登上了一重要部分，尤其是在大型复杂结构的优化问题上具有其我设施作者简介：陈君，川大学四

他算法无法替代的优势，着计算机技术 (随下转第 3 1页 )