跨径16m 预应力混凝土简支空心板桥设计 一 设计资料 1.道路等级 三级公路（远离城镇） 2.设计荷载 本桥设计荷载等级确定为汽车荷载（道路Ⅱ级） 3.桥面跨径及桥宽 标准跨径：m l k 16= 计算跨径：m l 50.15= 桥面宽度：m 5.0(栏杆）+m 7(行车道))+m 5.0(栏杆) 主梁全长：m 96.15 桥面坡度：不设纵坡，车行道双向横坡为2% 桥轴平面线形：直线 4.主要材料 1)混凝土 采用C50混凝土浇注预制主梁，栏杆和人行道板采用C30混凝土，C30防水混凝土和沥青混凝土磨耗层；铰缝采用C40混凝土浇注，封锚混凝土也采用C40；桥面连续采用C30混凝土。 2)钢筋 主要采用HRB335钢筋。预应力筋为71?股钢绞线，直径mm 2.15，截面面
积13902mm ，抗拉标准强度MPa f pk 1860=，弹性模量MPa E p 51095.1?=。采用先张法施工工艺，预应力钢绞线沿板跨长直线布置。 3）板式橡胶支座 采用三元乙丙橡胶，耐寒型，尺寸根据计算确定。 5.施工工艺 采用先张法施工，预应力钢绞线两端同时对称张拉。 6.计算方法及理论 极限状态法设计。 7.设计依据 《通用规范》《公预规》。 二 构造类型及尺寸 全桥宽采用7块C50预应力混凝土空心板，每块m 1.1，板厚m 85.0。采用后张法施工，预应力混凝土钢筋采用71?股钢绞线，直径15.2mm ，截面面积 2139mm ，抗拉强度标准值MPa f pk 1860=，抗拉设计值MPa f pd 1260=，弹性模 量MPa E p 51095.1?=。C50混凝土空心板的抗压强度设计值MPa f cd 4.22=，抗拉强度的标准值MPa f td 56.2= 抗拉强度设计值MPa f td 83.1=。全桥空心板横断面图如图所示，每块空心板截面以及构造尺寸如图所示。
连续梁桥设计毕业设计公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
目录 第一章绪论................................................................ 第一节桥梁概述.................................................... 第二节方案比选 (3) 一、比选方案的主要标准.......................................... 二、方案编制.................................................... 第二章结构尺寸拟定............................................... 第一节结构尺寸拟定 (7) 一、桥梁横向布置................................................ 二、细部尺寸.................................................... 第二节截面几何特性................................................ 一、毛截面面积 ................................................. 二、惯性矩及刚度参数 ........................................... 第三章主梁内力计算............................................... 第一节横向分布系数的计算.......................................... 第二节恒载内力计算................................................ 一、单元化分.................................................... 第三节活载内力计算................................................ 一、冲击系数()u+1的计算......................................... 二、活载布载 (20) 第四章次内力计算 ................................................. 第一节基础位移引起的次内力计算.................................... 第二节温度应力引起的次内力计算. (24) 第三节混凝土收缩徐变引起的次内力计算.............................. 第五章作用效应组合Ⅰ............................................. 第一节承载力极限状态作用效应组合 (28) 第二节正常使用状态作用效应组合.................................... 第六章预应力筋的估算............................................. 第一节计算原理....................................................
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 先进制造及模具设计制造实验 梁结构应力分布ANSYS分析 学院名称：机械工程学院 专业班级：研1402 学生姓名：XX 学生学号：S1403062 2015年5 月
梁结构应力分布ANSYS分析 （XX，S1403062，江苏大学） 摘要：本文比较典型地介绍了如何用有限元分析工具分析梁结构受到静力时的应力的分布状态。我们遵循对梁结构进行有限元分析的方法，建立了一个完整的有限元分析过程。首先是建立梁结构模型，然后进行网格划分，接着进行约束和加载，最后计算得出结论，输出各种图像供设计时参考。通过本论文，我们对有限元法在现代工程结构设计中的作用、使用方法有个初步的认识。 关键词：梁结构；应力状态；有限元分析；梁结构模型。 Beam structure stress distribution of ANSYS analysis （Dingrui, S1403062, Jiangsu university） Abstract: This article is typically introduced how to use the finite element analysis tool to analyze the stress of beam structure under static state distribution. We follow the beam structure finite element analysis method, established the finite element analysis of a complete process. Is good beam structure model is established first, and then to carry on the grid, then for constraint and load, calculated the final conclusion, the output of images for design reference. In this article, we have the role of the finite element method in modern engineering structural design, use method has a preliminary understanding. Key words: beam structure; Stress state; The finite element analysis; Beam structure model. 1引言 在现代机械工程设计中，梁是运用得比较多的一种结构。梁结构简单，当是受到复杂外力、力矩作用时，可以手动计算应力情况。手动计算虽然方法简单，但计算量大，不容易保证准确性。相比而言，有限元分析方法借助计算机，计算精度高，
摘要 本设计所设计的是预应力混凝土连续梁桥的设计，该桥位于王洼到原州区段，为单线铁路桥梁，主要设计桥梁的上部结构，设计荷载采用中—活载。 本设计采用预应力混凝土连续梁桥，其孔径布置为48+80×2+48m，全长为256m，主梁采用变高度变截面的单箱单室箱型截面，施工方法采用对称悬臂施工法。本设计使用midas 软件分析，考虑施工过程体系转换和混凝土收缩徐变因素进行恒载力计算。计算各控制截面力影响线，并按最不利情况进行加载，求得活载力包络图。定义基础沉降组，按最不利组合求得基础沉降引起的最不利力。依据规选取截面梯度温差模式，并计算温差引起的结构力。分别按主力组合和主力附加力进行荷载组合，并得到结构组合力包络图。根据各控制截面力进行了估束和配筋计算，并绘制了梁体钢束布置图。最后，对各控制截面进行了强度、抗裂性、应力和变形验算，各项检算均满足规对全预应力结构的要求。 关键词：连续梁；力计算；预应力混凝土；检算；
Abstract What I designed at the undergraduate design is a prestressed concrete continuous beam bridge .It lies in Wangwa to Yuanzhou，Ningxia province .It is a single line railway .I mainly designed the superstructure of the bridge. The load for design is the “zhonghuo”load. I adopt a prestressed concrete continuous beam bridge with four spans of 48+80×2+48m ，Its total span is 256m . First the size of girder is determined；highly variable for the variable beam cross-section single-Box Single girder and balanced cantilever construction is used . Then the Midas program is used to calculate the internal force caused by dead load of the first stage ，considering the construction stage ，after imposing the second stage dead load on the complete system . The internal force of the stage is calculated . The internal force influence lines of the control section is calculated ，then the live load is imposed according to the most adverse circumstances to get the Force Envelope .The program is used to determine the most adverse circumstances and calculate the internal force after defining the settlement groups of the basis.The temperature load is imposed consider the shrinkage and creep of the concrete . Then combination of load effects is made acoording to the Main force combination and the Main force plus additional force combination .According to the internal force of control sections ，the number of per-stressing steel stands is estimated and the per-stressing steel stands are arranged in the bridge . Finally a check is made of the bearing capacity ，the ability to resist crack and the sterss of the control section ，all the requirements can be met . Keywords: Continuous beam；Internal force calculation；Prestressed concrete ；Checking computation；
有限元分析大作业报告 一、结构形式及参数 1、结构基本参数 某框架结构如下图所示，为两榀、三跨七层框架。结构由梁板柱组成，梁板柱之间刚结。材料为C35混凝土，弹性模量为3.15e10N/m2，泊松比取0.25，质量密度为2500kg/m3，梁截面为300mm×700 mm，柱截面为500mm×500mm，楼板厚度为120mm。梁和柱采用beam44 单元，板采用shell 63单元。单位采用国际单位制。 二、静力分析及结果 1、荷载详情 荷载包括自重荷载，采用命令acel,0,0,9.8施加；以及垂直板面向下的均布恒荷载0.35 kN/m2和活荷载0.15 kN/m，两者合并后采用命令*do,mm,204,245,1 sfe,mm,2,pres,,500,500,500,500 *end do施加。 2、结构变形：最大变形发生在91号节点，数值为1.573mm，方向竖直向下（-Z方向）。
3、位移云图 4、等效应力云图：最大等效应力发生在78号节点，数值为175064Pa。
5、支座反力(保留两位小数，单位如表中所示) 节点编码FX(kN) FY(kN) FZ(kN) MX(kN﹒m) MY(kN﹒m) MZ(kN﹒m) 1 -3.87 5.33 514.15 -5.19 -3.74 0.00 2 -6.36 0.09 774.5 3 -0.12 -6.13 0.00 3 -6.36 -0.09 774.53 0.12 -6.13 0.00 4 -3.87 -5.33 514.1 5 5.19 -3.74 0.00 5 0.00 8.2 6 693.8 7 -8.00 0.00 0.00 6 0.00 0.06 107.28 -0.08 0.00 0.00 7 0.00 -0.06 107.28 0.08 0.00 0.00 8 0.00 -8.26 693.87 8.00 0.00 0.00 9 3.87 5.33 514.15 -5.19 3.74 0.00 10 6.36 0.09 774.53 -0.12 6.13 0.00 11 6.36 -0.09 774.53 0.12 6.13 0.00 12 3.87 -5.33 514.15 5.19 3.74 0.00 三、模态分析结果 1、各阶振型频率及类型 振型阶次自振频率（Hz）振动形式 1 1.838 2 弯曲振型 2 1.8627 弯曲振型 3 2.2773 扭转振型 4 5.6636 弯曲振型 5 5.7097 弯曲振型
第一章绪论 第一节桥梁设计的基本原则和要求 一、使用上的要求 桥梁必须适用。要有足够的承载和泄洪能力，能保证车辆和行人的安全畅通；既满足当前的要求，又照顾今后的发展，既满足交通运输本身的需要，也要兼顾其它方面的要求；在通航河道上，应满足航运的要求；靠近城市、村镇、铁路及水利设施的桥梁还应结合有关方面的要求，考虑综合利用。建成的桥梁要保证使用年限，并便于检查和维护。 二、经济上的要求 桥梁设计应体现经济上的合理性。一切设计必须经过详细周密的技术经济比较，使桥梁的总造价和材料等的消耗为最小，在使用期间养护维修费用最省，并且经久耐用；另外桥梁设计还应满足快速施工的要求，缩短工期不仅能降低施工费用，面且尽早通车在运输上将带来很大的经济效益。 三、设计上的要求 桥梁设计必须积极采用新结构、新设备、新材料、新工艺利新的设计思想，认真研究国外的先进技术，充分利用国际最新科学技术成果，把国外的先进技术与我们自己的独创结合起来，保证整个桥梁结构及其各部分构件在制造、运输、安装和使用过程中具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。 四、施工上的要求 桥梁结构应便于制造和安装，尽量采用先进的工艺技术和施工机械，以利于加快施工速度，保证工程质量和施工安全。
五、美观上的要求 在满足上述要求的前提下，尽可能使桥梁具行优美的建筑外型，并与周围的景物相协 调，在城市和游览地区，应更多地考虑桥梁的建筑艺术，但不可把美观片面地理解为豪华的细部装饰。 第二节计算荷载的确定 桥梁承受着整个结构物的自重及所传递来的各种荷载，作用在桥梁上的计算荷载有各种不同的特性，各种荷载出现的机率也不同，因此需将作用荷载进行分类，并将实际可能同时出现的荷载组合起来，确定设计时的计算荷载。 一、作用分类与计算 为了便于设计时应用，将作用在桥梁及道路构造物上的各种荷载，根据其性质分为：永久作用、可变作用和偶然作用三类。 （一）永久作用 指长期作用着荷载和作用力，包括结构重力（包括结构附加重力）、预加力、土重力及土的侧压力、混凝土收缩徐变作用、水的浮力和基础变位而产生的影响力。 （二）可变作用 指经常作用而作用位置可移动和量值可变化的作用力。包括汽车荷载及其的引起的冲击力、离心力、汽车引起的土侧压力、人群荷载、汽车制动力、风荷载、流水压力、温度作用和支座摩阻力。 （三）偶然作用 偶然作用是指在特定条件下可能出现的较强大的作用，如地震作用或船只或漂浮物的撞击力和汽车的撞击作用（施工荷载也属于此类）。
用ANSYS进行桥梁结构分析 谢宝来华龙海 引言：我院现在进行桥梁结构分析主要用桥梁博士和BSACS，这两种软件均以平面杆系为计算内核，多用来解决平面问题。近来偶然接触到ANSYS，发现其结构分析功能强大，现将一些研究心得写出来，并用一个很好的学习例子（空间钢管拱斜拉桥）作为引玉之砖，和同事们共同研究讨论，共同提高我院的桥梁结构分析水平而努力。 【摘要】本文从有限元的一些基本概念出发，重点介绍了有限元软件ANSYS平台的特点、使用方法和利用APDL语言快速进行桥梁的结构分析，最后通过工程实例来更近一步的介绍ANSYS进行结构分析的一般方法，同时进行归纳总结了各种单元类型的适用范围和桥梁结构分析最合适的单元类型。 【关键词】ANSYS有限元APDL结构桥梁工程单元类型 一、基本概念 有限元分析(FEA)是利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。 有限元模型是真实系统理想化的数学抽象。 真实系统有限元模型 自由度(DOFs)用于描述一个物理场的响应特性。
节点和单元 荷载 1、每个单元的特性是通过一些线性方程式来描述的。 2、作为一个整体，单元形成了整体结构的数学模型。 3、信息是通过单元之间的公共节点传递的。 4、节点自由度是随连接该节点单元类型变化的。 单元形函数 1、FEA仅仅求解节点处的DOF值。 2、单元形函数是一种数学函数，规定了从节点DOF值到单元内所有点处DOF值的计算方法。 3、因此，单元形函数提供出一种描述单元内部结果的“形状”。 4、单元形函数描述的是给定单元的一种假定的特性。 5、单元形函数与真实工作特性吻合好坏程度直接影响求解精度。 6、DOF值可以精确或不太精确地等于在节点处的真实解，但单元内的平均值与实际情况吻合得很好。 7、这些平均意义上的典型解是从单元DOFs推导出来的（如，结构应力，热梯度）。 8、如果单元形函数不能精确描述单元内部的DOFs，就不能很好地得到导出数据，因为这些导出数
1、目的及意义（含国内外的研究现状分析） 设计的目的： 毕业设计是由学生独立、系统完成一项工程设计。因而有利于培养学生的综合素质，增加工程意识，以及创新能力具有其他教学环节无可比拟的重要作用。通过毕业设计教学环节，学生独立运用本科四年所学基础课程，以及查阅相关规范手册，分析、解决设计中出现的问题，培养了学生在以后工作实践中解决处理遇到的问题的能力，提高桥梁结构分析能力和运用电算能力，使用商业软件和计算程序，以及提高计算机辅助设计水平，从而具备初步工程人员素质，为将来工作岗位打下良好的基础。 设计的意义（理论或实际、含国内外研究现状分析）： 空心板是由井式板演变而来的，它起源于德国，由前联邦德国工程师MULLER·Leopold首先提出，当时被称为“B-Z体系”，源自德文的蜂巢式混凝土空心楼板。之后，G. Franz教授对这种板进行了试验研究，提出了在静力荷载作用下可采用刚度等效的实心无梁楼盖的计算方法。 20实际50年代，我国在修建大量小跨径钢筋混凝土桥梁的同时，开始对预应力混凝土桥梁进行研究与实验。1956年在公路上建成了一座跨径为20m的预应力混凝土简支梁桥，之后，这种桥梁便得到了广泛使用，并提出了装配式预应力混凝土简支梁桥的系列标准设计。国外自20世纪30年代就已出现混凝土预制空心板，并在实际工程中得到应用。虽然这种楼盖具有节约混凝土、生产化高、质量稳定等优点，但其整体性差、抗震性能不好、建筑布置不灵活、开洞困难、使用功能受限。随着人们物质需求的不断提高和建筑功能要求的复杂化，预制空心板已难以适应抗震设计与建筑市场的需要，在实际工程中也已逐渐退出应用行列。现浇混凝土空心无梁楼盖改善了预制单向空心板的缺点，发展了其优点受到行业的广泛关注，并在实际工程中得到了大量的应用。 进入20世纪90年代，我国的工程师提出了采用轻质高强的空心薄壁内膜作为空心板的成孔内膜，从而降低了现浇空心板的施工难度，为空心板的大范围应用开辟了广阔的空间。国内学者在空心板的研究方面也取得了一些初步成绩。 空心板作为梁桥的一种截面形式，空心板截面梁在目前桥梁中广泛使用，随着桥梁
课程分析 COURSE ANALYSIS 题目：三维梁结构分析 系别：机械工程系 专业：机械设计制造及自动化 学制：四年 姓名： 学号： 导师： 20 14 年6 月8 日
分析1：三维梁结构分析 姓名： 班级： 学号： 一、概述 此次分析的模型为三维梁结构，梁结构如图所示，最上端（红色）为m R 4.0=圆截面，其余横截面积为m m 5.05.0?矩形。此模型的弹性模量为GPa E 150=，泊松比为25.0，材料密度为32600m Kg =ρ。 模型的约束情况为底部四个支撑点完全约束，其所受载荷作用在顶端两点，力的方向在YZ 平面，与Y 成?30角，且模型自重不可忽略。据此条件求梁的最大应力及最大变形。（可采用188Beam 单元模拟） 二、模型及约束情况 下面介绍模型的创建及约束的施加。 1、模型创建
通过观察模型的结构特征，可以现创建两个m 4? 5 ?的长方体 m5 m 叠加，再将第二个长方体沿m 5?面内的对角线分割，并删除上半部 m5 分，然后对这两个体求和，再分别将体单元和面单元删除。这样就只剩下线单元。最后再将剩下的线补充加上。如下图所示。 2、材料定义 模型创建完成后，再定义材料的单元类型、弹性模量、泊松比及密度。通过tion sec分别定义m =圆截面及m R4.0 5.0?矩形截面。定 m5.0 义完之后，分别将这两个截面应用到相应的梁上。 3、网格划分 通过meshtool工具设置网格划分尺寸及网格划分命令。打开形状因子，结果如下图所示。
4、约束及载荷施加 按照要求在模型底部四个支撑点施加完全约束，在顶部两个点施加N F N F y z 3031,1750-=-=的载荷，在Z 方向施加重力加速度28.9s m kg g ?=。结果如下图所示。 5、模型求解 完成上述定义之后，即可进行模型求解。
第4章 ANSYS结构分析的基本观念Basic Concepts for ANSYS Structural Analysis 这一章要介绍关于ANSYS结构分析的基本观念，熟悉这些基本观念有助于让你很快地区分你的工程问题的类别，然后依此选择适当的ANSYS分析工具。在第1节中我们会对分析领域（analysis fields）做一个介绍，如结构分析、热传分析等。第2节则对分析类别（analysis types）作一介绍，如静力分析、模态分析、或是瞬时分析等。第3节解释何谓线性分析，何谓非线性分析。第4节要对结构材料模式（material models）作一个讨论并作有系统的分类。第5节讨论结构材料破坏准则。第6、7节分别举两个实例，一个是结构动力分析，一个是非线性分析来总合前面的讨论。这两个例子再加上第3章介绍过的静力分析例子，这三个例子可以说是用来做为正式介绍ANSYS命令（第5、6、7章）之前的准备工作。最后（第8节）我们以两个简单的练习题做本章的结束。
第4.1节学科领域与元素类型 Disciplines and Element Types 4.1.1 学科领域（Disciplines） 我们之前提过，ANSYS提供了五大学科领域的分析能力：结傋分析、热传分析、流场分析、电场分析、磁场分析（电场分析及磁场分析可统称为电磁场分析），此外ANSYS也提供了偶合场分析（coupled-field analysis）的能力。为了能分析横跨多学科领域的偶合场，ANSYS提供了一些偶合场元素（coupled-field elements），但是这些元素还是无法涵盖所有偶合的可能性（举例来说，ANSYS 并没有流场与结构的偶合场元素）。但是在ANSYS的操作环境下，再加上利用APDL [Ref. 20]，理论上可以进行各种偶合场分析（但是计算时间及收敛性常是问题所在）。下一小节将举几个例子来解说偶合场分析的含义，更详细的偶合场分析步骤你必须参阅Ref. 15。 4.1.2 偶合场分析 以下我们举三个例子来说明何谓偶合场分析。 第一个例子是热应力的计算，这是最常会遇到的问题之一。当你进行热应力分析时，通常分成两个阶段：先做热传分析解出温度分布后，再以温度分布作为结构负载来进行结构分析，而解出应力值。在第一个阶段，热边界条件（thermal boundary conditions）是热传分析的负载，我们希望知道在此热边界条件之下，温度是怎么分布的。因为不均匀的温度分布会造成结构的翘曲变形，所以第二个阶段是希望知道在这些温度分布下结构的变形及应力。这是一个很典型的偶合场分析问题，因为结构怎么变形是依温度怎么分布而定，而温度如何分布则与结构如何变形（变形量很大时，几何形状会改变）有关，这种相依的关系就称为偶合（coupling）。严格来说，前述的分析程序（先做热传分析再做结构分析）观念上不是很正确的，较正确的做法应该是热传与结构分析必须同时进行，也就是说温
目录 1 方案拟定及比选 (1) 1.1工程建设背景介绍 (1) 1.2工程主要技术标准 (1) 1.3设计方案介绍 (1) 1.3.1 设计方案一——预应力混凝土连续刚构桥 (1) 1.3.1 设计方案二——独塔斜拉桥 (2) 1.4比选结果 (2) 2 桥梁结构主要尺寸拟定 (3) 2.1主跨跨径及截面尺寸的拟定 (3) 2.1.1 主跨跨径拟定 (3) 2.1.2 顺桥向梁的尺寸拟定 (3) 2.1.3 横桥向的尺寸拟定 (3) 2.2材料规格 (4) 3 模型建立 (5) 3.1结构单元划分 (5) 3.1.1 划分原则 (5) 3.1.2 划分结果 (5) 3.2施工过程模拟 (5) 3.3毛截面几何特性计算 (11) 4 全桥内力计算 (14) 4.1计算参数 (14) 4.2内力计算 (14) 4.2.1 自重作用下的内力计算 (14) 4.2.2 二期恒载作用下的内力计算 (15) 4.2.3 墩台不均匀沉降引起的次内力计算 (17) 4.2.4 温度对结构的影响 (18) 4.2.5 混凝土徐变、收缩对结构的影响 (23) 4.2.6 活载内力计算 (25) 4.3作用效应组合 (31) 4.3.1 作用 (31) 4.3.2 组合原理及规律 (31) 4.4施工阶段分析 (35) 5 预应力钢束设计及截面特性计算 (38)
5.1按构件正截面抗裂性要求估算预应力钢筋数量 (38) 5.2预应力筋估算结果 (39) 5.3换算截面几何特性值计算 (41) 6 预应力损失计算 (44) σ......... 错误！未定义书签。 6.1预应力筋与孔道壁之间摩擦引起的应力损失 1l σ.错误！未定义书签。 6.2．锚具变形、预应力筋回缩和接缝压缩引起的应力损失2l σ错误！未定义书签。 6.3．混凝土加热养护时，预应力筋和台座之间温差引起的应力损失3l σ................... 错误！未定义书签。 6.4．混凝土弹性压缩引起的应力损失4l σ............... 错误！未定义书签。 6.5由钢筋松弛引起的应力损失的终极值 5l σ............. 错误！未定义书签。 6.6由混凝土收缩和徐变引起的预应力损失6l 6.7有效预应力计算 (49) 7 截面验算 (51) 7.1承载能力极限状态验算 (51) 7.1.1 使用阶段正截面抗弯验算 (51) 7.1.2 使用阶段斜截面抗剪验算 (57) 7.2正常使用极限状态验算 (62) 7.2.1 使用阶段正截面压应力验算： (62) 7.2.2 施工阶段正截面法向应力验算 (63) 7.2.3 使用阶段正截面抗裂验算 (64) 7.2.4 使用阶段斜截面抗裂验算 (64) 7.2.5 变形验算 (64) 参考文献 (65) 致谢 (67) 附表 (68) 附件 (87) 开题报告 (87) 外文文献原文及译文 (87)
悬臂梁自由端受力的有限元计算 任柳杰10110290005 一、计算目的 1、掌握ANSYS软件的基本几何形体构造、网格划分、边界条件施加等方法。 2、熟悉有限元建模、求解及结果分析步骤和方法。 3、利用ANSYS软件对梁结构进行有限元计算。 4、梁的变形、挠曲线等情况的分析。 5、一维梁单元，二维壳单元，三维实体单元对计算结果的影响。 6、载荷施加在不同的节点上对结果的影响。 二、计算设备 PC，ANSYS软件（版本为11.0） 三、计算内容 悬臂梁受力模型 如上图所示，一段长100[mm]的梁，一端固定，另一段受到平行于梁截面的集中力F的作用，F=100[N]。梁的截面为正方形，边长为10[mm]。梁所用的材料：弹性模量E=2.0 105[MPa]，泊松比0.3。 四、计算步骤（以梁单元为例） 1、分析问题。 分析该物理模型可知，截面边长/梁长度=0.1是一个较小的值，我们可以用梁单元来分析这样的模型。当然，建立合适的壳单元模型和实体单元模型也是可以的。故拟采用这三种不同的 方式建立模型。以下主要阐述采用梁单元的模型的计算步骤。 2、建立有限元模型。 a)创建工作文件夹并添加标题； 在个人的工作目录下创建一个文件夹，命名为beam，用于保存分析过程中生成的各种文件。 启动ANSYS后，使用菜单“File”——“Change Directory…”将工作目录指向beam 文件夹；使用/FILNAME,BEAM命令将文件名改为BEAM，这样分析过程中生成的文件均 以BEAM为前缀。 偏好设定为结构分析，操作如下： GUI: Main Menu > Preferences > Structural b)选择单元； 进入单元类型库，操作如下： GUI: Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete > Add… 对话框左侧选择Beam选项，在右侧列表中选择2D elastic 3选项，然后单击OK按钮。
前言 毕业设计是综合性和实践性极强的最后一个教学环节，是理论与实际相结合的运用阶段，是将所学理论知识、专业知识和基本技能进行设计的重要实践过程。是距大学教育目标最近的教学环节。 本组毕业设计题目为《钢筋混凝土空心板桥设计》。在毕业设计前期，我温习了《工程结构力学》、《桥涵工程》、《工程结构》、《建筑结构抗震设计》等知识，并查阅了《公路桥涵设计通用规范》、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》等规范。在毕业设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。本组全体成员齐心协力、互助合作，发挥了积极合作的团队精神。在毕业设计后期，我主要进行设计手稿的电子排版整理，并得到老师的审批和指正，使我圆满地完成了设计任务，在此我表示衷心的感谢。 毕业设计的两个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，使我加深了对规范、标准、技术手册等相关内容的理解，巩固了专业知识，提高了综合分析、解决问题的能力。在绘图时熟练掌握了多种建筑制图软件。以上所做的这些从不同方面均以达到毕业设计的要求与目的。 由于计算工作量大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏漏之处，敬请各位老师批评指正。
第一章方案比选说明书 第一节方案比选 根据该地区的地质和水文条件，可拟选装配式肋板拱桥、变截面连续梁桥、钢筋混凝土装配式空心板桥等桥型。各类桥型的特点总结如下： 一、装配式板肋拱桥（4×6m＋12m＋4×6m） 力学特点：拱桥将桥面的竖向荷载转化为部分水平推力，使拱的弯距大大减小，拱主要承受压力，充分发挥圬工材料抗压性能，板拱桥承重结构的主拱圈在整个跨度内拼装而成，构造简单，施工方便。但从力学性能方面来看，在相同截面下，实体矩形截面比其他形式截面抵抗力矩小。 使用效果：空腹式肋板拱桥，外形轮廓柔和，与周边环境能协调融合。行车道板采用立柱支撑，减小拱圈的承重，透空视野好。但从拱圈的受力特点考虑，桥梁标高较大，总体效果一般。 施工方法及工艺：采用预制安装施工法、转体施工法。在一侧的桥台后设置预制场，搭设梁式钢拱架预制拱圈，采用钢模预制桥面板。 二、变截面连续梁桥（15m＋30m＋15m） 力学特点：两跨或两跨以上连续的梁桥，属于超静定体系。连续梁在恒、活载作用下，产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用，使内力分布比较均匀合理，因而梁高可以减小，由此可以增大桥下净空，节省材料，且刚度大，整体性好，超载能力大，安全系数高，桥面伸缩缝少，并且因为跨中截面的弯矩减小，使得桥跨径可以增大。当连续梁桥的跨径接近或大于70m时，若截面仍采用等截面布置，在结构重力和活载作用下，主梁支点截面设计负弯矩将比跨中截面的设计正弯矩大得多，从受力上讲就显得不太合理且不经济。因此，主梁采用变截面形式才更符合受力要求，高度的变化基本上与内力变化相适应。 使用效果：桥面整体连续，无伸缩缝，行车条件良好，养护费用少，桥型线条简洁明快。桥墩能够满足施工用营各阶段支撑上部结构重量和稳定性要求，但如果桥墩的水平抵抗推力刚度较大，则因主梁的收缩、徐变，温度等因素所引起的变形受到桥墩的约束后，将会在主梁内产生较大的次拉力，并对桥墩也产生较大的水平推力，从而会在钢构混凝土上产生裂缝，降低结构的实用功能。 施工方法及工艺：采用挂蓝悬臂浇筑法对称施工。占用施工场地少，不需安设大吨位支座。 三、钢筋混凝土空心板桥（5×12m） 力学特点：板桥当用于大跨度时，采用空心板截面，它不仅能减轻自重，而且能充分利用材料。钢筋混凝土空心板桥目前使用跨径范围有6～13m, 板厚
本科毕业设计 高速公路(64+2×113+64)m 连续梁桥设计 年级： 2010 级 学号：20100449 姓名： 专业：土木工程 指导老师： 2014年 6月
院系土木工程专业桥梁工程 年级2010级姓名 题目高速公路(64+2×113+64)m连续梁桥设计 指导教师 评语 指导教师(签章) 评阅人 评语 评阅人(签章) 成绩 答辩委员会主任(签章) 年月日
毕业设计（论文）任务书 班级土木5班学生姓名学号20100449 发题日期：2013年11月22日完成日期：2014年 6 月1日 题目高速公路(64+2×113+64)m连续梁桥设计 1、本论文的目的、意义 毕业设计基本目的是培养学生综合运用所学理论知识的技能以及分析与解决桥梁工程实际问题的能力。通过本题目，让学生将前3年多中理论学习的知识综合应用起来，一方面复习所学习的理论知识，并将其应用到工程实践中，锻炼其工程应用能力，初步形成桥梁工程的设计工作能力，并培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。使学生通过毕业设计在具备工程师素质方面更快地得到提高。 2、设计任务 （1）桥梁结构方案拟定 根据给定的桥梁跨径结合桥梁结构受力的合理性和经济性等，初步拟定桥梁结构的主要尺寸，如预应力混凝土连续梁主梁截面高度、顶底板与腹板厚度及其变化规律、梁体截面尺寸等确定。 （2）结构内力分析 理解结构内力分析基本原理，并逐步掌握桥梁专业计算软件的使用；针对拟定的桥梁结构，应用有限元结构分析软件进行建模计算，包括结构计算图式的确定、单元划分、施工阶段的划分及其对应的内力计算、运营阶段内力计算等。 （3）预应力钢筋的设计 根据桥梁结构的初步设计及恒载、活载计算结果，依据结构设计原理进行各截面的预应力钢束配筋计算，并列出相应计算表格，完成预应力钢束的设计。 在设计说明需要进行相关基本设计计算原理需要简要描述，相关设计规范应用的具体公式、参数表征方式的使用；构造要求；具体的计算分析过程描述和表格化数据罗列。
三维托架实体受力分析 ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和耦合场分析于一体的大型通 用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS公司开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如PRO/E、UG、I-DEAS、CADDS及AutOCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。 题目：1、三维托架实体受力分析：托架顶面承受50psi的均匀分布载荷。托架通过有孔的表面固定在墙上，托架是钢制的，弹性模量E=29×106psi ,泊松比v=0.3.试通过ANSYS俞出其变形图及其托架的VOn MiSeS应力分布。 题目1的分析。先进行建模，此建模的难点在对V3的构建（既图中的红色部分）。要想构建V3，首先应将A15做出来，然后执行Main MenU>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Vlumes 命令，将所有的实体合并为一个整体。建模后，就对模型进行网格的划分，实行Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshToo先对网格尺寸进行编辑，选0.1，然后点MeShing，PiCk all进行网格划分，所得结果如图1。划分网格后，就可以对模型施加约束并进行加载求解了。施加约束时要注意，由于三维托架只是通过两个孔进行固定，故施加约束应该只是针对两孔的内表面，执行Main MenU>Solution>Define Loads>Apply>Structrual>Displacement>Symmetry B.C>On AreaS命令，然后拾取两孔的内表面，单击OK就行了。施加约束后，就可以对 实体进行加载求解了，载荷是施加在三维托架的最顶上的表面的，加载后求解运算，托架的变形图如图2。
目录 非线性结构分析的定义 (1) 非线性行为的原因 (1) 非线性分析的重要信息 (3) 非线性分析中使用的命令 (8) 非线性分析步骤综述 (8) 第一步：建模 (9) 第二步：加载且得到解 (9) 第三步：考察结果 (16) 非线性分析例题（GUI方法） (20) 第一步：设置分析标题 (21) 第二步：定义单元类型 (21) 第三步：定义材料性质 (22) 第四步：定义双线性各向同性强化数据表 (22) 第五步：产生矩形 (22) 1
第六步：设置单元尺寸 (23) 第七步：划分网格 (23) 第八步：定义分析类型和选项 (23) 第九步：定义初始速度 (24) 第十步：施加约束 (24) 第十一步：设置载荷步选项 (24) 第十二步：求解 (25) 第十三步：确定柱体的应变 (25) 第十四步：画等值线 (26) 第十五步：用Post26定义变量 (26) 第十六步：计算随时间变化的速度 (26) 非线性分析例题（命令流方法） (27) 非线性结构分析 非线性结构的定义 在日常生活中,会经常遇到结构非线性。例如，无论何时用钉书针钉书，金 2
属钉书钉将永久地弯曲成一个不同的形状。（看图1─1（a））如果你在一个木架上放置重物，随着时间的迁移它将越来越下垂。（看图1─1（b））。当在 汽车或卡车上装货时，它的轮胎和下面路面间接触将随货物重量的啬而变化。（看图1─1（c））如果将上面例子所载荷变形曲线画出来,你将发现它们都显示了非线性结构的基本特征--变化的结构刚性. 图1─1 非线性结构行为的普通例子 3
非线性行为的原因 引起结构非线性的原因很多，它可以被分成三种主要类型： 状态变化（包括接触） 许多普通结构的表现出一种与状态相关的非线性行为,例如，一根只能拉伸的电缆可能是松散的,也可能是绷紧的。轴承套可能是接触的,也可能是不接触的, 冻土可能是冻结的,也可能是融化的。这些系统的刚度由于系统状态的改变在不同的值之间突然变化。状态改变也许和载荷直接有关（如在电缆情况中），也可能由某种外部原因引起（如在冻土中的紊乱热力学条件）。ANSYS程序中单元的激活与杀死选项用来给这种状态的变化建模。 接触是一种很普遍的非线性行为，接触是状态变化非线性类型形中一个特殊而重要的子集。 几何非线性 如果结构经受大变形，它变化的几何形状可能会引起结构的非线性地响应。一个例的垂向刚性）。随着垂向载荷的增加，杆不断弯曲以致于动力臂明显地减少，导致杆端显示出在较高载荷下不断增长的刚性。 4