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跨度46.8m公路正交异性板桥面简支钢梁桥（ANSYS板单元模型计算分析）20 年月目录第1章计算资料 (1)1.1 计算内容 (1)1.2 设计要求 (1)第2章桥面板单元模型建立 (2)2.1 结构计算模型 (2)2.2 结构边界条件 (5)2.3 构件截面尺寸 (6)2.4 结构计算模型参数汇总 (6)第3章横载作用下的应力及竖向变形 (8)3.1 顶板的应力和竖向变形 (8)3.2 U肋的应力及竖向变形 (10)3.3 横梁腹板的应力和竖向变形 (12)3.4 横梁翼缘的应力和竖向变形 (14)3.5 主梁腹板的应力和竖向变形 (16)3.6 主梁翼缘的应力和竖向变形 (18)第4章恒载和跨中最不利活载作用下的应力及变形 (20)4.1 车辆荷载 (20)4.2 顶板的应力和竖向变形 (22)4.3 U肋的应力和竖向变形 (25)4.4 横梁腹板的应力和竖向变形 (29)4.5 横梁翼缘的应力和竖向变形 (34)4.6 主梁腹板的应力和竖向变形 (37)4.7 主梁翼缘的应力和竖向变形 (40)第5章荷载组合作用下的结构应力 (44)5.1 概述 (44)5.2 计算工况 (44)5.3 U肋最大拉应力 (45)5.4 U肋最大压应力 (47)5.5 顶板最大压应力 (49)5.6 顶板最大拉应力 (50)5.7 端横梁最大拉应力和剪应力 (51)5.8 端横梁最大压应力 (54)5.9 跨中横梁最大拉应力 (55)5.10 跨中横梁最大压应力 (57)5.11 主梁下翼缘最大拉应力 (59)5.12 主梁腹板最大剪应力 (61)第6章设计总结 (63)6.1 恒载作用下全桥各构件内力汇总 (63)6.2 恒载和跨中最不利活载作用下全桥各构件内力汇总 (63)6.3 恒载和车辆荷载作用下最不利内力汇总 (64)6.4 结构验算 (64)6.5 总结 (64)第1章计算资料1.1计算内容1、跨度L=46.8m，横梁间距L b=4.68m,桥面宽度B=19.5m（车道和双侧2.0m宽人行道）；2、可暂不考虑纵坡和横坡；行车道、人行道、栏杆、分隔带等的恒载暂统一按照全宽70mm沥青混凝土铺装加载（铺装建议做成实体单元）；3、车辆活载等级采用公路I级荷载；4、行车道活载采用车辆荷载，特别注意横向布置、横向折减、车轮着地面积、冲击系数1.3，人群荷载取3.0Kn/m2;5、桥梁主体结构采用Q345D钢材；6、采用规范：《公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)》、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTG 025-85)》。
在桥梁用ansys建立模型时，可参照以下建议的单元进行桥桑模型的建立.L梁（配筋）单元：桥墩.箱梁、纵横梁°2、板无（配筋）单元：桥面系烧。
3、冥体（配筋）单元：桥議系烧、基础结构。
4、拉杆单元：拱桥的系杆、吊杆.5、拉寒单元：斜拉桥的寒、想索桥的钢丝龜。
6、演紧单元：察力控制、螺栓柳钉楚接.7、连接单元：支座、堆基。
连接部分解决方法：ansys在解决桥梁不同的连楼部位时可遶用如下的方法：1、C ombin7. Co<nbin40. LinklL Combin52. Ccnbin38禅簧（阻尼、问陳元）：可爲来模拟支座、媚瓠拉杆等桥梁部使。
2、艮紧单元可解决螺栓、紳钉连楼的问題&3、二力杆拉杆、索可解决拉索问题.4、锅合与约束方稚可解决梁与塔横梁的边界妁束关系。
5、接触单元如Contiwtl52可模拟•滑动支座、销接等需件的真冥情况。
常见桥梁發触问題：U淸动苣接：点点接離2、绑走這接：点面接触3、辕动匹接：面面接触基础的处理方式：U基础平台与桩基：用实体模型、预应力配筋2、基础与岩土系统：祢限区域实体模型、预应力配筋桥梁中常见的模型可以用相应的草元1、刚构桥.拱桥：梁与杆单元姐合模型2、钢管跄：复合竄面梁模型3、连续梁：梁模型4、料拉桥.患既桥：梁、板売、裳或杆单元绘合模型5、立交桥：娈体墩、板无桥面和加强梁混合模型6、局篩详纽计算：实体（考虑配筋〉或板模型，以便考虑模型细节符征.如结构尺寸构造側角、厚薄或粗细过度、凹凸却其配筋k.9.-70/prep7 et. l.beiiml et.2 JinklOet.3.shell63r.1.2...1.2r.2. •mp.ex.1.2ellmp.nuxy ・l ・mp.dens.1.7800 mp.ex.2.3el0mp ・nuxy ・2・ mp.dens.2.3000 k.l.-60. 10.0k.2.-50k.3.-30.15k.4.-10.20k.5.10.20k.6.30.15k.7.50k.8.60.-10k ・10.・60k.11,-30 k.12,-10k.13,10k. 11.30k.15.60k. 16,70kgen,2.all .......... -20. .0 ♦do.i.1.7l.i.inl.i+16.iH7拿enddo拿do.i・2・7l.i.i416拿enddo1.L91.1,101.17.251.17.261.8.151.8.161.24.311.24.321.2.171.8.231.7.24拿do.i.3.6l.i+16.i*24♦enddo<1.9.10.26.25a.10,2.18.26a.2.11.27.18a.llJ2.28.27a.12,13.29.28 aJ3J4.30.29a. 14,7.23.30a.7.15.31.23a.15,16.32.31 !桥体權粟lsel.s...1.32 latt,1.1.1 1esize・nl1.2 lmesh.all!悬索lsel.s...33.40Imesh.all!桥面aatt.2.3.3aesize.nl1.2 amesh.all。
图1 主梁断面图（单位：厘米）
技术应用
恒载包括钢梁箱体结构自重，护栏，桥面铺装等。
汽车荷载采用公路Ⅰ级车辆荷载。
第二体系为板单元模型，计算程序内置车轮荷载为集中力，直接计算，结果受应力集中影响较大，不够准确。
本计算采用影响面分析，确定移动荷载车轮作用位置，然后采用实际车轮作用范围进行加载的方法进行计算。
五、桥面板第二体系强度分析1.最大拉应力
本桥顶板第二体系顺桥向最大拉应力出现在4086号单元，其位置为横向位于两腹板中间，纵向位于两横隔板跨间的U 肋下缘，最大拉应力为82.1MPa，最大应力出现位置及云图如图4、5所示：
2.最大压应力
本桥顶板第二体系顺桥向最大压应力出现在882号单元，其位置为横向位于两腹板中间，纵向位于横隔板处 2.第二体系最大压应力
在基本组合下，顶板第二体系最大压应69.6MPa，其位置为横向位于两腹板中间，纵向位于横隔板处的U 肋下缘。
3.总体设计控制
此为标准段的第二体系计算结果，考虑到需与第一体系计算结果叠加，可据此结果大体确定第一体系的应力余量。
（作者单位：中国铁路设计集团有限公司）
图4 4086号单元最大拉应力时荷载作用位置
图5 顶板第二体系最大拉应力（MPa）
图6 882号单元最大压应力时荷载作用位置
图7 顶板第二体系最大压应力（MPa）
图2 整体有限元模型
图3 顶板底部有限元划分。
利用有限元软件ANSYS对钢桁梁桥进行建模发表时间：2009-08-28T15:41:45.107Z 来源：《企业技术开发(下半月)》2009年第2期供稿作者：李奇霏，徐梁晋（中南大学土木建筑学院，湖南长沙410083 [导读] 文章对有限元分析软件ANSYS，以及钢桁梁桥进行了简单的介绍，并利用大型有限元软件ANSYS对钢桁梁桥进行建模作者简介：李奇霏，中南大学土木建筑学院。
摘要：文章对有限元分析软件ANSYS，以及钢桁梁桥进行了简单的介绍，并利用大型有限元软件ANSYS对钢桁梁桥进行建模，为实际工程中的研究和计算提供了方便。
关键词：ANSYS；钢桁梁桥；建模结构建模分析是建筑设计的一个基本要求,随着科技的进步,大型有限元软件ANSYS已成为结构建模分析的有力工具，能更好地对模型进行准确快速的模拟，在工程计算领域的应用越来越广阔。
1有限元分析软件——ANSYS ANSYS*软件是美国ANSYS公司研制的一个功能强大的大型有限元分析软件,具有强大的前处理、求解和后处理功能,目前广泛应用于航空航天、核工业、铁道、石油化工、机械制造、水利水电、生物医学、土木工程、家用产品及科学研究等领域，它是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件，能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。
建模所用版本为ANSYS10.0版。
2钢桁梁桥随着时代的发展，对桥梁跨度的要求也越来越高，钢板梁的梁高增加，用钢量也相应增加，很不经济，应采用桁梁。
桁梁桥主要有以下六部分组成：主桁架、桥面、桥面系、联结系、制动撑架以及支座。
主桁主桁是桁梁桥的主要承重结构，它将承受的列车竖向荷载等传给支座。
主桁由上弦、下弦和腹杆组成。
腹杆又分为斜杆和竖杆。
有斜杆交汇的节点称为大节点，无斜杆交汇的节点称为小节点，节点之间距离称做节间长，竖杆视其受拉或受压又分为挂杆与立柱。
正交异性板正交异性版即正交异性钢桥面板，是用纵横向互相垂直的加劲肋(纵肋和横肋)连同桥面盖板所组成的共同承受车轮荷载的结构。
这种结构由于其刚度在互相垂直的二个方向上有所不同，造成构造上的各向异性。
细部构造对于大跨度悬索桥和斜拉桥，钢箱梁自重约为PC箱梁自重的1/5,1/6.5。
正交异性钢板结构桥面板的自重约为钢筋混凝土桥面板或预制预应力混凝土桥面板自重的1/2,1/3。
所以，受自重影响很大的大跨度桥梁，正交异性板铜箱梁是非常有利的结构形式。
通常在钢桥面板上铺装沥青混凝土铺装层，其主要作用是保护钢桥面板和有利于车辆的行走性。
近代正交异性钢桥面板的构造细节如图回所示，由钢面板纵助和横肋组成，且互相垂直。
钢面板厚度一般为12mm，纵肋通常为U形肋或球扁钢肋或板式助，U形肋板厚一般为6mm或8mm，横梁间距一般为3.4,4.5m，两横梁之间设一横肋。
制造时，全桥分成若干节段在工厂组拼，吊装后在桥上进行节段间的工地连接。
通常所有纵向角焊缝(纵向肋和纵隔板等)贯通，横隔板与纵向焊缝、纵肋下翼缘相交处切割成弧形缺口与其避开。
分析方法正交异性板除作为桥面外，还是主梁截面的组成部份，它既是纵横梁的上翼缘，又是主梁的上翼缘。
传统的分析方法是把它分成三个结构体系加以研究，即:(1)主梁体系:由盖板和纵肋组成主梁的上翼缘，是主梁的一部份。
(2)桥面体系:由纵肋、横梁和盖板组成，盖板成为纵肋和横梁的共同上翼缘。
(3)盖板体系:仅指盖板，它被视为支承在纵肋和横梁上的各向同性连续板。
计算方法解析法是将正交异性钢桥面板结构作为弹性支承连续正交异性板分析的较为成熟的经典计算方法。
根据所取的计算模型不同，解析法计算又可分为以下几种:(1)把板从肋的中间分开，并归并到纵横肋上去，构成格子梁体系。
它的缺点是未能考虑板的剪切刚度。
(2)把纵横梁分摊到板上，也就是将板化成一种理想的正交异性板。
当荷载作用在横肋上时，这种方法是较好的，但当荷载作用在两横肋中间时，此法的精度就差了。
正交异性钢桥面板大跨度简支钢桁梁桥设计研究胡步毛【摘要】兰渝铁路新井口嘉陵江双线特大桥位于重庆市井口镇，该桥跨越既有渝怀铁路和襄渝铁路，受线路交角及桥下净空限制而采用128 m下承式简支钢桁梁。
文章主要介绍了主桁结构形式、正交异性钢桥面系结构特点和施工方案；建立了平面简化计算模型和空间整体计算模型，对比分析了主桁杆件的受力情况、结构变形情况和桥面系的受力特点，探讨了正交异性钢桥面板有效宽度的计算方法。
并通过研究，对于整体正交异性钢桥面板的钢桁梁桥，可采用平面模型进行快速计算，其精度可基本满足初步设计要求，进一步考虑正交异性钢桥面板有效宽度后，采用平面计算模型可得到更为准确的结果。
%The new Jialing River Bridge on Lanzhou-Chongqing railway is located in Chongqing Jingkou Town, the bridge spans both the Chongqing-Huaihua railway and Xiangyang-Chongqing railway. Limited by line angle and bridge clear-ance, it uses a 128 m simply-supported steel truss girder bridge. This article describes the main form of truss structure, the structural features of orthotropic steel deck and construction programs;establishes a plane finite element model and a three-dimensional finite element model. It also comparatively analyzes the forces, the structure deformation and mechan-ical characteristics of the orthotropic steel deck, discusses the calculation method of effective width of orthotropic steel deck. For steel truss girder bridge with orthotropic steel deck, the aecuracy of the result calculated with graphic model can basically satisfy the demand in the preliminarydesign. After we take the valid width of steel deck, accurate results can be obtained by using the plane model.【期刊名称】《高速铁路技术》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】6页(P75-79,90)【关键词】正交异性钢桥面板;简支钢桁梁桥;计算模型【作者】胡步毛【作者单位】中铁二院工程集团有限责任公司，成都610031【正文语种】中文【中图分类】U442.5+3随着我国铁路事业的发展, 钢桥被广泛应用于铁路建设中，其中下承式简支钢桁梁桥以其跨越能力较大、自重小、建筑高度低等优点，特别适合于线路需要跨越道路及净空受限的地方。
现代钢桥设计与计算理论参考材料正交异性板简支梁桥空间模型计算孙秀贵孟续东陈艳秋唐毅周刚郑凯锋西南交通大学第一篇正交异性板简支钢梁桥ALGOR建模计算一、打开aglor软件和设定基本操作说明将桌面上或相应目录中的algor的图标双击打开程序。
选择新建>FEM模型，分析类型选择>线性材料模型的静应力，点击新建，如下图。
弹出“另存为”对话框，确定文件名以及文件的保存路径，最后点击保存。
二、设置单位体系在主菜单中选择工具>单位在“unit system”对话框中选择“Metric mks(SI)”；进行同样操作，更改“unit system”对话框，选择“Custom”；在“length”对话框中选择“mm”，其他对话框保持不变；点击“ok”按钮。
三、建立材料库主菜单>工具>管理材料库选择“Create New Library”,输入自定义材料库文件的保存路径和名称，单击保存按钮。
再点击确定按钮。
根据本模型需要，建立两种材料：1、钢材；2、混凝土。
右击自定义的材料库，选择“Add New Material”“Material name”对话框中输入材料名称“steel”；“Material model”对话框中选择标准；在单位体系对话框中选择米制，米千克秒（SI）；更改单位体系，为自定义，长度对话框中选择“毫米（mm）”，单击“ok”按钮。
进行上述相同操作，增加材料“concrete”自定义材料。
建立两种材料后，如下图所示：分别对新建的两种材料输入材料特性：concrete（采用C40混凝土）:质量密度(N/mm^3/g)：2.548e-9弹性模量(N/mm^2)：3.25e+4泊松比：0.2；剪切弹性模量(N/mm^2)：1..3e+4线膨胀系数：1.0e-5Steel：质量密度(N/mm^3/g)：7.85e-9弹性模量(N/mm^2)：2.06e+5泊松比：0.3；剪切弹性模量(N/mm^2)：8.1e+4线膨胀系数：1.2e-5对于自定义材料输入其相应特征值后，选择“Save Changes”按钮以保存。
四、模型的建立1、根据模型需要，建立七个部件（注：对于板单元，单独一个部件只能有一个确定的厚度）部件1：桥面板（厚度=14mm）;部件2：加劲肋（厚度=8mm）；部件3：纵梁腹板（厚度=20mm）；部件4：纵梁翼缘（厚度=40mm）；部件5：横梁腹板（厚度=12mm）；部件6：横梁翼缘（厚度=12mm）；部件7：二期恒载（厚度120mm）；（注：模拟桥面铺装、中央分隔带、防撞护栏、栏杆、人行道等）；点击工具菜单中的按钮，在右侧对话框中，右击新建部件，选择重命名。
输入部件名称，点击确定如下：重复上述操作，完成七个部件的创建，如下图：2、建立桥面板、加劲肋、纵梁点击视图，点击工具菜单中的创建直线按钮，弹出以下对话框，划去“作为构造体使用”，部件选择“1”。
在右侧坐标中输入（0，-300，0），点击回车，输入（0，300，0），点击回车，按两次Esc键跳出画直线命令，点击视图。
建立直线如下：在工具栏上，选择点选按钮、对象类型按钮，左击选中新建直线，右击鼠标在弹出对话栏中选择分割选项，分割数量输入“4”，点击确定，如下图：点击右视图，创建直线按钮（注：本建模过程中没有用到构造线，所以每次在调用该按钮时，划去“作为构造体使用”），部件为“2”，在已建直线上，点击左数第二顶点（注：软件可以自动锁定已存在的定点后，并显示标示），指定直线第二点坐标（0，-100，-240），回车，指定第三点（0，100，-240），回车，点击直线右数第二顶点，按两次Esc键跳出画直线命令。
绘图完毕后，建立截面图如下：利用框选项，选中所新建截面，量600mm（总距离软件自动计算），方向矢量选择Dy方向，点击确定按钮如下图：回车，退出直线命令。
选择点选按钮，选中刚建立最右端直线，右击利用分割选项，分成三等分。
画直线，部件“2”，坐标（0，9600，0），回车，输入（0，9600，-300），回车，输入（0，9700，-300），回车，按一次Esc，坐标输入（0，9600，-300），回车，输入（0，9500，-300），回车，退出直线命令。
3、建立纵梁腹板右视图，左数删除第10个U肋，画直线，部件“3”，（0，5400，0）回车，（0，5400，-240）回车，（0，5400，-1200）回车，退出直线命令，分割新建直线三等分，画直线，部件“3”，（0，5400，-1200）回车，（0，5400，-2200）回车，退出直线命令，分割新建直线二等分。
建立纵梁翼缘画直线，部件“4”，（0，5400，-2200）回车，（0，5550，-2200）回车，（0，5700，-2200）回车，一次Esc，输入（0，5400，-2200）回车，（0，5250，-2200）回车，（0，5100，-2200）回车，退出直线命令。
4、建立横梁腹板利用框选，选中桥面板、U肋、纵梁腹板，右击鼠标，点击下拉菜单中的复制命令修改部件属性为“5”，选择复制复选框，点击确定按钮。
在左侧对话框，多项选择部件1到部件4，右击鼠标，选择隐藏。
如下图：利用点选命令和Delete键，删除每一个U肋上部直线，例如：修改完成如下图：删除如下椭圆内线段：画直线，部件“5”，坐标（0，9750，0）回车，坐标（0，9750，-240）回车，坐标（0，9750，-560）回车，坐标（0，9750，-880）回车，坐标（0，9750，-1200）回车，退出画直线命令。
选择如下椭圆内线段：右击鼠标，利用移动或复制命令，操作>移动，复制>3次，选择连接复选框，距离增量150mm，方向矢量为DY>-450。
选择与纵梁腹板重合的线段（红色椭圆内），如图下图右击鼠标，利用移动或复制命令，操作>移动，复制>18次，选择连接复选框，距离增量200mm，方向矢量为DY>-3600。
选择与纵梁腹板重合的线段（红色椭圆内），如图下图右击鼠标，利用移动或复制命令，操作>移动，复制>6次，选择连接复选框，距离增量600mm，方向矢量为DY>-3600。
选择与纵梁腹板重合的线段（红色椭圆内），如图下图右击鼠标，利用移动或复制命令，操作>移动，复制>2次，选择连接复选框，距离增量150mm，方向矢量为DY>-300。
（注：相同部件，相同顶点条件下，重合的线段默认为一条直线）选择与纵梁腹板重合的线段（红色椭圆内），如图下图右击鼠标，利用移动或复制命令，操作>移动，复制>2次，选择连接复选框，距离增量150mm，方向矢量为DY>300。
选择与纵梁腹板重合的线段（红色椭圆内），如图下图200mm，方向矢量为DY>1600。
画直线，部件“5”，坐标（0，7300，-1700）回车，坐标（0，7500，-1756）回车，坐标（0，7500，-1200）回车，一次ESC。
坐标（0，7500，-1756）回车，坐标（0，7700，-1706）回车，坐标（0，7700，-1200）回车，一次ESC。
坐标（0，7700，-1706）回车，坐标（0，7900，-1657）回车，坐标（0，7900，-1200）回车，一次ESC。
坐标（0，7900，-1657）回车，坐标（0，8100，-1607）回车，坐标（0，8100，-1200）回车，一次ESC。
车，一次ESC。
坐标（0，8300，-1558）回车，坐标（0，8500，-1508）回车，坐标（0，8500，-1200）回车，一次ESC。
坐标（0，8500，-1508）回车，坐标（0，8700，-1459）回车，坐标（0，8700，-1200）回车，一次ESC。
坐标（0，8700，-1459）回车，坐标（0，8900，-1409）回车，坐标（0，8900，-1200）回车，一次ESC。
坐标（0，8900，-1409）回车，坐标（0，9100，-1360）回车，坐标（0，9100，-1200）回车，一次ESC。
坐标（0，9100，-1360）回车，坐标（0，9300，-1311）回车，坐标（0，9300，-1200）回车，一次ESC。
坐标（0，9300，-1311）回车，坐标（0，9450，-1274）回车，坐标（0，9450，-1200）回车，一次ESC。
坐标（0，9450，-1274）回车，坐标（0，9600，-1237）回车，坐标（0，9600，-1200）回车，一次ESC。
坐标（0，9600，-1237）回车，坐标（0，9750，-1200）回车，两次ESC。
选择与纵梁腹板重合的线段（红色椭圆内），如图下图右击鼠标，利用移动或复制命令，操作>移动，复制>2次，选择连接复选框，距离增量150mm，方向矢量为DY>300。
画直线，部件“5”，坐标（0，5700，-2200）回车，坐标（0，5900，-2151）回车，坐标（0，5900，-1700）回车，一次ESC。
坐标（0，5900，-2151）回车，坐标（0，6100，-2101）回车，坐标（0，6100，-1700）回车，一次ESC。
坐标（0，6100，-2101）回车，坐标（0，6300，-2052）回车，坐标（0，6300，-1700）回车，一次ESC。
坐标（0，6300，-2052）回车，坐标（0，6500，-2002）回车，坐标（0，6500，-1700）回车，一次ESC。
车，一次ESC。
坐标（0，6700，-1953）回车，坐标（0，6900，-1904）回车，坐标（0，6900，-1700）回车，一次ESC。
坐标（0，6900，-1904）回车，坐标（0，7100，-1854）回车，坐标（0，7100，-1700）回车，一次ESC。
坐标（0，7100，-1854）回车，坐标（0，7300，-1805）回车，坐标（0，7300，-1700）回车，一次ESC。
坐标（0，7300，-1805）回车，坐标（0，7500，-1756）回车，两次ESC。
选择与纵梁腹板重合的线段（红色椭圆内），如图下图右击鼠标，利用移动或复制命令，操作>移动，复制>2次，选择连接复选框，距离增量150mm，方向矢量为DY>-300。
选择与纵梁腹板重合的线段（红色椭圆内），如图下图右击鼠标，利用移动或复制命令，操作>移动，复制>26次，选择连接复选框，距离增量200mm，方向矢量为DY>-5200。
画直线，部件“5”，坐标（0，300，0）回车，（0，300，-240）回车，两次Esc命令。
选择新建直线，调用移动或复制命令，操作>移动，复制>7次，距离增量600mm，方向矢量为DY>4200，确定。
