桥梁结构空间分析设计方法与应用
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异形结构(如“裤衩”)分析桥梁异形结构,如连续梁分叉部分,其受力情况比较复杂,分析起来比较麻烦,而且这方面的成果也较少。
在此提出来,请各位大侠们推荐一些这方面的资料,如论文、书籍等,在此,谢谢先!楼上有位老兄提到用板或者实体,还有说用ansys的,那加预应力岂不是非常麻烦,麻烦也不可怕,问题是能不能把损失以后的力加的准,如果预应力不准的话结果就没有意义了。
前一阵算了几个这种异形的结构,配筋的时候是用空间单梁算得,用梁格来较核,梁格的结果也还比较满意,不过说实在的,梁格做起来真的挺麻烦,因为midas的梁格单元不能用,很多参数都是错的,例如抗扭跟抗剪,并且里面的梁格单元不能按自己的划分来输入,顶底板默认的是平齐的,但是为了计算的准确,划分梁格的时候要保持划分以后的梁格中性轴与原中性轴一致,所以截面特性都得自己输入。
不过不管怎么麻烦,为了安全,对于不太放心的结构还是进行一下分析为好,建议在配筋的时候保守一些。
确实,如楼上.单单不考虑预应力,用板单元,实体等,用MIDAS,ANSYS,分析这种空间结构的应力状态,还是可以的.但这种方法我觉得有2个问题1)预应力状态难以实现,2)板单元,和实体单元,用于配筋计算,强度分析时,内力等取用比较费解,模型建立繁琐.适合分析不适合设计.如果用梁格法,如桥梁博士,midas.上面的2个问题倒是能够解决,但与实际结构相对上面模型有不足.但一般认为都能够满足工程设计要求.另外,midas截面CAD导入截面特征也不是太麻烦.关于MIDAS的抗剪强度计算,好像有这个功能,但我没有实践过,个人认为很难实现(就像虽然有先张预应力选项,但无法实现).(桥梁博士还未开发)对于此类结构,我一直是这样处理的:将分叉处增加腹板,这样活载的分布相对均匀些,然后按杆系进行平面计算。
只是预应力钢束要分到增加的腹板中,或者再增加短束。
活载的横向分布系数应大些。
也试着用ASBEST…98进行空间分析,但是加预应力钢束太困难。
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结构设计知识:大跨度拱桥结构的设计与分析大跨度拱桥是一种用于跨越较宽河流、峡谷或深谷的特殊桥梁结构。
它的设计和分析涉及到桥梁工程学、结构力学、土木工程和材料工程等多个学科。
本文将围绕大跨度拱桥的设计与分析展开,首先介绍大跨度拱桥的定义、特点和应用领域,然后从结构设计、荷载分析、材料选择和施工工艺等方面进行详细讨论。
一、大跨度拱桥的定义和特点大跨度拱桥是指主跨距离大于等于100米的拱形桥梁。
它通常用于跨越深谷、大型水体或复杂地形,能够提供较大的通行空间和承载能力。
相比于梁桥和悬索桥,大跨度拱桥具有以下特点:1.结构简洁:大跨度拱桥的结构主要由拱体和桥面组成,整体结构比较简单,便于制造和施工。
2.承载能力强:拱桥通过弧形结构将荷载分散到桥墩上,能够有效减少桥墩数量和减轻桥墩承载压力,从而提高桥梁的承载能力。
3.抗震性能好:拱形结构在受到外部力作用时能够将力传递到桥墩上,使桥梁整体受力均匀,具有较好的抗震性能。
4.美观实用:大跨度拱桥通常具有优美的造型和独特的桥梁风格,成为城市的地标建筑。
二、大跨度拱桥的设计1.结构形式选择:大跨度拱桥的结构形式可以分为单孔拱桥、多孔拱桥和连续拱桥。
在设计时需要根据实际情况选择合适的结构形式,考虑着力条件、地质条件和施工工艺等因素。
2.荷载分析:在设计大跨度拱桥时,需要进行各种荷载的分析,如自重、活载、风荷载、温度荷载和地震荷载等。
根据不同的荷载组合确定桥梁的设计荷载,进而确定桥梁的结构尺寸和材料。
3.桥墩设计:大跨度拱桥的桥墩是承受拱体和桥面荷载的重要结构部分,需要根据实际荷载条件和地质条件设计合理的桥墩形式和尺寸,以保证桥梁的稳定性和安全性。
4.梁体设计:拱桥的梁体是连接拱体和桥面的重要部分,需要根据荷载条件和结构形式设计合理的梁体形式和尺寸,确保梁体具有足够的刚度和强度。
5.材料选择:在大跨度拱桥的设计中,材料的选择是非常重要的。
通常拱体和桥面使用钢筋混凝土或钢结构,需要根据实际情况选择合适的材料,保证桥梁的耐久性和安全性。
浅析板式桥梁设计计算分析方法【摘要】采用梁格法进行了板式桥梁的ANSYS有限元分析,将其与横向分布系数法所得单板内力相比较,结果表明,按横向分布系数法对板梁结构进行简化计算是可行的,最后将其运用到板梁通用图的设计计算中。
【关键词】板式桥梁;通用图;横向分布系数;设计;计算分析板式桥梁的计算分析方法大致有以下三种:实用的空间分析理论(横向分布系数法)、有限元理论分析法及试验的方法[1-2]。
板式桥梁采用实用的空间分析理论进行结构计算时一般分为三部分,首先是计算桥梁荷载横向分布系数,将空间问题转化为平面问题;其次是用平面杆系有限元法计算纵横梁桥面板的内力;最后是按桥梁结构设计原理进行构件的结构设计。
随着现代电子计算技术的迅猛发展,各种应用软件的不断开发,许多桥梁计算的程序相继开发出来,可对桥梁三维空间进行建模计算分析,从而能够较为准确地模拟出桥梁在施工及运营过程中实际的受力状况。
本次板梁通过用图编制工程量浩大,在进行结构计算时力求按简化、实用且可靠地方法进行,把空间问题近似简化为平面问题来解决,即采用以荷载横向分布系数和平面杆系有限元电算相结合的计算方法,这也是目前桥梁结构计算较常规、普及的方法。
1.板式桥梁横向分布系数方法研究采用横向分布系数体现整个结构中个体的实际承受荷载的情况,与模拟结构实际空间受力状况还是有一定差异的。
为寻找两者之间的规律,以便更好地优化平面计算模型,本文采用梁格法建立了简支板桥梁的ANSYS有限元模型,通过有限元分析,算出简支板梁的静力横向分布影响线,并与横向分布系数法分布影响线计算进行比较[3]。
1.1分析计算对象以13m筒支空心板结构为计算对象,其桥跨布置及横断面如图1、图2所示,计算时仅考虑结构的永久作用以及可变作用中汽车荷载的作用。
图1桥跨布置图2横断面布置1.2计算假定板式桥梁梁格法计算时做如下假定。
1.2.1梁衡截面各项尺寸与跨长相比很小,即可将实际结构视为集中在梁轴线上的弹性杆件。
梁格法在城市立交桥异型箱梁设计中的应用摘要:梁格法是城市立交桥梁上部异型结构计算分析中的一种有效方法。
本文以某立交工程上部异型结构为例,介绍了梁格法,指出分析时应注意的问题。
关键词:城市立交异型箱梁梁格法中图分类号:f291.1 文献标识码:a 文章编号:随着城市的迅速增长,互通立交的兴建越来越多。
在城市立交桥主线与匝道的相接部分,其上部结构形成了结构和受力都很复杂的异型梁桥,梁格法是一种空间分析方法,其概念清晰,易于理解、适用,在异型梁桥的设计中大量得到采用,在各种曲线和异型桥梁中应用越来越广泛。
1梁格法的优点目前桥梁空间分析的主要方法有梁单元法、板壳元法、实体分析法及梁格法。
梁单元直接给出内力和变形,但在宽梁计算中误差较大,板壳元法及实体分析法输出的是应力结果,不能直接用于强度计算,且模型复杂,数据处理繁琐、计算成本高,用于结构设计并不适用。
梁格法是唯一即有相当精度又比较容易实行的方法,可以直接输出各主梁的内力,便于根据规范进行条文验算,整体精度能够满足设计要求。
2 空间梁格法的分析步骤梁格等效模拟包括三方面,划分结构网格、模拟梁格截面特性及施加荷载。
2.1划分网格梁格法计算的准确依赖于模型网格划分的准确,在建立梁格模型时,应力学概念清晰,明确结构的传力方式,使得模型的建立尽量和结构的实际传力路径一致。
(1)纵向网格的模拟。
将多室箱梁分割为梁格时,各纵梁的中性轴应与原截面中性轴位置一致。
纵向构件的位置与纵向腹板相重合,这种布置可使腹板剪力直接由横截面上同一点的梁格剪力来表示。
(2)横向梁格设置应视结构的实际情况确定。
若横隔板较多,这时横向构件应与横隔板重心重合。
若横隔板的间距较大,则必须增加横向虚拟粱格,每跨内的虚拟的横向联系梁数量不应过分少,在连续梁结构中纵向的一个反弯点范围内要设置4~5个单元。
虚拟的横向联系梁的重量应设为零。
(3)当虚拟的横向联系梁悬挑出边梁外时,为自振周期的准确计算和分配荷载,应设置虚拟的边纵梁。
桥梁结构数值分析桥梁是连接城市和地区各种交通方式的重要设施,是现代社会发展的必要条件。
然而,由于桥梁结构的复杂性和特殊性质,使得其结构设计和维护工作变得非常棘手。
因此,数值分析成为桥梁结构设计和维护工作中必不可少的一部分。
一、桥梁结构数值分析的概念桥梁结构数值分析是指利用数学和计算机模拟等手段,通过建立模型对桥梁的应力、变形、疲劳、振动等因素进行分析和评估的过程。
这种分析可以帮助设计师和工程师了解结构在各种负载条件下的响应情况,以确定最优的设计和维护方案,提高结构的安全性和可靠性。
二、桥梁结构数值分析的方法和工具1. 建立结构模型建立桥梁结构模型是数值分析的第一步。
现代建模软件使得建立3D模型变得快速和容易。
建模技术可以将现实中的结构转化为数字化的结构,以进行数值分析和仿真。
2. 选择分析方法桥梁结构数值分析的方法包括有限元分析、有限差分,等方法。
有限元分析是使用较广泛的分析方法。
此方法将整个结构分为许多元素,通过计算每个元素的行为和相互作用,以确定整个结构的响应。
而有限差分分析则将结构分为许多可计算时间和空间离散点,通过求解微分方程的某种不同形式来模拟其响应。
3. 进行分析和评估当结构模型被建立并且分析方法被选择后,桥梁结构数值分析程序可以对结构的行为进行分析和评估,以确定结构在负载下的响应,例如应力、变形和振动等因素。
分析结果可以与行业标准进行比较,以确定桥梁结构是否符合要求。
如果结构在某些方面存在问题,则可以考虑如何改进设计,提高结构的安全性和可靠性。
三、桥梁结构数值分析的意义和应用桥梁结构数值分析的意义在于,它可以帮助工程师和设计师了解桥梁结构在施工和负载条件下的表现。
这有助于确定桥梁的设计和维护方案,提高结构的安全性和可靠性。
此外,桥梁结构数值分析也被广泛应用于桥梁结构的改进和优化设计。
四、结论桥梁结构数值分析是现代桥梁结构设计和维护的重要组成部分。
它可以帮助工程师和设计师了解桥梁结构在施工和负载条件下的表现,以确定最佳的设计和维护方案。
桥梁中的高等结构数值方法及应用摘要:本文首先归纳了结构分析中力学问题的解法,着重讨论了有限差分法、加权残值法、有限元法、边界元法和无网格法几种结构数值分析方法,其次对有限元法的最新进展进行了重点探讨,最后介绍了结合空间有限元在桥梁中的应用。
关键词:结构数值分析;有限元法;桥梁工程1 前言对于大多数的工程技术问题,由于物体的几何形状较复杂或者问题的某些非线性特征,很少能得到解析解。
因此,在人们广泛吸收现代数学、力学理论的基础上,借助于现代科学技术,提出了第二种途径,用计算机来得到满足工程要求的数值解,即数值模拟技术[1]。
2结构分析方法计算方法是用微分方程的数值解法对工程结构进行分析计算的方法。
在结构分析中力学问题的解法主要有三类,即解析法、半解析法和数值解法[2]。
2.1解析法根据力学原理,建立微分方程,求解边值问题,得到问题的解析解。
弹性力学平面问题的求解:2个平衡方程、3个几何方程、3个物理方程在具体的边界条件(位移、荷载)下偏微分方程组的数学求解过程。
2.2半解析法在数值分析方法中采用与引入部分解析解或解析函数,得到问题的近似解。
将解析与数值方法相结合的方法称为半解析法。
它既克服了纯解析的理论分析在数学上的困难及应用的局限性,又大大降低了基于全离散原理的纯数值方法的计算工作量。
2.3数值分析方法在结构分析中使用的数值方法很多,其中以有限元法使用最广,此外,还有差分法、变分法、加权余量法及边界元法等。
这些方法都是将求解微分方程的问题化为求解代数方程的问题,进而求出未知函数(结构的位移、内力、应力等)的数值解,在桥梁结构数值分析中发挥了重要的作用。
(1)有限差分法有限差分法(Finite Difference Method)的基本思想是将求解区域划分为网络,然后在网格的结点上用差分方程近似代替微分方程,直接求解得出基本方程和相应的定解条件的近似解[1]。
(2)加权残值法加权残值法[3](Weighted Residuals Method)是将微分方程化为加权积分形式,求近似解。