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基于有限元法的钢筋混凝土斜拉桥结构分析一、引言钢筋混凝土斜拉桥是一种在现代桥梁工程中广泛应用的桥梁形式。
其结构特点是悬吊在主塔上的斜拉索将桥面荷载传递至桥塔上，再由桥塔传递至桥基上。
钢筋混凝土斜拉桥具有结构简洁、视野开阔、造型美观等特点，被称为桥梁工程中的“皇冠上的明珠”。
本文将基于有限元法，对钢筋混凝土斜拉桥结构进行详细的分析，并探讨其结构特点及优势。
二、斜拉桥结构分析1. 斜拉桥结构原理钢筋混凝土斜拉桥的结构原理是利用斜拉索将桥面荷载传递至桥塔上，再由桥塔传递至桥基上，从而实现桥梁的承重和支撑。
斜拉索可以看作是一个受弯曲和受拉力作用的悬链线，其受力特点与悬索桥类似，但斜拉索的力作用方向与桥梁相交成一定角度。
2. 桥面结构桥面结构是钢筋混凝土斜拉桥结构的主要组成部分，其作用是承受车辆和行人的荷载。
桥面结构主要由桥面板、横梁、支座等部分组成。
桥面板是桥面结构的承重部分，横梁是桥面板的支撑部分，支座则是横梁和桥墩之间的连接部分。
3. 桥塔结构桥塔是承载斜拉索的结构，其设计要求具有较大的刚度和强度。
桥塔主要由桥塔柱、桥塔梁、桥塔墩等部分组成。
桥塔柱是桥塔的主要承载部分，桥塔梁是桥塔柱的支撑部分，桥塔墩则是桥塔和桥基之间的连接部分。
4. 斜拉索结构斜拉索是承载桥面荷载的关键部分，其设计要求具有较高的强度和刚度。
斜拉索主要由钢绞线、连接件和锚固系统等部分组成。
钢绞线是斜拉索的主要承载部分，连接件是钢绞线和桥塔之间的连接部分，锚固系统则是钢绞线和桥基之间的连接部分。
三、有限元法分析1. 有限元法原理有限元法是一种求解结构受力和变形的数值计算方法，其基本思想是将复杂的结构分割成若干个小单元，对每个小单元进行力学分析和计算，最终得出整个结构的受力和变形情况。
有限元法在钢筋混凝土斜拉桥结构分析中具有广泛的应用。
2. 有限元法分析步骤有限元法分析钢筋混凝土斜拉桥结构的步骤如下：(1) 建立模型，将结构分割成小单元；(2) 给每个小单元分配材料和截面属性；(3) 给每个小单元分配荷载和边界条件；(4) 求解结构的受力和变形情况；(5) 分析和评估结构的安全性和稳定性。
斜拉桥三维仿真分析.txt16生活，就是面对现实微笑，就是越过障碍注视未来；生活，就是用心灵之剪，在人生之路上裁出叶绿的枝头；生活，就是面对困惑或黑暗时，灵魂深处燃起豆大却明亮且微笑的灯展。
17过去与未来，都离自己很遥远，关键是抓住现在，抓住当前。
/filname,cable-stayed bridge,1keyw,pr_struc,1/prep7!定义单元类型et,1,beam4et,2,link10!定义材料属性mp,ex,1,3.5e10mp,prxy,1,0.17mp,dens,1,2500mp,ex,2,10e15mp,prxy,2,0mp,dens,2,0mp,ex,3,1.9e10mp,prxy,3,0.25mp,dens,3,1200mp,damp,3,0.5!定义实常数!定义实常数r,1,25.6,5.546.133,16,1.6r,2,16,29.417,15.394,3.4,4.7r,3,54,364.5,162,6,9r,4,40,213.3,83.3,5,8r,5,1,1/12,1/12,1,1r,6,0.012,0.012 !索的!创建节点和单元!建立主梁节点/view,1,1,1,1/angle,1,270,xm,0/replot*do,i,1,59 !此循环用于建立主梁的半跨节点x=-174*2+(i-1)*6 !最左端x=174*2，x=0左边的节点x坐标值，间距为6y1=-14 !桥面宽28米，故左边节点为-14y2=14 !桥面宽28米，故右边节点为14n,3*(i-1)+1,x !建立主梁节点 3*（i-1）+1为节点号n,3*(i-1)+2,x,y1 !以下两行建立桥面两边节点n,3*i,x,y2 !能想出这种建模命令的绝对是编程高手，哈哈*enddo !完全可以先建立端部的三个节点，然后用这三个节点在x方向上复制59份，间距为6!建立主梁单元type,1real,1mat,1*do,i,1,58,1 !以下循环建立建立桥面中线主梁单元j=3*(i-1)+1e,j,j+3*enddo!建立鱼刺刚横梁type,1real,5mat,2*do,i,1,59,1 !以下循环用于建立桥面鱼刺横梁的节点j=3*(i-1)+1j1=3*(i-1)+2j2=3*ie,j,j1e,j,j2*enddo!建立半跨主塔i=59*3 !变量用于记录桥面的节点数，即至此已经建立了59*3个节点了，用于指导以后设定节点的编号n,i+1,-174,-10,-30 !以下两行记录塔脚节点n,i+2,-174,10,-30n,i+3,-174,-15 !以下两行用于建立与桥面齐高的主塔节点n,i+4,-174,15*do,j,1,5,1 !以下循环用于建立索塔在桥面以上的节点k=i+4+jn,k,-174,0,60+(j-1)*18*enddo!建立下索塔单元type,1real,4mat,1e,i+1,i+3 !以下用于建立主塔在桥面以下的两根塔柱单元e,i+2,i+4!建立中索塔单元type,1real,3mat,1e,i+3,i+5 !以下用于建立倒Y分叉点到桥面间的两根塔柱单元i+5=182号e,i+4,i+5!建立上索塔单元type,1real,2mat,1*do,j,1,4,1 !以下用于建立倒Y分叉点以上的塔柱单元k=i+4+je,k,k+1*enddo!建立与塔的倒Y分叉点链接的索单元type,2real,6mat,3e,i+5,89e,i+5,90!建立主塔倒Y分叉点以上第一个张拉点连接的索单元*do,j,1,8,1!此循环用于建立主塔倒Y分叉点以上第一个张拉点连接的所有索单元，共32个e,i+6,89+3*je,i+6,89-3*je,i+6,90+3*je,i+6,90-3*j*enddo!建立与主塔的其他三个张拉点连接的单元*do,k,1,3,1*do,j,1,7,1e,i+6+k,113+(k-1)*21+3*j !一共有28个索单元连接在每个张拉点上e,i+6+k,65-(k-1)*21-3*je,i+6+k,114+(k-1)*21+3*je,i+6+k,66-(k-1)*21-3*j*enddo*enddo!生成全桥模型节点i=i+9 !记录半跨的所有节点数nsym,x,i,all !用映射法直接建立另半跨节点esym,,i,all !用映射法直接建立另半跨单元nummrg,all !合并所有节点和单元!建立索塔连接横梁单元type,1real,5mat,2j=ii=i-9n,1000,-174e,1000,i+3e,1000,i+4n,2000,174e,2000,i+3+je,2000,i+4+j!施加主塔的四个脚上的全约束nsel,s,loc,z,-30d,all,allallsel!在左桥端施加y,z约束nsel,s,loc,x,-348 !仅给左端主梁施加约束nsel,r,loc,y,0d,all,uyd,all,uzallsel!在右桥端施加y约束nsel,s,loc,x,348 !仅给右端主梁施加约束nsel,r,loc,y,0d,all,uyallselnumcmp,all!施加重力场acel,,,9.8!耦合节点,耦合跨中由于对称而重复的单元节点以及两主塔上塔横梁和主梁的重合节点，cpintf,uycpintf,uzcpintf,rotxcpintf,rotz!成桥状态的确定!静力的初步计算!直接进行静力计算/solusolvefinish!得到最大位移为1.288m，由于偏差太大需要重新计算（与事实不符）!修改实常数后重新计算：令r,6,0.012,0.012,即给索以预应变0.012/solu !为了将计算应力用于下面的动力分析，这里打开预应力和集中质量设置开关lumpm,on!指定一个集中质量矩阵表述pstres,onsolvefinish!求得最大位移为0.0329m，说明已经达到成桥状态要求,(与事实不符)!模态分析!分析设置/soluantype,2MODOPT,LANB,20EQSLV,SPAR !指定方程求解器类型MXPAND,10, , ,0LUMPM,onPSTRES,onMODOPT,LANB,20,0,100, ,OFFUPCOORD,1,ON !更新模型计算坐标，目的是为了将预应力效应准确的应用能够到模态分析上来!分析设置完毕solvefinish!激励耦合分析!恢复成桥静力计算结果RESUME, cable-stayedbridge,db, !路径：utility menu>file>resume jobname.db!从数据库中恢复数据库文件!生成地震激励向量，将记事本格式的地震波数据调入到工作目录下,并执行以下命令*DIM,aay1,ARRAY,2,50,1*DIM,aaz1,ARRAY,2,50,1*CREATE,ansuitmp!建立或打开宏文件*VREAD,aay1(1,1),'tjx','txt',' ',50!读取数据，并产生一个数组参数向量或矩阵(e9.3,e11.3)*END/INPUT,ansuitmp*CREATE,ansuitmp!建立或打开宏文件*VREAD,aaz1(1,1),'tjy','txt',' ',50!读取数据，并产生一个数组参数向量或矩阵(e9.3,e11.3)*END/INPUT,ansuitmp!输入车辆激励波，Z=1000*cos(10*t).车子跨越一个单元的时间为0.1秒（速度216公里/小时），全桥共696米，历时11.6秒，纵向共116个单元，117个节点n=117 !定义向量维数*dim,fcar,array,n !定义车载荷向量*do,i,1,n,1 !以下循环为生成车载荷数据，即向“farc”矩阵中写入数据tt=(i-1)*0.1fcar(i)=1000*cos(10*tt)*enddo!输入风载荷激励p=50*sin(1.5*t)。
斜拉桥三维多尺度ABAQUS有限元动-静分析
杨流家;陈标泉
【期刊名称】《江西公路科技》
【年(卷),期】2018(000)004
【摘要】为了解决传统桥面铺装设计方法不能反映在行车荷载与桥梁振动特性耦合作用条件下的铺装动力响应问题,文章提出一种面向桥面铺装动力响应分析的多尺度桥梁模型的构建新方法,该方法首先综合考虑桥面铺装和桥梁结构特性对建模的要求,建立整桥有限元仿真模型,然后构建精细化桥面铺装体系局部梁段模型,最后通过动力子结构方法将整桥结构与桥面铺装局部结构衔接,并以某大跨径悬索桥为例进行实例分析。
【总页数】4页(P6-9)
【作者】杨流家;陈标泉
【作者单位】[1]江西省交通工程集团公司,江西南昌330038;[2]江西省高速集团景德镇管理中心,江西景德镇333000
【正文语种】中文
【中图分类】U448.27
【相关文献】
1.基于Abaqus的有限元薄壁结构静强度分析方法研究 [J], 冯峰
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总751期第十七期2021年6月河南科技Henan Science and Technology大跨度PK断面斜拉桥静力分析李云逸（长沙理工大学土木工程学院，湖南长沙410114）摘要：本文以在役桥梁武汉西四环汉江特大桥为工程背景，结合斜拉桥结构特点，利用大型通用三维FEA 软件ANSYS建立全桥模型；在考虑大跨度斜拉桥几何非线性问题的条件下，模拟该桥成桥运营阶段的受力情况，得到静力分析主梁位移图、弯矩图和应力图，由此确定静载控制截面，为后续深度研究提供计算依据；最后根据分析得到的计算误差，分析误差产生原因，提出索力迭代计算方法。
关键词：大跨度斜拉桥；几何非线性；ANSYS；索力初张拉力中图分类号：U441文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）17-0073-04 Static Analysis of Long-Span Cable-Stayed Bridge with PK SectionLI Yunyi（School of Civil Engineering,Changsha University of Science&Technology，Changsha Hunan410114）Abstract:In this paper,taking the Wuhan West Fourth Ring Hanjiang Bridge in service as the engineering back⁃ground,combined with the structural characteristics of the cable-stayed bridge,the full-bridge model is established by the large-scale general three-dimensional FEA software ANSYS;under the condition of considering the geometric nonlinearity of the long-span cable-stayed bridge,the stress condition of the bridge during the operation stage of the bridge is simulated,and the static analysis of the main girder displacement diagram,bending moment diagram and stress diagram are obtained,thereby determining the static load control section,so as to provide calculation basis for follow-up in-depth research;finally,according to the calculation error obtained by the analysis,the reason of the er⁃ror is analyzed,and the iterative calculation method of cable force is proposed.Keywords:long-span cable-stayed bridge；geometric nonlinearity；ANSYS；initial tension of cable force斜拉桥是由拉索将主梁悬吊在塔柱上的组合受力体系桥梁。
大跨度混凝土斜拉桥静力稳定性分析的开题报告
一、选题背景
混凝土斜拉桥是一种常用的大跨度立交桥形式，其结构稳定性与使用寿命一直是设计师和研究者关注的重要问题。
而在混凝土斜拉桥的设计中，静力稳定性是至关重要的设计指标，直接决定了斜拉桥的安全性和可靠性。
二、研究意义
目前，虽然有不少关于混凝土斜拉桥静力稳定性的研究，但随着斜拉桥的跨度不断增大，结构变得更加复杂化，静力稳定性的研究依然面临着不少挑战。
因此，对于大跨度混凝土斜拉桥静力稳定性的研究具有重要意义，可以为工程实践提供更加可靠的技术支持。
三、研究方法
本研究将采用有限元方法对大跨度混凝土斜拉桥的静力稳定性进行分析。
具体来说，将首先利用ANSYS等软件建立混凝土斜拉桥的三维有限元模型，分析桥梁结构的受力和形变情况，进而分析斜拉桥静力稳定性的各种因素，比如桥墩、斜拉索等。
四、研究内容及进度
本研究将主要包括以下几个方面的内容：
1. 大跨度混凝土斜拉桥的结构理论与设计规范研究；
2. 利用有限元方法建立混凝土斜拉桥的三维有限元模型；
3. 分析斜拉桥静力稳定性的各种因素，如桥墩、斜拉索等；
4. 分析并优化静力稳定性，提高设计方案的安全性和可靠性。
目前，本研究已完成研究背景的梳理和研究意义的阐述，正在进行相关文献收集和模型建立。
接下来，研究将进入深入分析数据和进行优化方案的阶段。
文章编号:1000-1573(2005)02-0112-04大跨度斜拉桥三维动力有限元建模方法的研究周毅姝1, 杜喜凯1, 魏建国1, 刘 莉2, 王森林1, 梁素韬1①(1.河北农业大学城乡建设学院,河北保定071001;2.保定华电电力设计院有限公司,河北保定071001)摘要:斜拉桥是大跨度桥梁采用的重要结构形式,其计算模型的好坏直接关系到计算分析的准确可靠性。
本文对大跨度斜拉桥三维有限元动力模型建立技术的各个关键环节进行了详细剖析,并对实际的建模及调整提出了完整的解决方法,通过建立某大跨度斜拉桥的三维有限元动力模型,并利用试验测试的模态结果,验证了该模型的准确性和建模方法的有效性。
最后对准确有效地建立大跨度斜拉桥的三维有限元动力模型提出了若干有益的建议。
关 键 词:桥梁工程;大跨度;斜拉桥;三维有限元;动力模型;模态分析中图分类号:U 446 文献标识码:AA research on modeling 3-D f inite element dynamic model ofcable -stayed bridge with long spanZHOU Y i 2shu 1,DU X i 2kai 1,WEI Jian 2guo 1,LI U Li 2,WANG Sen 2lin 1,LI ANG Su 2tao1(1.College of Urban and Rural Construction ,Agricultural University of Hebei ,Baoding 071001,China ;2.Baoding Huadian Electric Power Design &Research Institute Co.Ltd ,Baoding 071000,China )Abstract :Cable -stayed bridge (CSB )is an important structural style in long span bridges.A prop 2er calculation model can obtain accurate and reliable results.In this paper key steps of dynamic mod 2eling a CSB with long span are described and commented in detail.According to the modeling meth 2ods ,a 3-D finite element dynamic model of a CSB with long span is established ,and a whole solu 2tion to modeling and adjusting model is put forward.Efficiency and veracity of the model are veri 2fied through modal analysis and comparing with test results.Finally ,some conductive suggestions for dynamic modeling a CSB with long span are provided.K ey w ords :bridge engineering ;long span ;cable -stayed bridge ;3-D FEM ;dynamic model ;modal analysis 斜拉桥是复杂的超静定结构,具有空间静力特性,理论上应采用空间结构来分析,但由于斜拉桥一般用于大跨度,恒载占了较大比例,而空间影响主要在于活载,静力计算确定内力与变形中采用空间模型模式或平面模型模式,对确定主梁的尺寸与配筋影响不大。
