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基于桥梁结构动力特性评估的有限元仿真研究

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基于多体动力学和有限元法的机车车体结构疲劳仿真研究

基于多体动力学和有限元法的机车车体结构疲劳仿真研究

基于多体动力学和有限元法的机车车体结构疲劳仿真研究一、本文概述随着现代轨道交通的飞速发展，机车车体结构的疲劳问题日益凸显，对机车运行的安全性和稳定性构成了严重威胁。

因此，对机车车体结构进行疲劳仿真研究具有重要的现实意义和工程应用价值。

本文旨在通过结合多体动力学和有限元法，对机车车体结构的疲劳特性进行深入探讨，以期在理论层面为机车车体结构的优化设计和疲劳寿命预测提供科学依据。

多体动力学作为研究多个刚体或柔性体之间相互作用的一门学科，能够全面考虑机车车体在运动过程中的复杂动力学行为。

有限元法作为一种数值分析方法，能够精确地模拟机车车体结构的应力分布和变形情况。

通过将两者相结合，可以在更准确的模拟机车车体结构在实际运行过程中的受力状态，进而分析车体结构的疲劳特性。

本文首先将对多体动力学和有限元法的基本原理进行简要介绍，然后详细阐述如何将这两种方法相结合，构建机车车体结构的疲劳仿真模型。

在此基础上，通过对仿真结果的分析，探讨机车车体结构的疲劳分布规律、疲劳寿命预测方法以及疲劳优化设计的可能性。

本文还将对研究中存在的局限性进行反思，并提出未来研究的方向和展望。

通过本文的研究，希望能够为机车车体结构的疲劳仿真提供一种新的思路和方法，为提升机车车体结构的安全性和稳定性提供理论支持和实践指导。

二、多体动力学理论及应用多体动力学，作为研究多个相互连接的刚体或弹性体在复杂系统中的运动规律的科学，近年来在机车车体结构研究中得到了广泛应用。

该理论的核心在于通过建立精确的数学模型，模拟机车在实际运行过程中的各种动力学行为，包括振动、冲击、加速度分布等，从而为车体结构设计提供理论支撑和优化方向。

在机车车体结构疲劳仿真研究中，多体动力学的主要应用表现在以下几个方面：建立多体动力学模型：基于机车的实际结构和运行条件，通过引入适当的约束条件和连接关系，建立包含车体、转向架、轮对等关键部件的多体动力学模型。

这一模型能够反映机车在实际运行中的动态行为，为后续的疲劳仿真分析提供基础。

有限元分析报告

有限元分析报告

有限元分析报告
有限元分析是一种工程结构分析的方法，它可以通过数学模型和计算机仿真来
研究结构在受力情况下的应力、应变、位移等物理特性。

本报告将对某桥梁结构进行有限元分析，并对分析结果进行详细的阐述和讨论。

首先，我们对桥梁结构进行了几何建模，包括梁柱节点的建立以及材料属性的
定义。

在建模过程中，我们考虑了桥梁结构的实际工程情况，包括材料的弹性模量、泊松比、密度等参数的输入。

通过有限元软件对桥梁结构进行离散化处理，最终得到了数学模型。

接着，我们对桥梁结构施加了实际工况下的荷载，包括静载、动载等。

通过有
限元分析软件的计算，我们得到了桥梁结构在受力情况下的应力、应变分布，以及节点位移等重要参数。

通过对这些参数的分析，我们可以评估桥梁结构在实际工程情况下的安全性和稳定性。

在分析结果中，我们发现桥梁结构的主要受力部位集中在梁柱节点处，这些地
方的应力、应变值较大。

同时，桥梁结构在受力情况下产生了较大的位移，需要进一步考虑结构的刚度和稳定性。

基于这些分析结果，我们提出了一些改进和加固的建议，以提高桥梁结构的安全性和可靠性。

综合分析来看，有限元分析是一种非常有效的工程结构分析方法，它可以帮助
工程师们更加深入地了解结构在受力情况下的物理特性，为工程设计和施工提供重要的参考依据。

通过本次桥梁结构的有限元分析，我们不仅可以评估结构的安全性，还可以为结构的改进和优化提供重要的参考意见。

总之，有限元分析报告的编制不仅需要对结构进行准确的建模和分析，还需要
对分析结果进行科学的解读和合理的讨论。

只有这样，我们才能为工程结构的设计和施工提供更加可靠的技术支持。

基于多体动力学和有限元法的机车车体结构疲劳仿真研究

基于多体动力学和有限元法的机车车体结构疲劳仿真研究

基于多体动力学和有限元法的机车车体结构疲劳仿真研究一、概述本文主要研究机车车体结构在疲劳寿命方面的仿真，采用多体动力学和有限元法相结合的方法。

由于机车车体结构相对复杂且现场结构耐久性试验费用昂贵，目前国内外对机车车辆车体结构在动载作用下的结构疲劳强度和动应力分析方法涉及相对较少。

实际服役的机车车体结构承受的主要是随机的动载荷，因此直接将静强度分析结果应用于车体结构的疲劳强度评估会产生严重问题。

随着列车运营速度的不断提高，生产安全、可靠、轻量化的车体结构已成为现代机车车辆工业的主要发展趋势，因此机车车体结构疲劳寿命仿真研究成为一项迫切的任务。

本文基于相关领域结构疲劳研究成果，吸取文献中的最新算法，提出了一种利用多体动力学仿真和有限元分析相结合的方法对车体结构的疲劳寿命进行仿真，并进行了较为系统的研究。

研究范围主要集中在机车的多体动力学仿真、车体结构有限元分析和结构疲劳寿命预测上。

具体研究过程主要包括：使用时频复现技术获得多体动力学仿真的轨道随机时域激励利用SIMPACK对机车整车系统进行刚柔体混合建模与仿真（分别考虑车体为刚性和柔性）利用ANSYS计算车体结构的应力（包括模态分析、子结构分析等）结合材料SN曲线和疲劳损伤累积理论进行疲劳寿命预测。

通过这些研究，旨在深入了解机车车体结构的抗疲劳特性，为生产更安全、可靠的车体结构提供理论支持。

1. 研究背景和意义随着高速铁路和重载铁路的迅速发展，机车车体的安全性和可靠性要求日益提高。

疲劳破坏作为机车车体结构的主要失效形式之一，其预防和控制对于确保列车的安全运行至关重要。

传统的机车车体疲劳分析方法主要依赖于试验和经验，不仅周期长、成本高，而且难以覆盖所有可能的工况和边界条件。

开展基于多体动力学和有限元法的机车车体结构疲劳仿真研究具有重要的现实意义和工程价值。

多体动力学作为研究多体系统运动规律的有效工具，能够准确模拟机车在复杂工况下的动力学行为，为车体结构提供准确的动态载荷输入。

基于数值模拟技术的桥梁动力响应分析与抗震性能评估研究

基于数值模拟技术的桥梁动力响应分析与抗震性能评估研究

基于数值模拟技术的桥梁动力响应分析与抗震性能评估研究引言：桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，承载着巨大的交通流量和重要的经济作用。

然而，地震是威胁桥梁安全性的重要因素之一。

因此，通过数值模拟技术来分析桥梁的动力响应，并评估其抗震性能，具有重要的研究和工程应用价值。

一、数值模拟技术在桥梁动力响应分析中的应用1. 结构建模数值模拟的第一步是将桥梁结构建模为一个离散的数学模型。

由于桥梁结构通常是三维非线性的，合理选择单位单元和材料模型十分重要。

通常采用有限元法对桥梁进行离散，分析其静力响应和动力响应。

2. 动力荷载分析桥梁在地震作用下所受的动力荷载是进行抗震性能评估的关键。

通过分析桥梁的行车荷载和地震荷载作用下的运动方程，可以得到桥梁结构的动力响应。

3. 动力响应计算根据结构的运动方程，使用数值方法（如直接积分法）进行求解，可以获得桥梁结构在地震荷载下的动力响应。

通过对系统动力特性的计算和对动力响应的分析，可以评估结构的抗震性能。

二、基于数值模拟技术的桥梁抗震性能评估方法1. 缺陷模拟方法通过引入潜在的结构缺陷，如材料损伤、裂缝等，可以评估结构在地震荷载下的破坏程度。

通过数值模拟，可以分析出结构在不同破坏情况下的动力响应，并对其抗震性能进行评估。

2. 敏感性分析方法桥梁结构参数的不确定性会对其抗震性能产生影响。

通过敏感性分析，可以确定哪些参数对结构的动力响应和破坏程度产生较大的影响。

进而可以通过调整关键参数来提高桥梁的抗震性能。

3. 随机振动分析方法地震荷载具有随机性质，其频谱特性与地震活动相关。

通过数值模拟结合随机振动分析技术，可以模拟地震荷载的频谱特性，评估结构在不同地震强度下的动力响应和抗震性能。

结论：基于数值模拟技术的桥梁动力响应分析与抗震性能评估研究能够全面评估桥梁在地震作用下的结构性能和安全性。

针对桥梁结构的实际情况，选择适当的数值模型和方法，可以有效地预测桥梁在地震下的动力响应，并为桥梁设计和抗震评估提供科学、准确的依据。

桥梁动载检测试验研究

桥梁动载检测试验研究

桥梁动载检测试验研究作者：刘宏伟柴旺钟锁蓝来源：《城市建设理论研究》2012年第30期摘要：桥梁在经过多年的运营后，其当初的设计等级已不能满足当前的使用要求，为了较好的评估该桥的使用性能，基于有限元程序对桥梁进行分析及动力特性实测，从而对桥梁做出客观的评价及处理意见。

关键词：桥梁；结构动力分析；Midas/civilAbstract: bridges after years of operating, its original design level can not meet the requirements of the current measured analysis and dynamic characteristics of the bridge in order to better evaluate the performance of the bridge, based on the finite element program, which bridges make an objective evaluation and treatment advice.Keywords: bridges; structural dynamic analysis; Midas / civil中图分类号：V448.15+1 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）1 引言某高速公路汽车天桥，设计为预应力混凝土变截面连续箱梁，跨径25+36+25m，桥梁全长86m，桥宽8m，梁高1.25~1.80m，采用单箱单室截面，桥面横坡为双向1.5%。

设计荷载为公路Ⅱ级。

对该桥进行动载现场检测及理论分析，对该桥的使用性能做出评价。

2 理论分析动载试验理论分析主要是计算桥梁结构固有频率和振型，本文采用有限元软件Midas进行模拟分析，采用梁单元建立全桥上部结构模型，计算结构的竖向自振频率。

经模态分析后获得结构竖向前3阶自振振型及频率。

基于有限元方法的工程结构模拟仿真技术研究

基于有限元方法的工程结构模拟仿真技术研究

基于有限元方法的工程结构模拟仿真技术研究近年来，随着科技的不断发展，计算机辅助技术在各个领域得到广泛应用，其中基于有限元方法的工程结构模拟仿真技术也愈发受到重视。

本文将从有限元方法的概念、模拟仿真技术的基本步骤和在工程结构领域的应用等方面进行论述。

一、有限元方法的概念有限元方法是一种基于离散化的数值计算方法。

它将复杂结构分割成多个微小的单元，将微分或积分求解问题转换为求解一系列代数方程组的问题，从而得到数值解。

有限元方法的核心思想是“微元假设”，即在大范围内假定某个物理量（如位移、应变等）在微元内具有一定的分布规律，并得到一系列微分方程。

然后将所有微元的各个方程组合在一起，就可以得到整个物体的数学模型。

二、模拟仿真技术的基本步骤在进行基于有限元方法的工程结构模拟仿真之前，需要先了解模拟仿真技术的基本步骤。

一般来说，工程结构模拟仿真技术的基本步骤包括以下几点：1、确定仿真对象：首先需要确定待仿真对象，如建筑物、桥梁、汽车、飞机等。

2、进行建模：将待仿真对象建立成一个几何结构模型。

3、确定模拟参数：需要根据实际情况确定仿真参数，包括材料特性、载荷、边界条件等。

4、选择计算方法：根据需要选择相应的计算方法，如有限元法、有限差分法、边界元法等。

5、进行仿真计算：输入所选取的计算方法，进行仿真计算。

6、结果分析：对仿真结果进行分析、验证和优化，以达到理想的设计目标。

三、基于有限元方法的工程结构模拟仿真技术在工程结构领域的应用基于有限元方法的工程结构模拟仿真技术广泛应用于工程领域中的许多领域，比如航空航天、汽车制造、建筑工程和水利电力等。

1、航空航天领域：在航空航天领域中，基于有限元方法的工程结构模拟仿真技术可以有效地预测航空器的结构应力、变形和模态特性等，提高飞行器的安全可靠性。

2、汽车制造领域：在汽车制造领域中，基于有限元方法的工程结构模拟仿真技术可以模拟汽车的碰撞、车身结构，从而确保汽车的安全性和稳定性。

基于桥梁动力特性实测值的有限元模型修正方法

基于桥梁动力特性实测值的有限元模型修正方法
ｒ
ｍ｜ Ｉ ｌ ｌ ‘ ｍｓ ｜ ｌ ｌ ’
０
【 Ｅ Ｉ ） ・ ｍ ｌ ｉ ｆ ｍ １ ７ ￣ｌ ｌ ｍ ｍ
频 率和每跨 四分点 的竖 向挠度作 为状 态变量。
４ ） 目标 函 数 。
① ②③ ④ ⑤
⑥
图 １ 有 限元模型的修正流程
上 上 １ 上 １ 工 １ 上 １ １ 上 Ｊ ＿ Ｊ － Ｊ － 上 Ｊ － 上 上 上 上
４ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ４
第３ ９卷 第 １ ６期 ２ ０ １ ３ 年 ６ 月
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲ ＣＨＩ ＴＥ Ｃ ＴＵ ＲＥ
山 西 建 筑
Ｖｏ１ ． ３ ９ Ｎｏ ． １ ６
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ３
・１ ５ ９・
文章编号 ： １ ０ ０ ９ － ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ３） １ ６ — ０ １ ５ ９ — ０ ３
山 西 建 筑
分 点 的 竖 向挠 度 。
—
凸
前轴
后轴 中轴
十 一 十—— ＝———一 ！ 一 寸 十
一
＼ （ 一 １ ． ８ ４ ６ ） ／ ＋ 上 １ ８ （ ＼ 一 ６ ． ０ １ ７ ） ７ ＋ 。 去 １ ８ （ ＼ 一 １ ． ７ ２ ８ ） ／ ＋ 。 一 １ １ ８ × 一 （ ＼ 一 １ ． ４ ５ ０ ） ／ １ ８ （ ＼ 一 ５ ． １ ７ ２ ） ／ ＋ （ １ ８ ＼ 一 １ ． ５ ０ ４ ） Ｊ ＋ 。 一 １ １ ８ × （ ＼ 一 １ ． ７ ９ １ ） ／ １ ８ （ ＼ 一 ６ ． ０ ４ ０ ） ／ ’ １ ８ （ ＼ 一 １ ． ７ ６ ７ ） Ｊ ＋ 。 一 １ １ ８ × （ ＼ 一 ３ ． ３ ８ １ ） ／ ＋ （ １ ８ ＼ 一 １ ． ２ ９ ０ ） ／ ＋ ’ （ １ ８ ＼ 一 １ ． １ ５ ４ ） 』 ＋ 。 一 １ １ ８ × （ ｌ ＿ ＿ ＝ 石 Ｊ ） ＋ 西 （ ｌ ｗ ＿ ＿ ２ ＝ － Ｏ ． ８ ９ ８ Ｊ Ｉ （ Ｔ ） Ｊ ㈩ ，

天津柳林大桥全桥有限元动力特性研究

天津柳林大桥全桥有限元动力特性研究

． 内设 置间 ０２ 防撞护 栏 ） ．５ ｍ（ 行 道 、 ．５ｍ（ ＋７ ２ 人 自行 车道 ）＋０ ２ 护 在距撑杆上支点 ６ｍ处开始渐变到上支点的直径 ０ ５ｍ， ． ５ｍ（ ｍ 顶 栏 ）桥 面全 宽 ４ ， ４ｍ。上 、 幅桥 的三箱 主梁通过 中央带 内的 中横 距 １ 的水平横 隔板 。主撑 杆底部 与基础 固接 ， 部采用球铰支 下 ５ ｎ 的 梁连接 。非机动车道 和人行 道板通 过悬 挑 于三箱 主梁 外侧 的悬 撑 主翼翼展接 近翼尖的部位 。主撑杆基础采用 ４根桩径 １０ｃ１ 个 ． 壁厚 ２ ｍ， ５ｍ 在 臂横梁支承 。主梁梁高 ２ｍ， 为全钢结 构。行车 道布置 于两 道宽 桩 基 础 和 １ 承 台组 成 。 次 撑 杆 采 用 直径 １ ２ｍ， １ ．５ｍ 的单箱三室 主纵梁上 ， １７ 该纵梁与钢 中横梁 、 钢悬 臂横 梁共
中 图分 类 号 ： ４ １ Ｕ ４ 文献 标 识 码 ： Ａ
１ 大桥 概况
杆联系桥面 中横梁 。主翼上布置 了 １ ５对 吊杆和 １ 主撑。主翼 个
宽度 由根部 的 ３ｍ 渐 柳林大桥是 天津 市柳 林路接规划武 当路 跨越海河 的桥梁 ， 是 截面高度 由根部的 ５ｍ渐变到翼尖的 １ｍ； 变 到 翼 尖 的 １ ．６ｍ。 主翼 翼 展 ２×９ 竖 向线 形 为 圆 曲线 ， ６ １ ７ｍ， 平 天津市城市交通建 设 的重点 工程 。大桥 设 计标 准为 城一Ａ 级车 面线形 按圆 曲线 变化 。主翼根部 与主梁 、 主翼 墩刚性 固接 ， 体 整 辆荷载 ， 向六 车道 。主桥 桥梁 结构 主要 由基础 、 墩 、 双 主 过渡 墩 、 下 也 ７号墩 ） 左右对称 布置 主翼 、 次翼 、 主梁 、 主撑杆 、 次撑杆和 吊杆 等组成 ， 为梁一斜拉 组合 预制。位于桥面系上 、 游外侧 ， 以中墩（ 次翼。次翼 采用单箱 单室钢结构 ， 翼展 ２×８ 宽 度保 持 １５ｍ ５ｍ， ． 体 系 特 种桥 梁 。 整个 结 构 以 “ 蜓 点 水 ” 蜻 为设 计 构 思 ， 构 设 计 新 结 颖， 外形造 型优美 ， 建成后将成 为天津市城市标志性建筑 。 不变 ， 高度 由根部 的 ３ｍ 渐变 到翼 尖 的 ０ ８ｍ。次 翼 上布 置 了 ．

基于桥梁结构动力特性评估的有限元仿真研究

基于桥梁结构动力特性评估的有限元仿真研究

基于桥梁结构动力特性评估的有限元仿真研究桥梁结构动力特性评估是保证桥梁结构安全性和稳定性的重要手段，而有限元仿真技术能够有效地进行桥梁结构的动力特性评估。

有限元仿真是指利用有限元原理和方法对工程结构进行建模、边界条件设定和求解，从而获得结构的应力、变形和动力响应等信息的数值计算方法。

对于桥梁结构而言，有限元仿真可以通过建立桥梁结构的有限元模型，对其在不同荷载作用下的动力响应进行模拟和分析。

桥梁结构有限元仿真通常包括以下几个步骤：1.建立有限元模型：根据桥梁结构的实际情况，利用有限元软件建立相应的有限元模型，包括桥墩、桥梁、梁板等部分。

模型中要考虑到各部分的几何形状、材料特性和边界条件等。

2.确定荷载：根据桥梁所处的位置和用途确定荷载，包括静态荷载和动力荷载。

静态荷载主要包括桥身自重、行车荷载等，动力荷载主要包括风荷载、地震荷载等。

3.求解有限元模型：根据桥梁结构的有限元模型和荷载条件，使用有限元软件进行有限元分析，求解桥梁结构的应力、变形和动力响应等。

4.评估动力特性：通过有限元仿真结果，评估桥梁结构的动力特性，包括自振频率、模态形态、动力响应等。

这些数据可以用来判断桥梁结构的稳定性和安全性。

1.准确性：有限元仿真能够较为准确地模拟桥梁结构的动力响应，可以提供精确的应力、变形等数据。

2.灵活性：有限元仿真可以根据实际情况对桥梁结构进行改进和优化，根据不同的荷载条件进行多种模拟，从而得到更为全面的评估结果。

3.有效性：有限元仿真可以大大节省时间和成本，相比传统试验方法，其成本更低且实验过程更为方便。

有限元仿真也存在一些限制和不足之处，例如模型的精度受到许多因素的影响，如材料非线性、接触、接缝等问题，同时还需要对荷载条件进行合理的设定和分析。

基于桥梁结构动力特性评估的有限元仿真是一种有效的评估桥梁结构安全性和稳定性的方法。

它可以提供准确的应力、变形和动力响应等信息，对于指导桥梁结构的设计、改进和维护具有重要的意义。

某大跨木结构人行桥动力特性测试及其有限元分析

某大跨木结构人行桥动力特性测试及其有限元分析
梁 多 以胶 合 木 作 为结 构 主 材 ．与 钢 结 构 或 是 混 凝 土结 构 桥
某 大 跨 木 结 构 人 行 桥 上 部 结 构 全部 采 用 进 口优 质 胶 合
木进行 建造 ， 全长约 １ ０ ０ ｍ， 主拱 跨度 ７ ５ ｍ， 矢跨比 １ ： ７ ． ５ ， 桥宽 ６ ｍ． 桥 轴 线 与 航 迹 线 夹 角约 为 ２ ３ ｏ 。桥 梁 采 用 木 结 奠 定 了基 础
１ 工 程概 况
胶 合 木 作 为 一 种 现代 工程 木 产 品 ， 以其 自重 轻 、 造 型 优 美 、构 件 尺 寸 不 受 限 制 、 适 宜 用 于 各 种 大 跨 空 间结 构 的 特 点。 再加 上其作为 可再生能 源 ， 生 产过程低 碳环保 的优点 ， 正 成 为 现 代 建 筑 师及 桥 梁 工 程 师 们 的 宠 儿 现 代 木 结 构 桥
江 苏 建 筑
２ ０ １ ３年第 ５期 （ 总第 １ ５ ７期 ）
某大跨木结构人行桥动力特性测试及其有限元分析
王梦 觉 ， 陆伟 东， 李枝 军， 杨会 峰 ， 岳 孔
（ 南京 工业 大 学土木 工 程学 院 ， 江苏 南京 ２ １ ０ ０ ０ ９ ） 【 摘 要】 某木结构人行桥是国内最大跨度的单跨木结构人行桥， 其自 振频率、 阻尼比等动力特性参数是影响其振动使用
ＷＡ Ｎ Ｇ Ｍ ｅ ｎ ｇ － ｊ Ｈ ｅ Ｌ Ｕ Ｗｅ ｉ — ｄ ｏ ｎ ｇ Ｌ Ｉ Ｚ ｈ ｉ － ｊ ｕ ｎ Ｙ Ａ Ｎ Ｇ Ｈ ｕ ｉ － ｆ ｅ ｎ ｇ Ｙ Ｕ Ｅ Ｋ ｏ ｎ ｇ
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ ２ １ ０ ０ ０ ９ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）

基于动力特性分析的刚架拱桥损伤检测及仿真模拟

基于动力特性分析的刚架拱桥损伤检测及仿真模拟
需重点考虑横梁连接 的补强问题。 关 键 词： 刚架拱 桥 ； 态特性 ； 模 模态试验 ； 损伤 检测
文献标识码 ： Ａ 中图分类号 ： ４ １ ４ Ｕ４ ． ．
Байду номын сангаас
０ 引言
刚架拱桥是在双曲拱桥 、 桁架拱桥 、 肋拱桥和斜腿刚构桥 的基础上 ， 结合我国拱桥特点及无支架施工经 验发展起来 的一种新桥型 ， 属于有推力 的高次超静定结构［ Ｉ 由于它具有构件少、 卜２ 。 质量轻、 刚度大 、 施工 简便、 造价低、 造型美观等优点 ， 被广泛用于跨径 ２ ５ｍ～７ 的桥梁中， ０ｍ 在我 国部分地 区占有相当大数量。 虽然这种拱桥有许多优点 ， 但由于它属于高次超静定结构 ， 结构受力 比较复杂 ， 如果一个构件有病害产生 ， 会 引起整个桥梁产生一系列病害 ， 近年来 由于经济发展 ， 交通运输 日趋繁忙 ， 很多刚架拱桥都面临超载车辆的 实际状 况 ， 由此 引发 了拱桥 的开 裂 、 伤 ， 桥梁 结构 可靠度 受 到影 响 ［ ４。 并 损 使 ３ ］ ￣ 针对刚架拱桥的常见病害［ ７， 前绝大部分文献都是从静力特性的角度出发 ， ５ 】目 ￣ 分析横向构件 、 微弯板 等桥梁构件对于刚架拱桥横 向整体刚度的影响 ， 进而进行病害的预测与分析 ， 这种方法对桥梁在使用过程 中 产生的刚度变化是难于全面反映的。本文在完成某市二桥这座典 型混凝土刚架拱桥的检测和进行一定的静 力分析基础上 ， 应用空间有限元模型分析刚架拱桥的动力特性和结构损伤之间的关系 ， 为拱桥正常营运的安 全性提供技术依据。
横系梁 主梁部分
６０ ３０
６ ０ ３０
图 １ 钦江二桥主桥桥型布置图
１ 工 程 概 况
广西某市二桥是 １９ 年元月建成 ， ９８ 主桥桥跨布置为 １ ６ｍ＋３ ６ ×３ ｍ＋１ ２ １ｍ， ６ｍ＝ ２ 主孔为 ６ 钢筋 ３ｍ

基于桥梁结构动力特性评估的有限元仿真研究

基于桥梁结构动力特性评估的有限元仿真研究

基于桥梁结构动力特性评估的有限元仿真研究作者：王冠赵健来源：《城市建设理论研究》2013年第02期摘要：以坐落在俄罗斯符拉迪沃斯托克市人行天桥为例，利用笔算和有限元建模的方法对人行天桥进行动力特性计算，对比结果发现以笔算的形式已经无法满足对结构较复杂的中型桥梁的设计要求，所以在设计较为复杂的中型桥梁时采用有限元仿真的方法是重要的和非常有效手段之一，其建模与分析方法对设计人员具有一定的参考价值。

关键词：有限元模型；动力参数；自振周期；共振Abstract: Based on footbridge constructed in Vladivostok of Russia, the dynamic characteristics of footbridge are studied in this paper. The dynamic characteristics are studied by method of written calculation and finite – element model. Compared the results written calculation in from has been unable to meet the design of requirement for the structures of more complex. So construction finite –element model is effective and important method. The result of this paper has certain theoretical meaning and application value in engineering practice.Key words：finite-element model;dynamic characteristics;period of vibrate;period of vibrate;resonance中图分类号： TL501+.3 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）0引言在现代的桥梁设计领域中，有限元仿真的方法已经被广泛运用。

桥梁动载试验及其有限元简化模拟研究

桥梁动载试验及其有限元简化模拟研究

ｌ
ｓ ｉ ｎ（ 叫 ） ］ ｓ ｉ ｎ
∞
头跳 车 的影 响［ ６ ］ ． Ｋｗａ ｓ ｎ ｉ ｅ ｗｓ ｋ ｉ 等¨ ７ 建 立 了 一 个 完 整 的车辆模 型在 Ｌ Ｓ — Ｄ ＹＮＡ下 对桥 梁动力 响应
进 行模 拟并 与实 桥 试 验进 行 对 比 ， 结 果 虽然 吻合
摘要 ： 根 据 移 动荷 载识 别 结 果 ， 将 车 辆 荷 载 简化 模 拟 为线 性 三 角 形 荷 载 函数 ， 且 通 过 将 该 荷 载 在 不
同时 间 作 用 于 有 限 元 模 型 的 各 个 节 点 来模 拟 车 辆 的 移 动 ， 并 将 车 速 的 变 化 反 映 在 荷 载 到 达 节 点 的
第３ ７卷 第 ２ 期
２ ０ １ ３年 ４月
武汉 理工 大学 学报 （ 交通科 学 与工程 版）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ０ ｆ Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
（ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ）
振动．
式 中： 括 号 内前一 项代表 强迫 振动 ， 后一项 为 自由
良好 ， 但 要应 用 到 日常 众 多 的桥 梁 检 测 中还 是 很 困难． 本 文 在桥 梁设 计 软 件 中采 用 简 化 的有 限元
方法模 拟桥 梁动 载 试 验 ， 并 与试 验 结 果 进行 对 比
研 究．
多信息 ， 为 采 用 动 载试 验数 据进 行 桥 梁评 估 提 供 了更 多 途 径 ． 关键 词 ： 连续梁桥 ； 动载试验 ； 冲击系数 ； 动挠度 ； 桥 梁 评 估

有限元分析仿真技术研究

有限元分析仿真技术研究

有限元分析仿真技术研究有限元分析仿真技术是一种基于有限元法的数值分析技术。

它可以用于研究物理系统的行为，如结构、热力学、流体力学等。

有限元分析仿真技术的优势在于可以快速评估设计方案、指导实验、优化设计，从而降低产品研发成本和周期。

有限元法是一种将复杂结构分解为若干简单单元的数值分析方法。

通过将结构分解为单元，使用适当的数学方程对其进行描述，然后将它们组合在一起以建立系统的整体方程。

由于有限元法可提供相符的解决方案，因此它被广泛用于模拟真实世界中的物理现象。

它已经成为机械、土木、材料等领域中设计和分析的标准工具。

有限元分析仿真技术的核心是数学建模和计算机模拟。

通常，对于某个实际问题的研究，我们先需要建立一个数学模型，用数学语言描述该问题。

然后，将解析模型转换为数值模型，使用有限元软件分析整个模型，逐一模拟各种载荷条件下的响应情况。

有限元分析仿真技术不仅可以模拟结构和材料的静力分析，还可以进行动力分析、热力学分析、流体分析等。

例如，在航空航天领域，有限元分析仿真技术可以用于机身应力、发动机振动、空气动力学等。

在汽车工业中，有限元分析仿真技术被广泛应用于车身、引擎、底盘等部件的设计和分析。

在建筑工程中，有限元分析仿真技术用于分析建筑物的结构，预测其在地震等自然灾害中的表现。

有限元分析仿真技术的主要应用领域包括工程设计、产品开发、质量控制、故障诊断等方面。

工程师可通过简单的操作，快速构建模型、设置材料特性和加载条件，并对模型进行计算和分析。

这有助于他们快速评估不同设计方案，为未来的实验提供指导，并最终优化产品性能。

在有限元分析仿真技术的发展变化中，云计算技术的应用就是一个重要的趋势。

云计算技术在有限元分析仿真技术中的应用，可以提供更高效的分析解决方案、更广泛的计算资源、以及可视化分析等优势。

通过这种技术的应用，可以加速分析过程，降低使用成本，并提高对设计方案的可靠性判断。

总之，有限元分析仿真技术在工程设计、质量控制、产品研发等领域都起着重要的作用。

钢管混凝土拱桥动力特性的有限元分析

钢管混凝土拱桥动力特性的有限元分析

２． ０ ９℃。该 路段设计 锁定 轨温为 ２ ５℃ ±５℃ 。桥上无缝线 路钢 轨受到列车荷载 、 温度 力 、 制动 力 以及 伸缩 附加力 和挠 曲 附加力 部结构产生较大水平力 ， 同时由于桥梁 下部结构 在其他外 荷载作
的作用 ， 这些力共 同作 用于 梁部再 传至桥 梁下 部结 构 ， 使桥 梁下 ６ 结 语
５ 车桥耦 合动 力分析
真分析报告 ［ ． Ｒ］成都 ： 西南交通大学 ，０ １ ２０ ．
２ 王 平． 河口汉 江特 大桥无缝线路检 算分析报告 ［ ． 老 Ｒ］ 成都 ： 由于该桥旅 客列车最 高设计 时速 １０ｋ ｈ 桥梁 主跨最 大跨 ［ ］ ６ ｍ／ ， 西 南 交通 大 学 ，０ ３ ２０ ． 度 １２ｍ， １ 在相关铁路规范中对单跨超过 ９ 的桥梁在列 车舒适 ６ｍ ３ 余小年 ， 方 志 ， 汪 剑， ． 等 大跨预应 力混凝土连续梁桥的 温 度、 平稳度 、 全性等方面没有具体要 求 ， 对该 桥进行车桥耦 合 ［ ］ 安 故 动力计算分析 。在车桥动力仿真分 析模型 中， 轨道不 平顺采用铁
竖向 满足 满足 满足 满足 横向 满足 满足 满足 满足 优 优 优 优
横， 设计＝１０ｋ ｈ 最高货车行车速度 Ｖ＝ ６ ｍ／ ； １０ｋ ｈ ２ ｍ／ 。最高轨 温 ６ ． １ ４℃ ， 低 轨 温 一１ ． 最 ９ ５℃ ， 间轨 温 中
案和健康诊断评估。
关键词 ： 管混凝 土拱桥 ， 钢 动力特性 ， 限元分析 有 中图分类号 ： ４ ．２ Ｕ４ ８ ２ 钢管混凝 土拱桥 利用 钢管 和混凝 土两种 材料 在受力 过程 中 文献标识码 ： Ａ 桥梁结 构的动力特性是其 动力性能分析 的基本参 数和基础 ，
振型 及阻 尼 比， 取决 于结构 的体 系和构造 形 的相 互作用 ， 既提高 了混 凝土 的抗压 强度 ， 改善 了混 凝土 的塑性 主要包括 自振频率 、 和韧性 ， 又可以避免或延 缓钢 管发生 局部 屈 曲， 而可 以保证其 式 、 从 刚度 、 质量 分布 以及支 承条 件等 。为了深入认识 钢管 混凝土 文中对朝阳市东大桥钢 管混 凝土拱 主桥 的动力 材料性 能的充分 发挥。再 加上 其造型 优美 ， 近十几 年来 ， 大跨度 拱桥 的动力特性 ， 钢管混凝土拱桥在公路 和城市桥梁 中得到 了普遍应 用 ， 跨径超过 特性进行 了有限元模拟分析 。 ２０ｍ的有几十座 ， ０ 使得大跨度拱 桥的动力 分析研 究 日益 显得重 １ 工程 概况

基于有限元分析的桥梁承载力评估

基于有限元分析的桥梁承载力评估

基于有限元分析的桥梁承载力评估在现代交通体系中，桥梁作为重要的基础设施，承担着连接地域、促进经济发展和保障人民出行安全的关键角色。

随着时间的推移、交通流量的增长以及环境因素的影响，桥梁的结构性能可能会逐渐退化，其承载力也可能受到削弱。

因此，准确评估桥梁的承载力对于确保桥梁的安全运营和合理维护具有至关重要的意义。

有限元分析作为一种强大的数值模拟技术，为桥梁承载力评估提供了一种高效、精确的手段。

有限元分析的基本原理是将复杂的结构体离散为有限个单元，并通过节点相互连接。

每个单元具有特定的力学特性，通过对这些单元的分析和组合，可以模拟整个结构体的力学行为。

在桥梁工程中，有限元模型可以包括桥梁的上部结构（如梁、板）、下部结构（如桥墩、桥台）以及基础等部分。

首先，构建桥梁的有限元模型是评估承载力的基础工作。

这需要详细的桥梁设计图纸、材料属性以及几何尺寸等信息。

模型中的单元类型选择应根据桥梁的结构特点和分析需求来确定，常见的单元类型包括梁单元、板单元、实体单元等。

材料属性如弹性模量、泊松比、屈服强度等的准确输入对于分析结果的可靠性至关重要。

在建模过程中，边界条件的设定也是关键环节之一。

例如，桥墩底部可以假定为固定约束，而支座处则根据其实际类型和工作条件设置相应的约束方式。

荷载的施加则需要考虑桥梁所承受的各种工况，包括恒载（如自重）、活载（如车辆荷载）、风载、温度荷载等。

不同荷载的组合方式应符合相关的设计规范和标准。

完成有限元模型的建立后，通过求解方程组可以得到桥梁结构在给定荷载作用下的应力、应变和位移等响应。

应力分布情况可以反映桥梁各部位的受力状态，帮助判断是否存在应力集中或超过材料强度的区域。

应变的大小则与结构的变形能力相关，过大的应变可能意味着结构即将发生破坏。

位移结果可以评估桥梁的整体刚度和稳定性。

通过有限元分析得到的结果，需要与桥梁的设计规范和标准进行对比，以判断其承载力是否满足要求。

如果分析结果显示某些部位的应力或应变超过了允许值，就需要进一步分析原因并采取相应的加固措施。

桥梁结构的动力特性分析与实践案例分析

桥梁结构的动力特性分析与实践案例分析

桥梁结构的动力特性分析与实践案例分析引言作为建筑工程行业的教授和专家，我多年来从事建筑和装修工作，积累了丰富的经验，并在桥梁结构的动力特性方面有着深入的研究。

本文旨在分享我的经验和专业知识，着重探讨桥梁结构的动力特性分析及相关实践案例。

通过深入分析和实践案例的讨论，将为读者提供有价值的参考和指导。

一、桥梁结构的动力特性分析1. 动力特性的定义与重要性桥梁结构的动力特性指的是结构在受到外部加载（如车辆行驶、地震等）或内部反馈（如风荷载等）作用下的振动响应。

了解桥梁结构的动力特性对于评估结构的安全性、预测结构的振动响应以及设计适当的控制措施至关重要。

2. 动力特性的分析与评估方法桥梁结构的动力特性分析通常包括模态分析、频率响应分析和时程分析等方法。

模态分析用于确定桥梁的固有振动模态和频率，频率响应分析用于确定结构在受到外部激励时的振动响应，而时程分析则是模拟结构在实际使用过程中的动力响应。

3. 动力特性分析的输入参数和工具在进行桥梁结构的动力特性分析时，需要准确输入结构的几何形状、材料参数、边界条件和加载情况等参数。

同时，还需要借助一些专业的分析工具和软件，如有限元软件、动力分析软件等，来完成复杂的计算和分析工作。

二、桥梁结构动力特性实践案例分析1. 桥梁结构在地震作用下的动力特性地震是桥梁结构最常见的激励源之一，对桥梁结构的动力特性有着显著的影响。

在实践中，我们通常通过分析地震动力学响应谱、地震时程分析等方法来评估桥梁结构在地震中的动力反应。

以某高速公路桥梁为例，我们利用有限元软件进行模态分析，确定了桥梁主要的振型和固有频率，并结合地震动力学响应谱，得出了结构在不同地震等级下的地震反应。

2. 桥梁结构在风荷载下的动力特性风荷载对桥梁结构的影响同样不可忽视。

在实践中，我们可以通过风洞试验、数值模拟和频率响应分析等方法来研究桥梁在风荷载下的动力特性。

以一座大型斜拉桥为例，我们采用风洞试验和有限元模型，分析了桥梁在各种风速条件下的振动响应和结构的疲劳性能，从而为设计防风措施提供了科学依据。

基于有限元方法的结构动力学分析

基于有限元方法的结构动力学分析

基于有限元方法的结构动力学分析随着现代科技的发展，结构动力学分析成为工程领域中不可或缺的重要环节。

结构动力学分析旨在研究结构在外界荷载作用下的动态响应，以评估其安全性和可靠性。

有限元方法作为一种常用的数值分析方法，在结构动力学分析中具有广泛的应用。

本文将深入探讨基于有限元方法的结构动力学分析的原理和应用。

一、有限元方法简介有限元方法是一种通过将复杂连续体分割成若干有限个简单元素，然后在每个单元上建立适当的数学模型，进而建立总体的数学模型和求解方法的数值分析方法。

有限元方法在数学模型中引入适当的近似，以求解真实问题的近似解。

其基本思想是将连续体离散化成若干个有限个形状简单、性质相同的基本单元，再根据相邻两个基本单元之间的相容条件，将基本单元联系在一起，组成复杂的结构体系。

二、结构动力学分析方法1. 模态分析方法模态分析是结构动力学中常用的分析方法之一。

它通过求解结构的特征值和特征向量，得到结构在固有频率下的振型和振动模态，从而揭示结构动力特性。

模态分析在设计中起到了重要的作用，能够帮助工程师判断结构的固有频率和振型是否满足要求。

2. 静力分析方法静力分析是结构动力学分析的基础，它用于求解结构在静力荷载作用下的应力和位移。

通过静力分析，可以评估结构的强度和稳定性，进而进行设计和优化。

3. 动力响应分析方法动力响应分析是结构动力学分析的核心内容，主要研究结构在外界动力荷载作用下的响应情况。

这种分析方法可以帮助工程师评估结构的动力性能，如位移、加速度和应力等。

三、有限元方法在结构动力学中的应用有限元方法在结构动力学分析中的应用广泛，可以模拟各种结构的动态响应。

例如，有限元方法可以用于分析建筑物在地震作用下的响应，以评估结构的抗震性能。

此外，有限元方法还可以用于模拟机械设备、桥梁和航天器等工程结构在振动荷载下的响应。

在使用有限元方法进行结构动力学分析时，需要注意选择适当的数学模型和边界条件，并合理选择有限元单元的类型和尺寸。

桥梁有限元仿真分析计算

桥梁有限元仿真分析计算
广泛的适用领域 （1）、钢筋混凝土桥梁 : 板型桥梁、刚架桥梁、预应力桥梁 （2）、结合桥梁 : 钢箱型桥梁、梁板桥梁 （3）、预应力混凝土箱型桥梁施工过程 : 悬臂法、顶推法、移动支 架法、满堂支架法 （4）大跨度桥梁 : 悬索桥、斜拉桥、拱桥 （5）大体积混凝土的水化热分析 : 预应力钢筋混凝土箱型桥梁、墩 台、基础、防波堤 （6）地下结构: 地铁、通信电缆管道、上下水处理设施、隧道 （7）工业建筑: 水塔、压力容器、电力输送塔、发电厂
ANSYS GUI中六个窗口的总体功能
输入
显示提示信息，输入ANSYS命令，所 有输入的命令将在此窗口显示。
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包含例如文件管理、选择、显 示控制、参数设置等功能.
主菜单 包含ANSYS 的主要功能 ，分为前处 理、求解、 后处理等。
输出
显示软件的文本 输出。通常在其 他窗口后面，需 要查看时可提到 前面2。012/5/13
（4）单元特性定义 有限元单元中的每一个单元除了表现出一定的外部形状外，还 应具备一组计算所需的内部特征参数，这些参数用来定义结构材 料的性能、描述单元本身的物理特征和其他辅助几何特征等.
（5）网格划分 网格划分是建立有限元模型的中心工作，模型的合理性很大程
度上可以通过所划分的网格形式反映出来。目前广泛采用自动或 半自动网格划分方法，如在Ansys中采用的SmartSize网格划分方 法就是自动划分方法。
2、建立有限元模型的一般过程 有限元分析中建模过程有下面7个步骤： （1）分析问题定义 在进行有限元分析之前，首先应对结果的形状、尺寸、工况条件等进
行仔细分析，只有正确掌握了分析结构的具体特征才能建立合理的几何 模型。
总的来说，要定义一个有限元分析问题时，应明确以下几点： a）结构类型；b）分析类型；c）分析内容；d）计算精度要求；e） 模型规模；f）计算数据的大致规律

《2024年基于多体动力学和有限元法的机车车体结构疲劳仿真研究》范文

《2024年基于多体动力学和有限元法的机车车体结构疲劳仿真研究》范文

《基于多体动力学和有限元法的机车车体结构疲劳仿真研究》篇一一、引言随着铁路运输的快速发展，机车车体结构的性能与安全越来越受到人们的关注。

在机车运行过程中，车体结构经常承受各种复杂的外力作用，导致其出现疲劳损伤甚至破坏。

因此，对机车车体结构进行疲劳仿真研究，预测其在使用过程中的性能变化，具有重要的工程应用价值。

本文基于多体动力学和有限元法，对机车车体结构进行疲劳仿真研究，旨在为机车车体的设计、制造和使用提供理论依据。

二、多体动力学在机车车体结构分析中的应用多体动力学是一种研究多体系统运动规律的方法，适用于描述机车车体等复杂机械系统的运动。

在机车车体结构分析中，多体动力学主要用于建立车体的运动学和动力学模型，分析车体在运行过程中的动态响应。

通过多体动力学分析，可以获得车体在各种工况下的应力、应变等关键参数，为后续的疲劳仿真提供基础数据。

三、有限元法在机车车体结构疲劳分析中的应用有限元法是一种有效的数值分析方法，适用于解决复杂的工程问题。

在机车车体结构疲劳分析中，有限元法主要用于建立车体的有限元模型，对车体进行应力、应变等参数的精确计算。

通过有限元法，可以获得车体在各种工况下的疲劳损伤情况，预测车体的使用寿命。

四、基于多体动力学和有限元法的机车车体结构疲劳仿真研究本研究采用多体动力学和有限元法相结合的方法，对机车车体结构进行疲劳仿真研究。

首先，建立机车车体的多体动力学模型，分析车体在各种工况下的动态响应。

然后，根据多体动力学分析结果，建立车体的有限元模型，进行应力、应变等参数的精确计算。

最后，利用疲劳分析方法，预测车体的使用寿命和疲劳损伤情况。

在仿真过程中，我们采用了高精度的材料模型和接触模型，以更真实地反映机车车体在实际运行过程中的受力情况。

同时，我们还考虑了多种不同的工况和运行环境，以全面评估机车车体的性能和安全性。

五、结论通过基于多体动力学和有限元法的机车车体结构疲劳仿真研究，我们获得了以下结论：1. 多体动力学和有限元法相结合的方法可以有效地对机车车体结构进行疲劳仿真分析，为机车车体的设计、制造和使用提供理论依据。

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基于桥梁结构动力特性评估的有限元仿真研究摘要：以坐落在俄罗斯符拉迪沃斯托克市人行天桥为例，利用笔算和有限元建模的方法对人行天桥进行动力特性计算，对比结果发现以笔算的形式已经无法满足对结构较复杂的中型桥梁的设计要求，所以在设计较为复杂的中型桥梁时采用有限元仿真的方法是重要的和非常有效手段之一，其建模与分析方法对设计人员具有一定的参考价值。

关键词：有限元模型；动力参数；自振周期；共振abstract: based on footbridge constructed in vladivostok of russia, the dynamic characteristics of footbridge are studied in this paper. the dynamic characteristics are studied by method of written calculation and finite –element model. compared the results written calculation in from has been unable to meet the design of requirement for the structures of more complex. so construction finite –element model is effective and important method. the result of this paper has certain theoretical meaning and application value in engineering practice.key words：finite-element model;dynamic characteristics;period of vibrate;period ofvibrate;resonance中图分类号： tl501+.3 文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2013）0引言在现代的桥梁设计领域中，有限元仿真的方法已经被广泛运用。

设计人员在设计大型复杂的桥梁结构时都会采用方便的有限元软件进行对桥梁结构的模拟仿真工作，得到准确合理的计算结果。

然而大多数设计人员经常会忽略中小跨度的桥梁结构的复杂性，这也导致了在桥梁设计中产生了大的计算“误差”或“错误”，致使结构形式不合理，强度不够和耐久度不足的情况屡见不鲜。

严重的设计缺陷很有可能不符合设计规范，甚至危及到人员安全，桥梁结构的安全性和可靠性难以得到保证，同时人民生命财产也随之受到损害。

如俄罗斯符拉迪沃斯托克市的42.6m人行天桥的设计因为没有考虑到人行天桥的承重结构的细节对整个桥梁的动力特性的影响，而导致在行人通过的过程中有强烈振感，最后关闭天桥。

通过此工程实例复查的计算方法和结果，找出设计缺陷，并证明了有限元仿真对桥梁工程的必要性。

1 结构简介机场高速公路天桥采用全长42.6m的轻质正交异性板钢梁，计算长度为42.0m。

采用俄罗斯国家标准gost6713-91的10hsnd钢材型号。

结构设有两主梁，梁高1232mm，腹板厚14mm，下翼缘板截面为420x20mm。

正交异性板宽3536mm，板厚12mm，板下设置9个纵向钢肋，钢肋高180mm，厚12mm。

两主梁间设置12mm厚的横隔板，延主梁纵向布局形式为1750+11x3500+1750mm。

桥梁采用橡胶支座，型号为30x40x7.8–1.0，桥面净宽3000mm，桥面铺设50mm 沥青混凝土和2.5mm“poly p200”防水层，桥梁顶部设置钢骨架及“danpalon”硬塑风挡[1]。

如图1所示：图1 薄壁轻质桥梁结构2计算实例对桥梁动力特性的评估主要利用动力参数视为对动力特性的评价指标，根据规范中的特定范围，与计算值和规范理论值相对比，得出相应的结论。

自振频率与振动周期就是用来评价人行天桥的重要参数，为了避免“共振现象”出现，保证桥梁结构的可靠性，安全性，同时令行人感到舒适的重要手段就是保证动力参数符合设计规范。

然而桥梁结构动力特性评估的传统方法一般是把桥梁模型视为“杆”系统模型，这种模型是设计人员最常用非常简便的力学模型。

虽然模型结构简单，计算方便，但计算结果时常与实际情况不符，其扮演的“角色”也只能是辅助估算近似的结果。

主要原因是杆系模型无法真实模拟出结构所有的细节及真实条件，最终导致结果误差较大。

以下为计算实例，钢桥横截面尺寸如图2：图2 钢桥横截面尺寸根据结构截面尺寸可以得知惯性矩,计算跨度l=42m, 弹性模量,质量m=1599kg/m, 常用的杆系统模型如图3所示：图3 “集中质量法”杆系统模型由公式（3）可以得到竖向振动圆频率：(3)以此推到出竖向振动周期和自振频率为：，f = 1/t = 1.685 1/s根据俄罗斯桥梁设计规范snip 2.05.03-84*[2]的人行天桥竖向自振周期的范围不应进入0.45s – 0.60s以内；水平方向的振动周期不应进入0.90s – 1.20s以内，而对频率没有做特定要求，所以实测竖向振动的结果符合设计规范。

3基于lira 9.2的有限元仿真实现3.1钢桥基本结构的有限元模型的初步方案采用俄罗斯与乌克兰共同研发的有限元软件“lira – 9.2”建立有限元模型，并计算全桥体系的动力特性[3]。

钢梁部分主要采用空间板壳单元模拟，板壳基本以矩形为主，为了更准确得到计算结果，长宽约等于0.3m，近似于正方形。

钢桥结构弹性模量取es=2.1x107 ton/m2, 泊松比为v=0.3。

根据数据初步建立有限元模型方案1，如图所示：图4有限元模型方案1（考虑钢桥基本结构）有限元模型方案1考虑钢桥的基本结构建立而成，其原始数据与笔算数据完全相同，支座形式采用的也是传统的钢支座形式，一端为固定支座另一端为活动支座。

同时沥青混凝土和围栏考虑成荷载的形式。

有限元模型由44660节点和8926个单元组成，计算结果和精度基本可以得到满足。

计算结果：竖向振动周期为t1=0.623 s，自振频率为f1=1.605 1/s，与笔算结果基本吻合。

但是此模型并没有完全考虑到所有结构细节，其中主要包括混凝土，硬塑风挡和钢骨架等结构，所以需要进一步的优化模拟。

3.2根据结构细节对钢桥的优化方案有限元模型方案2，在原模型方案1中根据实际情况在模型上加铺50 mm厚沥青混凝土，弹性模量为e=1.6x103mpa，柏松比μ=0.3 ，体积自重p=22.563kn/m3 。

沥青混凝土利用空间实体单元模拟，并考虑成承重结构，围栏考虑成荷载形式。

模型2如图5所示：图5 有限元模型方案2模型3，基于模型2，考虑到实际的支撑条件建立而成。

将支座形式更改为橡胶支座形式。

橡胶支座型号为30x40x7.8[4][5]，竖向弹性刚度为cs=6.725x104 ton/m，横向及纵向弹性刚度为ch=360ton/m；利用杆系模拟橡胶支座，模型如图6所示：图6 有限元模型方案3模型4，基于模型3，考虑到风挡钢骨架的抗弯强度为,, 抗压强度为ea=21500 ton/m；，模型如图7所示：图7 有限元模型方案4模型5，基于模型4，补充了硬塑风挡结构“danpalon”弹性模量选取ed=5000 ton/m2, 泊松比，厚度为h=3 mm；可以称为完整的最优化结构，模型5如图8所示：图8 有限元模型方案5 （最优化方案）3.3 有限元仿真的结果与分析有限元仿真模型的5个方案，分不同情况对模型进行了一定的优化处理。

根据计算结果分析，初始模型与公式（3）推导出的结果基本一致，而最优化模型与初始模型的竖向自振周期值相差0.057s，竖向自振频率值相差0.162 1/s。

同时分别对影响因素进行了分析，并判断了影响率，结果如表1所示：表1 有限元仿真的计算结果根据表1的计算结果可以了解到，此桥梁结构竖向自振周期和频率的影响因素的效果是比较明显的，结果表明，沥青混凝土铺装层的影响率达到了5%以上，其原因是沥青混凝土铺装层考虑成承重结构后与钢梁一起工作，加大了梁体的刚度，同时减少了振动周期，也增大了振动频率。

橡胶支座的桥梁振动也有明显的作用，虽然对竖向振动影响率较小，但它的自由度明显改变了桥梁振动的形态。

风挡钢骨架与硬塑材料的风挡板对桥梁的振动也有一定的影响，由于人行天桥的跨度较大，材质较轻，所以风挡与钢骨架结构也起到了承重的作用，刚度增大提高了自振频率，使自振周期有所改变。

根据俄罗斯桥梁设计规范snip 2.05.03-84*[2]的人行天桥竖向自振周期的范围应避开可能出现0.45s – 0.60s的“共振区间”，在这次最优化有限元模型5的仿真结果t=0.566 s 无法得到满足，所以人行天桥在有行人通过的过程中有强烈的振动感觉，这是明显的设计缺陷。

4 结语1.理论计算笔算形式的竖向自振周期值与有限元模型的初步形式的结果基本吻合，但与最优化模型相比误差较大，这说明笔算的形式只能在结构较为简单的情况下完成基本的设计任务，在这种情况下有限元模型仿真与理论计算可以作为互相检验准确率的基本方法。

但当结构形式较为复杂时，建立有限元模型在桥梁工程设计中是非常必要的。

2.经过有限元模型的逐一优化，发现每个可能承重的结构细节对整个桥梁的动力特性具有一定的影响，从有限元仿真的数值分析试验的实例可以看出，在桥梁设计中，建立有限元模型需要仔细考虑结构的细节，这样才能保证桥梁结构的强度，并提高耐久度，完善设计。

3.通过有限元分析的结果可以了解到，对于人行天桥来说，沥青混凝土铺装层可能会产生较大的影响，而橡胶支座对动力特性的影响相对较小，包括风挡与钢骨架结构这些影响因素使计算结果无法达到设计要求。

所以桥梁设计人员在设计人行天桥时应吸取经验，不应只盲目考虑结构材料的强度，应对天桥“质量“和”刚度“加以考虑，避免产生“共振“现象及“剧烈振动”现象出现。

其建模方法及计算结果对桥梁设计人员具有一定的参考价值。

参考文献：[1] belutsky i.y., zhao jian., tomilov s.n., grishin a.i., hunters a.d., assessment of dynamic parameters of the span pedestrian bridge to the pc 32 to 156 properties per: reconstruction of airport road “knevichi” - sanatorium in the area of highway m-60 “ussuri”khabarovsk - vladivostok between km 747-750. report on r & d № 06/12.[2] snip 2.05.03 – 84* bridge and tubes ministry of regional development russian federation/moscow. 2011 – 399 p.[3] i.u. belutsky, zhao jian. the account of real support conditions of spans in the construction of their finite –element model [j]// herald esstu 2012. 192 - 197 p.[4].defshovroch products ltd. “defshovroch.” - m, ltddefshovroch, -30 p.[5].vsn 86-83 instructions for the design and installation of polymer bearings of bridges / min of transport construction of the ussr: transport, 1983, -30 p.作者简介：作者简介：王冠，男，1985年出生，硕士研究生，主要从事公路与桥梁方向研究。