基于ANSYS 的连续刚构桥分析（操作篇）

目 录

一、工程背景…………………………………………………………1 二、工程模型…………………………………………………………1 三、ANSYS分析………………………………………………………2 (一)前处理………………………………………………………2 (1)定义单元类型……………………………………………2

(2)定义材料属性……………………………………………3 (3)建立工程简化模型………………………………………3 (4)有限元网格划分…………………………………………5 (二)模态分析……………………………………………………5 (1)选择求解类型……………………………………………5 (2)建立边界条件……………………………………………6 (3)输出设置…………………………………………………6 (4)求解………………………………………………………6 (5)读取结果…………………………………………………6 (6)结果分析…………………………………………………8 (三)结构试验载荷分析…………………………………………8 (1)第二跨跨中模拟车载分析………………………………8 (2)边跨跨中模拟车载分析…………………………………9

四、结果分析与强度校核……………………………………………10 (一)结果分析……………………………………………………10 (二)简单强度校核………………………………………………10 参考文献…………………………………………………………………11

连续刚构桥分析

一、工程背景：

随着我国经济的发展，对交通运输的要求也不断提高；高速路，高铁线等遍布全国，这就免不了要架桥修路。截至2014年年底，我国公路桥梁总数已达75.71万座，4257.89万延米i。进百万的桥梁屹立在我国交通线上，其安全便是头等大事。随着交通运输线的再扩大，连续刚构桥跨越能力大，施工难度小，行车舒顺，养护简便，造价较低等优点将被广泛应用。

二、工程模型：

现有某预应力混凝土连续刚构桥，桥梁全长为184m，宽13m，其中车行道宽11.5m，两侧防撞栏杆各0.75m主梁采用C50混凝土。桥梁设计载荷为公路——?级。

图2-1桥梁侧立面图

上部结构为48m+88m+48m三跨预应力混凝土边界面连续箱梁。箱梁为单箱双室箱形截面，箱梁根部高5m，中跨梁高2.2m，边跨梁端高2.2m。箱梁顶板宽12.7m,底板宽8.7m,翼缘板悬臂长2.0m，箱梁高度从距墩中心3.0m处到跨中合龙段处按二次抛物线变化。0号至3号块长3m（4x3m)，4、5号块长3.5m(2x3.5m)，6号块到合龙段长4m(6x4m)，合龙段长2m。边跨端部设1.5m横隔板，墩顶0号块设两道厚1.2m横隔板。0号块范围内箱梁底板厚度为0.90m，1号块范围内底板厚度由0.90m线性变化到0.557m，2号块到合龙段范围内底板厚度由0.557m线性变化到0.3m。全桥顶板厚度为0.3m。0到5号块范围内腹板厚度为0.6m，

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6至7号块范围内腹板厚度由0.60m线性变化到0.40m，8号块到合龙段范围内夫板厚度为0.4m。

下部结构桥采用C50混凝土双薄壁墩，横向宽8.7m，厚1.2m，高25m双壁间设系梁，下设10mX10m矩形承台，厚3.0m。ii

图2-2主梁纵抛面图

图2-3 箱梁截面图

三、ANSYS分析： （一）前处理 (1)定义单元类型

Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete... 选择Solid45单元；

(2)定义材料属性

Main Menu→Material Props→Material Models... 依次选择Structural→Linear→Elastic→Isotropic建立材料模型C50混凝土的

EX=3.45e10;PRXY=0.2;再打开Structural→Density设置C50混凝土的密度Density=2600。iii

（3）建立工程简化模型 建立0号块：

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Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→In Active CS...在对话框中输入0号块半截面的关键点坐标1(0,0,0); 2(0,0,12.7/2);3（0，-0.3，12.7/2);4(0,-0.3,12.7/2-2);

5(0,-0.3,12.7/2-2-0.6);6(0,-0.3,0.3)；7(0,-5,0)；8(0,-5,4.35)；9(0,-5+0.9,0.3)；10(0,-5+0.9,4.35-0.6)

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Lines→↗Straight Line 顺次连接关键点1,2,3,4,7,8,1;6,7,9,10,6；

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→↗Line Fillet分别选中箱梁内部四个四个直角需要倒角的直线以0.3的半径倒圆角；并在翼缘板根部以0.1的半径倒圆角，再连接翼缘边线下点与鱼倒圆角的下点，使翼缘板呈一定倾角，再次在翼缘板根部以0.2的半径倒圆角。

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→↗By Lines分别拾取箱梁截面的内外轮廓线建立两个平面。

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→↗Areas，先拾取面积大的平面Ok后拾取另一平面最后确定，到此建立了0号块半截面。

打开工作平面并激活工作平面，打开工作平面助手(Offset WP)将工作平面移动到x=-3处。

重复上述建模过程，建立0号块另一截面，Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Lines→↗Straight Line依次连接对应节点；Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→↗By Lines依次建立0号块各个面。

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→volunmes→Arbitrary→↗By Areas点击Pick All建立0号块。

建立主梁底面：

用工作平面助手将工作平面移动到11号块便截底线中心（x=-33-3-1,y=-2.2，z=0);

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→In Active CS...在对话框中输入主梁中心底线关键点坐标(x=x+4,5@4,2@3.5,3@3;

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y=-(5-2.2)*x*x/4/4;z=0)。

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Splines→↗Splines thru KPs,依次连接各点。

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Copy→↗Lines复制主梁底面中心线到边线位置（z=4.35）。

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Lines→↗Straight Line连接11号块截面底线。

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→↗By Lines建立主梁底面。

建立1号块：

将工作平面移动到整体坐标系，再移动到1号块另一截面（x=-6),将工作平面绕Y轴旋转90度。

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Divide→↗Area by WrkPlane,拾取主梁底面，分离出1号块底面。

Utility Menu→Select→Entities......用By Location→Z coordinates（min=0,max=3)选出1号块范围内的点、线、面。

仿照建立0号块的过程建立1号块； 仿照建立1号块的过程建立其余箱梁块。 建立桥墩：

将工作平面移动到0号块底面中心角点(方向与整体坐标系一致)；在0号块底面建立1.2x4.35的矩形面；Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Extrude→Areas→↗By XYZ Offset，将所建立的矩形向Y轴负方向拉伸25m（y=-25）。

将工作平面移动到桥墩右边面边线中点，Main Menu→Preprocessor→Modeling→Volumes→Block→By Dimensions，建立一个2.8x2x4.35m^3的矩形块系梁。

将工作平面移动到桥墩底面角点，建立5x5x3m^3的矩形块承台。 在需要倒角处建立倒角平面，并由面围成体。 建立1/4桥模型：

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