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《天津大学》 2005年
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桥梁建设中有限单元法应用的研究

刘祥君  
【摘要】:随着桥梁建设事业的快速发展,新型桥梁形式不断涌现、旧有桥梁加固维修繁重任务和桥梁健康监测新兴技术的出现,使桥梁结构的有限元计算在桥梁建设中将发挥更重要的作用。新型桥梁的力学性能需要设计师们用有限元方法去分析计算;旧桥承载能力的评估需要有限元模拟加载试验进行检算;桥梁的健康监测需要有限元时程跟踪模拟计算等等。桥梁结构有限元计算中,计算模型的简化、单元网格划分、荷载的简化及形式、边界条件的模拟等等,对计算精度起着至关重要的作用。 本文使用有限单元法对几种不同桥型结构进行了数值分析讨论,并与相应的实际桥梁静载试验结果进行比较,得到了一些有重要参考价值的结果,为今后的设计、有限元模拟简化和施工提供指导。 首先,本文对平面曲线梁桥有限元计算进行研究。对曲线梁桥计算精度影响较大的支座简化、荷载加载形式简化、单元类型的选取以及材料参数的给定等组成六种简化模型,对不同的简化模型进行计算,并与一座实际平面曲线梁桥的加载试验结果进行比较,从中得到了适合平面曲线梁桥有限元简化的最优模型。在此基础上又对支座对主梁平面扭转问题进行了深入研究。 其次,本文使用多种软件相结合的方法,实现了宽箱梁实腹段纵截面弯矩计算,解决了实际工程计算中遇到的问题。提高工作的效率、缩短工作时间、弥补各种软件的不足。 再次,本文针对新建大型立交桥某一三跨连续梁桥在一横断面上的顶升进行了有限元模拟计算,为桥梁的安全顶升提供依据,有限元模拟计算结果与实际顶升监测数据两者是比较接近的。并从计算结果中发现此箱型梁的剪力滞效应比较明显,本文给出各截面的剪力滞系数并进行对比。 最后,本文针对现代斜拉桥,选用了两种单元类型分别模拟斜拉索,并对斜拉桥进行全桥有限元分析。经与某一实际斜拉桥成桥静载试验测试结果对比,得到斜拉桥在车载作用下非线性特征、斜拉索在车载加载过程中的变化规律和在ANSYS中使用不同单元模拟斜拉索的模拟效果,以指导今后的斜拉索的模拟。 通过大量有限元计算分析,并与实际桥梁加载试验测试结果比较,对探讨有限单元法在桥梁模拟计算、深入了解桥梁结构的受力特征和提高ANSYS等有限元计算精度有相当重要的价值。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:U441.5

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【参考文献】
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