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预应力砼箱梁三维实体单元分析前处理程序开发与应用

梁柱  
【摘要】:预应力混凝土箱梁广泛应用于简支梁、悬臂梁、连续梁、连续刚构、斜拉桥等各种桥梁结构中。在偏心荷载的作用下,预应力混凝土箱梁结构的受力状况复杂,再加上双向甚至三向预应力的使用,表现为明显的空间效应,现有的平面分析程序已很难反映桥梁的实际受力情况。采用通用有限元程序可对箱梁进行空间分析,但是建模过程复杂,特别是很难考虑预应力效应。本文针对上述用三维实体单元模型分析箱梁时遇到的问题,编制有限元分析前处理程序,快速生成各种类型的箱梁模型,并对三向预应力效应进行模拟。程序生成的结果文件可直接导入通用有限元程序ANSYS中进行计算和后处理分析。最后以一个单箱单室箱梁为例,用编制的程序进行分析。 研究快速建立箱梁三维实体单元模型的方法,实现箱梁横向、纵向的网格划分的可控性,利用程序自动生成形状规则、可控、准确的三维实体单元模型。编制生成三维实体单元箱梁模型的程序,该程序可生成的箱梁类型包括等截面箱梁、变截面箱梁;单箱单室、单箱双室、单箱多室箱梁;直、斜、弯箱梁桥。 对三维实体单元模型中如何正确描述空间预应力钢索的几何形态、如何考虑预应力损失及如何模拟预应力作用进行研究,提出相关的计算方法,编制了描述纵向、横向、竖向三向预应力效应的程序。 以一个单箱单室预应力混凝土箱梁为实例,研究箱梁在预应力作用下的效应,分析纵向预应力作用下箱梁纵向正应力分布情况,以及横向和竖向预应力对箱梁纵向正应力和主应力的影响。完成了平面有限元程序所不能做到的工作。


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