基于损伤梁桥在控制荷载作用下的有限元分析
桥梁的有限元分析
基于有限元模式下的桥梁结构分析前言有限元法（finite element method）是一种高效能、常用的计算方法。
有限元法在早期是以变分原理为基础发展起来的，所以它广泛地应用于以拉普拉斯方程和泊松方程所描述的各类物理场中（这类场与泛函的极值问题有着紧密的联系）。
自从1969年以来，某些学者在流体力学中应用加权余数法中的迦辽金法（Galerki n）或最小二乘法等同样获得了有限元方程，因而有限元法可应用于以任何微分方程所描述的各类物理场中，而不再要求这类物理场和泛函的极值问题有所联系。
基本思想：由解给定的泊松方程化为求解泛函的极值问题。
关键词结构划分分割单元分析一有限元运用原理将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数，近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值插值函数来表达。
从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。
二有限元运用步骤步骤1:剖分：将待解区域进行分割，离散成有限个元素的集合•元素（单元）的形状原则上是任意的.二维问题一般采用三角形单元或矩形单元，三维空间可采用四面体或多面体等•每个单元的顶点称为节点（或结点）步骤2:单元分析：进行分片插值，即将分割单元中任意点的未知函数用该分割单元中形状函数及离散网格点上的函数值展开，即建立一个线性插值函数步骤3:求解近似变分方程用有限个单元将连续体离散化，通过对有限个单元作分片插值求解各种力学、物理问题的一种数值方法。
有限元法把连续体离散成有限个单元：杆系结构的单元是每一个杆件；连续体的单元是各种形状（如三角形、四边形、六面体等）的单元体。
每个单元的场函数是只包含有限个待定节点参量的简单场函数，这些单元场函数的集合就能近似代表整个连续体的场函数。
根据能量方程或加权残量方程可建立有限个待定参量的代数方程组，求解此离散方程组就得到有限元法的数值解。
有限元法已被用于求解线性和非线性问题，并建立了各种有限元模型，如协调、不协调、混合、杂交、拟协调元等。
基于有限元方法的桥梁结构疲劳寿命分析及评估研究
基于有限元方法的桥梁结构疲劳寿命分析及评估研究摘要：本文旨在研究基于有限元方法的桥梁结构疲劳寿命分析及评估。
疲劳是桥梁结构中的重要问题，可能导致严重的安全问题。
为了提高桥梁结构的安全性和可靠性，我们将深入研究有限元方法在疲劳寿命分析中的应用。
本文将分为三个主要方面来探讨这一问题。
关键词：桥梁结构、有限元方法、疲劳寿命分析、安全性、可靠性引言：桥梁是现代社会中不可或缺的基础设施之一，它们承载着车辆和行人的重要交通流量。
然而，桥梁结构的长期使用和受力环境可能导致疲劳损伤，这是导致桥梁损坏的主要因素之一。
为了确保桥梁的安全性和可靠性，我们需要深入研究桥梁结构的疲劳行为。
有限元方法是一种广泛应用于工程领域的数值分析技术，它可以用来模拟和分析桥梁结构的疲劳性能。
本研究旨在探讨基于有限元方法的桥梁结构疲劳寿命分析及评估，以提供更好的桥梁设计和维护指导。
1. 有限元模型的建立1.1 桥梁结构的几何建模在进行基于有限元方法的桥梁结构疲劳寿命分析和评估之前，首要任务是建立准确的有限元模型，该模型必须准确地反映出桥梁的几何形状。
几何建模是整个有限元分析的基础，其准确性直接影响到后续分析的可信度和精确性。
（1）几何建模的第一步是获取桥梁结构的详细几何信息，包括桥梁的长度、宽度、高度、支座位置、跨度等关键参数。
这些参数必须以数字化的方式进行测量和记录，通常使用激光测量仪、全站仪或三维扫描技术来获取高精度的几何数据。
这些数据作为几何模型的输入，为后续有限元模拟提供了可靠的基础。
[1]（2）接下来，我们需要将桥梁的几何形状转化为有限元模型中的有限元网格。
这一步通常涉及到网格划分技术，其中桥梁结构被分解为许多小的有限元单元，如三角形或四边形。
这些单元的组合形成了整个结构的有限元网格。
合适的网格划分对于模拟复杂结构的行为至关重要，因为它直接影响到分析的精确性和计算的效率。
（3）几何建模还需要考虑桥梁结构中的各种细节，如横梁、支座、支撑结构等。
有限元分析在桥梁检测中的应用
有限元分析在桥梁检测中的应用摘要：为了避免在桥梁进行荷载实验时，由于加载车辆可能对桥梁造成损伤以及可能出现多余的布载情况的产生，采用有限元分析的方法建模，进而模拟各个分级加载的过程，对加载车辆的加载顺序和数量进行优化，导出加载车辆位置的图形，保证加载过程的安全。
关键词：桥梁检测；有限元分析；加载顺序；APPLICATION OF FINITE ELEMENT ANALYSIS INTHE BRIDGE TESTINGABSTRACT: In order to avoid load test in the bridge, the finite element analysis method is used to model the load sequence and number of vehicles, and the load sequence and number of vehicles are optimized.KEY WORDS: bridge testing;finite element analysis;loading sequence1 引言道路是一个影响国家经济发展，人民生活幸福甚至国防安全的重要因素，而桥梁在其中所起到的重要作用是不言而喻的。
由于我国的实际情况，尤其对于中西部的山区来说桥梁的的安全畅通尤为重要。
而随着国家经济的发展和西部大开发战略的实施，这必将会增加现有桥梁的上的车辆密度，并且同行车辆的载重也有逐渐增加的趋势，这些情况的产生都会对现有的桥梁的安全和稳定造成重大的隐患。
这就要求对于桥梁的定期的检测有着更高的要求。
目前，桥梁检测的工作中暴露主要的问题是，对某区域内的桥梁进行荷载试验时工作量较大，所需加载车辆的数量多，并且荷载试验之前无法对移动的加载车辆对桥梁的影响进行有效的掌控。
采用有限元法的软件对桥梁进行建模，计算所需要的加载车辆的数量，并对加载车辆在桥梁行进的整个过程中出现的最不利情况进行判断是否会危害到桥梁的安全。
桥梁损伤诊断中曲率模态理论的有限元分析
桥梁损伤诊断中曲率模态理论的有限元分析
宋固全;方水平;张纯
【期刊名称】《南昌大学学报（工科版）》
【年(卷),期】2008(030)001
【摘要】目前桥梁损伤诊断的曲率模态理论一般采用简单的等直梁或杆等简化模型,与桥梁的实际情况有较大差别.针对某高速公路桥梁利用三维实体单元,建立有限元损伤模型,计算了多种损伤工况下的桥梁曲率模态,结果显示低阶曲率模态和曲率模态差对损伤位置和损伤程度敏感.但损伤位置接近振型节点或距测点较远,则敏感度降低.
【总页数】5页(P95-99)
【作者】宋固全;方水平;张纯
【作者单位】南昌大学,建筑工程学院,江西,南昌,330031;南昌大学,建筑工程学院,江西,南昌,330031;南昌大学,建筑工程学院,江西,南昌,330031
【正文语种】中文
【中图分类】U447
【相关文献】
1.基于曲率模态理论研究桥梁损伤诊断的有限元分析 [J], 涂胜;吴加权;马琨
2.曲率模态理论在桥梁损伤诊断中的有限元分析 [J], 吴波;方水平;肖林朵
3.曲率模态小波分析在桥梁损伤检测中的应用 [J], 丁科
4.曲率模态理论在桥梁损伤诊断中的应用研究 [J], 方水平;刘炯;吴浪
5.BP神经网络和曲率模态理论在桥梁损伤识别中的应用 [J], 包龙生;曹悦;赵宁;孟宪彪;张筱薇
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利用有限元分析方法控制桥梁施工
利用有限元分析方法控制桥梁施工随着计算机技术的迅速发展与普及，有限元分析方法已成为一种解决工程实际问题最有效的数值方法。
有限元分析方法的本质就是把无限多个自由度的连续体，理想化为通俗易懂的有限多个自由度的单元集合体，类似于数学中分析一些简单的集合问题，通过有限元分析方法，对每一个集合单元进行近似值的求解。
本文通过研究有限元分析方法的基本原理，通过一系列的桥梁施工工程计算方法，合理结合有限元分析方法提出科学的桥梁施工手段，对桥梁工程的施工过程进行反复的评价、计算，从而直接地控制好桥梁施工的各个需要解决的问题。
通过利用有限元分析方法，计算出桥梁工程施工的数值，能够控制好桥梁结构、形状等方面面临的问题。
标签：有限元分析方法；控制；桥梁施工1 有限元分析方法的基本原理有限元分析方法会运用到有限元分析模型，它是真实系统理想化的数学抽象。
利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟，利用有限元分析方法说白了就是去分析一些简单的单元集合，从而计算出一些力的近似值对桥梁工程数据进行求解。
有限元分析方法在具体推导运算过程中，从单元本身特点进行研究，广泛采用了矩阵方法，不考虑微分方程。
因此有限元分析方法最初也被称为矩阵近似方法，它的理论基础简明，物理概念清晰，应用于航空器的结构强度计算。
有限元分析方法能够把形状不同、性质不同的单元组集起来求解，具有灵活性和适用性，并由于其方便性、实用性和有效性，应用范围极为广泛。
它不仅能成功地处理如应力分析中的非均匀材料，且可在不同的水平上建立起对该法的理解。
各向异性材料、非线性应力、应变以及复杂的边界条件等问题也都引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。
有限元法将函数定义在简单几何形状（如二维问题中的三角形或任意四边形）的单元域上（分片函数），特别适用于求解由不同构件组合的结构，可以取相邻单元应力的平均值作为此两个单元合成的较大四边形单元形心处的应力。
由于应力近似解总是在精确解上下振荡，且不考虑整个定义域的复杂边界条件，还能成功地用来求解如热传导、流体力学及电磁场领域的许多问题。
利用有限元法的挠度影响线评定桥梁损伤
Ｆｅｄ ｆｃｎｅ ｍｔ ｒ ｒｎ ｉ ｃ ａ ｕ ｉ ｏＳ ｅ Ａ ｅ ｓ
２１年Ｏ月 ００ ８
利用有 限元法 的挠度影 响线评定桥 梁损伤
郭 训 如
（ 河南省濮 阳市农村公路管理处 ，河南 濮阳 ４７０ ） ５ ０ ０
摘 要 ：文章针对桥梁结构损伤识别 ，提 出运 用挠度影响线进行桥梁结构损伤识别的方 法 ，介 绍 了基 于挠 度 影 响 线 的桥 梁结 构 损 伤 识 别 的 基 本 原 理 ，并 进 行 了室 内模 型 试 验 验 证 ， 果表 明， 结 不仅 能 准 确地 确 定 简 支 梁的 损 伤 及 损 伤 位 置 ， 而且 能识 别 出损 伤 的 程 度 。 关键 词 ：有限元法 ； 挠度影响线 ； 梁损伤识别 桥 中图分类号 ：Ｕ４ １． ４ ４ 文献标识码 ：Ａ 文章 编号 ：【】— １ ６２ １）３ ０ ６ — ２ １） ８ ３ （０ ０２ — ０ ７ ０ （ ０
（） ａ 损伤前有限元计算模 型
（ ） 伤后有 限元计算模 型 ｂ损 图 １ 损伤前后有限元计算模型
除了损伤处外 ，损伤前后简支梁的影 响线 二阶导数 图形重合 ， 从 而可 以识别损伤的位置 。 ２２ 加 载 （ 续 ） 缺 陷 程 度 的 判 定 ． 连 对 令 损伤 长度 Ｌ ０１ ｎ 设 缺陷程 度 ｕ Ｕ， Ｅ／Ｉ ， ＝ ． Ｉ， ＝ ａ ＝ Ｉ Ｉ 假定损 伤 ａ Ｅ 后单位长度质量与损伤前相等 ，即损 伤后单位 长度 质量 仍为 ｎ， ｌ 求 当缺陷程度 为 ｕ ０７ 即 ａ Ｅ／Ｉ＝ ０７ 见 图 ５ ） 或缺 陷程度 ＝ ．（ ＝ Ｉ Ｉ １／， Ｅ ａ， 为 ｕ ０５ ａＥ ， ２ 见图 ５ ） ， 左支座 ２ｎ 点 的挠 度影 响线 ＝ ．（＝ １＝ ， ２ ｂ时 距 ｌ 及其一 、 二阶导数 。根据推导公式代 入 ＭＡ Ｌ Ｂ编程 ， ＴＡ 计算 求得 上述观察 点 ３种情况下 的不同缺陷程度 梁（ 陷为 ０ （ 缺 ． 实线 ） ７ 及 ０５ 虚线 ）的挠度影响线 及其 一 、 ．（ ） 二阶导数的对比图形 ： 从图 ６ ａ可以看 出， 损伤程度 大的简支梁 （ 实线 ） 下挠值 大于
利用有限元方法分析桥梁结构的动力响应
利用有限元方法分析桥梁结构的动力响应桥梁作为承载道路交通的重要组成部分，其结构的稳定性和安全性对于保障交通运输的顺畅至关重要。
在桥梁的设计和施工过程中，为了确保其在受到外力作用时的动力响应满足要求，有限元方法成为了一种常用的工具。
本篇文章将介绍如何利用有限元方法分析桥梁结构的动力响应。
有限元方法是一种求解结构力学问题的数值分析方法，它将连续体划分为有限个小区域，然后通过对这些小区域的力学性能进行数值计算，得到整个结构的力学特性。
在分析桥梁结构的动力响应时，有限元方法可以考虑各种因素，如自然频率、振型形状、振动模式等，以评估结构的稳定性及抗震性能。
首先，我们需要建立桥梁结构的有限元模型。
在建模过程中，需要考虑桥梁的几何形状、材料特性以及边界条件等。
通常情况下，桥梁可以近似看作是一个三维结构，可以通过虚拟节点和单元网格的方式来划分为有限个小区域。
然后，根据桥梁结构的材料特性和边界条件，对每个小区域进行力学特性的计算和参数设定。
接下来，通过将结构的受力平衡和运动方程转化为矩阵形式，可以得到有限元模型的运动方程。
这里的运动方程可以描述桥梁在受到外力作用时的振动情况。
运动方程的求解通常使用数值计算方法，如有限差分法或有限元法。
利用这些方法，我们可以得到桥梁结构的动力响应，如自然频率和振型等信息。
在进行动力响应分析时，我们可以对桥梁结构施加不同类型和大小的载荷，模拟实际使用情况下的动力作用。
通过分析桥梁结构在不同频率下的响应，可以评估结构的稳定性和安全性。
在实际工程中，这些信息对于桥梁的设计、施工和维护具有重要意义。
除了动力响应分析，有限元方法还可以用于桥梁结构的优化设计。
通过对不同结构参数的变化进行分析，可以找到使桥梁结构在特定工况下具有最优性能的设计方案。
这种优化设计方法可以提高桥梁结构的抗震性能、减小结构的振动响应，从而保障桥梁的安全可靠性。
总之，利用有限元方法分析桥梁结构的动力响应是一种重要的工程方法。
桥梁的有限元分析认识
桥梁的有限元仿真分析土木083班：孙玉宝摘要:通过有限元分析能够得出桥梁的很多参数，通过这些参数来判断设计是否满足要求！比如：施加的张拉力多大合适、桥梁的动力特性等等，有限元分析能够对桥梁修建的全过程进行模拟，包括施工阶段的控制、成桥分析、荷载试验。
有效地利用了高强度的钢筋和混凝土，可以形成比普通混凝土跨度大而自重轻、截面小的承重结构物；可以改善钢筋混凝土的使用性，可以承受相当大的的过载而不会引起永久性的破坏。
关键词：有限元、钢筋混凝土、预应力、有限元分析法。
正文：筋混凝土预应力桥梁的有限元分析研究意义：通过有限元分析能够得出桥梁的很多参数，通过这些参数来判断设计是否满足要求！比如：施加的张拉力多大合适、桥梁的动力特性等等，有限元分析能够对桥梁修建的全过程进行模拟，包括施工阶段的控制、成桥分析、荷载试验。
总之呢意义非凡啊！...预应力桥梁分类：①根据预应力混凝土中预加应力的程度分为：全预应力混凝土（预应力混凝土结构物在全部使用荷载的作用下不产生弯曲拉应力）、有限预应力混凝土（预应力混凝土结构物的拉应力不超过规定的允许值）和部分预应力混凝土（预应力混凝土结构物在主承载方向产生的的拉应力没有限制）；②根据给预应力筋实施张拉是在预应力混凝土结构物形成之前或之后分为：先张法和后张法两种。
在水电工程中大都采用后张法施工；③根据预应力筋与混凝土结构物是否粘结分为：粘结（在预应力施加后，使混凝土结构物对预应力筋产生握裹力并固结为一体）和无粘结（通过采取特殊工艺，使用某种介质将预应力筋与混凝土隔离，而预应力筋仍能沿其轴线移动）两种；④根据施加预应力的混凝土结构物体形特征分为：预应力混凝土板、杆、梁、闸墩、隧洞；预应力桥梁优点：①有效地利用了高强度的钢筋和混凝土，可以形成比普通混凝土跨度大而自重轻、截面小的承重结构物；②可以改善钢筋混凝土的使用性，从而防止混凝土开裂或将裂缝的宽度限制到无害的程度，提高了耐久性；③混凝土的变形可保持在很小的范围，即使是部分预应力，在使用荷载的作用下，承重结构所受拉应力也在允许的较小范围内；④承重结构有很高的疲劳强度。
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伤 伤 伤 伤 伤 伤 伤 伤 伤 伤
Ｏ０ ．ｏ Ｏ０ ．１ ００ ．２
差不大 ， １４ 在 ／ Ｌ位置 ， 损伤桥应力要小于未损伤桥应 力。
皇
一
４ ２ 损 伤后 在控 制荷 载 作 用 下 各 主 梁跨 中裂 缝 宽度 及 ．
ｂ＝ ． ０ ５ｍ取 ， 间距 １ｍ。支座边 界条件设 置为简支 ， 主梁节点 与支 的数据整理成 图。以下 为计算 后经 提取并 整理 好 的未损伤 与 损
座节 点设 置梁端释放约束 （ 主梁节点与支座 节点之 间采 用刚性连 伤桥梁每根 主梁 的主应力 对比分析 ， 图 ４ 如 所示 。
． 模拟， 厚度 ｈ ． 纵向梁格 以 １ｍ为一个单元 ， 中部分 因无 ４ １ 各根 主 梁沿跨 径 方向 的主应 力分析 ＝０ ２ｍ； 跨
横隔梁 ， 故采用虚拟 横梁 ， 横梁梁格截 面特性按 板厚 ｈ ０２ｍ， ＝ ． 宽 将控制荷 载作用 下 ， 损伤桥梁 与未损伤桥 梁模型计 算所得 到
２ 桥 梁理 论 承载 能 力的计 算
本研究 只考虑桥梁在损伤后控制荷 载作用 下 的有 限元分 析 ，
故实 际加 载均 使用 老规 范荷载 。模 拟过 程如 下 ： 照梁 格理 论 ， 按
缝（ ／ Ｌ １２ Ｉ４ ，／Ｌ处损 伤位 置） ３号 一 、 ４号梁微弯板间的纵 向裂缝 。
采用 ｍ ｄｓｃｖ 进行模拟 ， 划分 １７个梁单 元。端横 隔按实 际 ４ 分析 ｉａ．ｉ ｌ ｉ 共 ５
关键 词 ： 承载 能力， 损伤 ， 制荷 载 ， 力， 控 应 挠度 中图分类号 ：４ １２ Ｕ ４ ． 文献标识码 ： Ａ 接） 。桥面设置两 个 车道 ， 道 系数 取 １ 挂 车 加 载按 一 车 道设 车 ，
０ 引言 按汽一１ Fra bibliotek ５ 挂—８ 载 ， ０加 承载能力按组合荷载计 算。最后计 当前 ， 国桥梁建设 已趋 于饱 和 ， 我 已建 或建 成后 不久 的桥 梁 置 ， 算得 到在挂车荷载综合作用下 ４ 单元 Ｊ ， １ ２号 端 即 号梁跨 中内力 均 出现 了不 同病 害。其 中， 由于 当时设计 荷 载不足 ， 加之 日后 交 为最 大 ２０８ ９ Ｎ・ 从而确定挂一８ １ ．７ｋ ｍ， Ｏ为该桥控制荷载 。然后 通 量增大 、 载现象频 频发 生 ， 超 许多 桥梁 在建成 后不 久引 起不 同 程 度 、 同位 置的 受力 裂 缝较 为 常见 。结 合 桥梁 出现 的类 似 病 根据最 大内力 影响线加载方法找 出最不利 的移动荷 载位置 。 不 害， 考虑相关 的研 究 结论 与 理论 尚较 少 ， 给养 护部 门带 来不 便 。 ３ 桥 梁 实体模 型 针对此 问题 ， 了更好 的给其养 护部 门提 供相应 的技术参 数及处 ３ １ 实体 单元及 控 制荷 载 的模 拟 为 ． 理意见 ， 对这方面 的研究显得非 常有 必要 。 整个模 拟 利用大 型有 限元 软件 ｍ ｄｓ１ａ 行 ， ｉａ．ｅ 进 生成 实体 单
图 １ 计算截面 尺寸（ 单位ｌｎ ） ￣ １ ２ 图 ２ 主粱截面尺寸（ 单位；ｌ） ｇ １ ｉ
因各主梁底部 １２ ，／ Ｌ处 已有受力裂 缝并 出现损 伤 ， 了 ／ Ｌ ｌ４ 为
方便 的找 出 １２ １４ ／ Ｌ，／ Ｌ处 的破损 位置 ， 建模 时 ， 在 主梁 单元 沿 纵
向尺寸为 （ ． ０ ２＋８ ＠ｌ＋２ ． ８ １ ． ）ｌ （ 中 ，． 为 ＠０ ３＋ ＠ ＋０ ２ ｒ， 其 ｌ ０ ２ｍ 支座沿跨径方 向的长度 ） 。参 照有关 培训 资料 ， 考虑 模拟 条件 的 局限性 ， 文将 梁底相 应位 置处 节点分 割 ， 本 以期实 现 主梁横 向裂
相 厘 挠 度
钕
一 ．３ ００
—
０． ４ ０
４ ２ １ 损伤后在控 制荷 载作用下各主梁 的跨 中裂缝 宽度 ． ．
本次研究假设 该桥材料为线 弹性 结构计算 ， 裂缝 宽度 的数 故
—
００ ５
距 支 座距 离／ ｍ
图 ５ 纵 缝 方 向对 应 的 横 竖 向剪 应 力
值也 为线 弹性 材料 在荷 载作 用下 的裂缝 宽 度。经过 控制 荷载 的
罚力度 ， 也是使桥梁不受损 害的重 要手段。
从数据及 图形 分析能够得到 如下结论 ： ） １ ２ ，／ Ｌ跨做 ４ ３ 微 弯板有 纵 向裂缝 下 的横 、 向剪应 力研 究 １ 将 ／ Ｌ １４ ． 竖 损伤与未损伤 模拟 ， 每根 主梁主应力在跨 径方 向上的分 布趋势 相 为了更好的研究微弯板有裂缝作用 下 的剪应力 分布 ， 本次 特 同。各根 主梁 主应力在 跨 中位置 ， 损伤 的要 大 于无 损伤 的 ， 有 其 意选 取裂缝长度方 向的端部 、 中部 、 尾部 ， 不利车载 作用 的所有 位 中， 号 主梁在桥跨 １２处有损伤位置承受 的拉 应力较 大 ， １ ／ 而且 有 置及无裂缝状态下 的位 置查看 应力 ， 裂缝 长度方 向的横 向 、 将 竖
经 研究 数据得到如 下规 律 ： 在纵 向裂缝 损 伤情 况下 ， 裂缝 沿 实 际作 用 ， 通过 ｍｄ ｓ１ ｉａ．ｅ 件 实际 分析 得到 各 根主 梁在 行 车荷 长度范 围内， 近车后 轮载荷 的 裂缝横 向剪 应力 最大 ， ａ软 靠 相对 车 前 载作 用下的最大宽度 ， 以供养护参考 ， 数据整理如表 １ 所示 。 轮载荷的裂缝横 向剪应力相对 略小 ， 而裂 缝的两端 部横 向剪应 力
收稿 日期 ：０ １０ —４ ２ １ － ３１
作者简介 ： 刚 （９２ ） 男 ， 士 ， 理工 程师 ， 王 １８ － ， 硕 助 吉林 省 白城 市公路 管理 处 ， 吉林 白城 １７０ ３００ 赵 扬 （９ ４ ） 男 ， １８ － ， 助理 工程 师 ， 长春城 市设 施建 设股份 公 司第 四工程 处 ， 吉林 长春 １０３ ３０ １ 赵 士辉 （９４ ） 男 ， 理工 程师 ， １８ 一 ， 助 吉林省 交通科 学研 究所 ， 吉林 长春 １０ １ ３０ ２
基于损伤梁桥在控制荷 载作 用下的有限元分析
王 刚
摘
赵 扬
赵 士辉
要： 以洮儿河 旧二号桥为例 ， 采用大型有限元软件 ｍｉ ｓ１ａ ｄ ．ｅ 进行 了上部结构的无损与损 伤模 拟 ， ａ 利用 两种桥 梁模 型
做 有限元分析 ， 到 了相关理论数据 ， 得 以期为今后 桥梁养护 工作 管理提供技 术指导。
损伤位置 等进行 划分 均 孔 采用 ５片 工 字 梁 ， 用 预 制 吊装 施 工 ， 高 １０ ｃ 间 距 后 将该平面单元沿跨径方 向按支 座长度 、 采 梁 ０ ｍ， 匀后生成空间实体单元 ， 端横隔板横截 面按在 Ｉ型主梁 的实际 坐 １０ｃ 混凝土标号 ２ 。下部结 构采用 钻孔灌 注桩基 础 ， ６ ｍ， ５号 双柱 将两 边 主梁节 点连成 三维 曲线 ， 成平 生 式墩 台， 顶设置钢筋混凝土帽 梁。支座采用 钢铰 支座 。桥 面横 标 位置与主梁节点 共用 ， 柱 面单元后 扩展成 实体单元 。因 ｍ ｄｓ１ ｉａ． ａ移 动荷载 的施 加较 为不 ｅ 向布置 为 ０ ５ｍ（ 杆 ）＋７ ０ｍ（ ． 栏 ． 行车 道 ）＋ ． 栏 杆 ） 总 宽 ０ ５ｍ（ ， 故模 拟时利用 ｍ ｄｓｃｖ 移动 荷载 追踪 器找 出位 置后 ， 制 ｉａ．ｉｉ ｌ 控 ８ｍ， 桥面铺装采用沥青 混凝 土。该桥设 计荷 载 ： 汽一 １ 、 ５ 挂一８ ， 便 ， ０ 建成 时间为 １８ ９ ２年 ， 主要 病 害是 １４ ，／ Ｌ有 受 力裂 缝 ， ／ Ｌ １２ ３号 ～ 荷载用等效节点 载荷代换 来完成 。模型如图 ３所示。
结合 《 路桥梁养 护技术 规范》 承重结构 在车载作 用下跨 公 中裂缝最大不 允许 超过 ０ ５ｍ 可知在挂 车控 制载荷 作用下 ， ． ｍ， 位 于挂 车车 道附近的 １号 ， ， ２号 ３号主 梁均 裂缝 超 限 ， 明 主粱 刚 说 度将有所下 降 ， ， ４号 ５号缝宽未超 限。但 因上述车 载 的布置 只是
第３ ７卷 第 ２ ４期 ２ ０ １ １年 ８ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮ ＡＲＣ Ｔ Ｔ Ｅ ＸＩ ＨＩ ＥＣ ＵＲ
Ｖｏ ． ｉ３７ Ｎｏ． ２４
Ａｕ ． ２ １ ｇ ０１
・１ ９ ・ ５
文章编号 ：０ ９ ６ ２ （ ０ ）４ ０ ５ — ２ １ ０ —８ ５ ２ １ ２ — １９ ０ １
１ １ ２ ２ ３ ３ ４ ４ ５ ５
突变 现象 ， 号 号 号有 此号 号 号 象主 要是 因行 车控制 荷载 作 用下 向剪应力数据提取整理 ， 号 较 明显 ， 号 明显现 号 号 如图 ５ 示 。 所 有 无 有 无有 无 有 无 有 无 在此处 产生最大 内力 损 损 损 损 裂缝位置有应力 集 中现象 造成 的。２ 各根 ） 损 损 损 损损损、 Ｏ０ｌ ． 主粱 主应 力在支座 位置 及 １４ ／ Ｌ跨 之间 ， 有损 伤 与无 损伤 的情 况
・
７卷 １０・ 第 ０１１ ２ ６ ２３ 第 ４期 年 ８月
山 西 建 筑
粱跨 中挠度也将超过规 范允许 数值 。即说 明只要 在损伤情 况 下 ，
０ Ｏ Ｏ Ｏ ０ Ｏ ０ Ｏ Ｏ Ｏ
∞ ∞加 ｍ ∞ｍ 加 如∞ 如
一
底
理论 的控制荷载作用将 对该 桥刚度有 明显影响 ， 如果 未加 固的情 况下 ， 在超 限荷 载作用下对该桥 的抗弯性能将会 有更 大的折损 。 综上分析 ， 若桥梁 因超载 或其他 原 因发 生如 上损 伤 ， 即便 是
４号 主梁 之间微弯 板 处有 纵 向裂 缝 ， 在桥 下 底 部观 测 时发 现行
车作用 下主 梁变形过 大 。主梁截 面及 全桥 截面尺 寸如 图 １ 图 ２ ，