弯桥的三维仿真分析
midas分析弯桥的一点经验总结
midas分析弯桥的一点经验总结分析弯桥的一点经验总结(2007-05-24 21:23:31)今天看了桥头堡的一个帖子感觉不错可以作为设计弯桥的借鉴。
关于MIDAS曲线桥双支座的模拟用MIDAS建立了一个曲线桥的试验模型，模型所采用的材料是有机玻璃。
模型分析的目的是根据各种工况下不同支承布置方式的不同来验证曲线梁桥支承布置方式的不同对桥梁内力分布的影响。
实验基本资料见附图一。
首先我采取的是相关书籍都比较推崇的两端采用抗扭支座，而中间采用点铰支承。
我分别用MIDAS的梁单元以及板单元对该模型进行了模拟。
加载工况是在外腹板处加一个F=400N的力其中，梁单元采取两种方式布置支座1.截面下偏心，然后用弹性连接的刚性连接截面形心和沿桥横向即Y轴正负方向的两个节点，分别建立两个支左。
2.截面上偏心，先用刚性连接形心节点和其Y轴正负两侧的两个节点，然后用弹性连接中的刚性连接这两个节点和它们沿Z轴负向所对应的支左节点。
板单元则直接在支座相应的节点进行约束即可。
得出的分析结果梁单元的两种支座布置方式所得的支反力结果是相同的，均是曲桥内侧产生支座悬空现象出现拉力。
而它们跟板单元的支反力却有很大的差别（最明显的地方是表现在梁两端的抗扭支座的数值上，方向还是大致一样的）我自己分析结果的差别主要是因为对梁单元进行分析的时候，我所加的集中力进行了力的平移动，也就是把位于腹板处的集中力平移到了箱梁质心处，变为了一个集中力加一个力矩，力矩的值为F*E（腹板中心到截面中心的距离）。
但是我们知道曲线桥的实际的扭转中心并不是位于各截面形心的连线处的，所以我认为我的这个作用力的简化有问题。
因此板单元所得出的分析结果肯定是相对准确的，可是按理说这个小小的错误也不能导致支座反力会有如此大的差别啊。
请大家讨论下MIDAS梁单元双支座的模拟，应该还有更多的错误需要发现，请大家指教一二。
我发现了自己模拟支座时的错误。
原来我在用梁单元进行双支座模拟的时候，端部两侧的支座的间距跟用板单元分析的时候不一致，所以这就直接导致了结果的不同。
弯桥全桥仿真分析-1
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弯桥全桥仿真分析
2007.02
北京迈达斯技术有限公司
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Advanced Nonlinear and Detail Analysis
从图纸到三维实体模型
第一联
弯桥全桥仿真分析
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可以分组定义加以区分
弯桥全桥仿真分析
无需输入刚度的 对话框以一个很 小的数值来代替 零值，可以消除 奇异。
注意坐标系的选择
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流程
几何模 型
• 导入关键截面 • 生成外(内）部实
建立模型---分割全桥
弯桥全桥仿真分析
混凝土新规范Leabharlann 裂验算MIDAS IT20
通用规范梯度升降温 腹板中间 箱室中间
400m2m007.02
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建立模型---创建钢束几何线
弯桥全桥仿真分析
定义特性
▪ 混凝土（JTG04(RC)_C50) ▪ 钢筋 （JTG04(S)_Strand1860）
弯桥全桥仿真分析
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桥梁结构三维动态变形监测系统介绍及数据处理
桥梁结构三维动态变形监测系统介绍及数据处理摘要：本文主要介绍了桥梁结构三位动态实时变形监测的技术以及数据处理方法，最后数据处理方法中主要介绍了基于小波技术的变形监测数据序列的消噪以及特征提取技术。
关键词：三维动态，变形监控，小波技术Abstract: this paper mainly introduces the structure of the bridge three dynamic real-time deformation monitoring technology and method of data processing, the last in the data processing method based on wavelet mainly introduces the technology of deformation monitoring data sequence of denoising and feature extraction technology.Keywords: 3 d dynamic, deformation monitoring, wavelet technology1桥梁结构三维动态变形监测技术及发展近年来桥梁监控技术得到了极大的发展，桥梁结构三维动态变形监测的发展一直伴随着自动变形测量技术的发展，特别是自动全站仪、GPS-RTK技术的出现与发展。
在自动全站仪、GPS-RTK技术出现之前，桥梁结构以及其他高耸结构的三维动态测量进展非常缓慢。
倾角仪、加速度计由于自身原因都不是一种很理想的三维动态变形测量手段。
相对于GPS-RTK技术而言，自动全站仪技术受外界条件影响较大，而且当前全站仪跟踪测量的速度还不能很好的满足桥梁结构和其他高耸结构实时动态变形测量的要求，特别是不能满足振动模态测量的要求。
而GPS-RTK技术则在该领域具有很好的优势。
国内外很多专家和学者采用GPS-RTK技术和自动全站仪技术进行了桥梁结构的三维实时动态变形测量。
桥梁三维模型图
简支T梁施工过程之一——主梁的浇筑T梁内部设置普通钢筋，形成钢筋骨架，完成部分构造功能。
梁内部设置普通钢筋，形成钢筋骨架，完成部分构造功能。
在T梁两端，为适应内部预应力束的抬高，要将马蹄抬高。
在T梁两端，为适应内部预应力束的抬高，要将马蹄抬高。
以要在张拉端设置锚头构件预留张拉位置。
锚头可设置在梁端、梁顶等位置。
以要在张拉端设置锚头构件预留张拉位置。
锚头可设置在梁端、梁顶等位置。
以要在张拉端设置锚头构件预留张拉位置。
锚头可设置在梁端、梁顶等位置。
多数T梁在梁内部设置通长的预应力钢束。
相似。
相似。
力集中。
预应力钢束要套波纹管，在锚头处要加锚垫板，以克服由于局部受力所引起的应力集中。
T梁施工过程之二——穿束简支T梁施工过程之二——穿束预应力筋穿入孔道的方法有先穿束法和后穿束法两种。
先穿束法即在浇注混凝土之前穿束。
这种穿束法较省力，但束端保护不当易生锈。
后穿束法即在混凝土浇筑之后穿束。
穿束可在混凝土养护期内进行，不占工期，便于用通孔器或高压水通孔，穿束后及时张拉，易于防锈，但穿束较为费力。
后穿束法可用人工穿束、卷扬机穿束和穿束机穿束。
穿束前应全面检查孔道是否完整无缺T梁施工过程之二——穿束T梁施工过程之二——穿束T梁施工过程之二——穿束T梁施工过程之二——穿束T梁施工过程之二——穿束T梁施工过程之二——穿束T梁施工过程之二——穿束T梁施工过程之二——穿束T梁施工过程之三——张拉预应力T梁一般采用后张法（先浇筑混凝土，后张拉预应力钢筋）。
后张法是利用构件自身作为加力台座进行预应力筋的张拉，并用锚夹具将张拉完毕的预应力筋锚固在构件的两端，再在预应力筋的管道内压入水泥浆，使预应力筋与混凝土粘结成整体。
后张法主要是靠锚夹具来传递和保持预加应力的。
预应力筋张拉时的混凝土强度直接影响构件的安全度、锚固区的局部承压、徐变引起的损失等，是施加预应力成败的关键。
施加预应力的方法很多，除常用的一端张拉、两端张拉、对称张拉、超张拉等以外，还有分批张拉、分段张拉、分阶段张拉、补偿张拉等。
湛江海湾大桥空间结构仿真分析_周颖
文章编号:1671-2579(2006)05-0117-03湛江海湾大桥空间结构仿真分析周 颖,黄孝杰,颜全胜(华南理工大学,广东广州 510640) 摘 要:该文针对湛江海湾大桥主桥斜拉桥进行了空间有限元仿真分析,共建立了6部分分析计算模型———全桥杆系模型、全桥板壳模型、主塔实体模型、锚拉板实体模型、主塔锚固区实体模型及钢混凝土结合段模型,并针对各个计算模型给出了相应的结论和建议。
关键词:斜拉桥;空间结构;仿真分析收稿日期:2006-08-20作者简介:周 颖,女,博士,副教授.1 工程背景湛江海湾大桥工程位于广东省湛江市区,是广东省道S373线上跨越麻斜海湾的一座特大桥梁。
大桥主桥采用双塔双索面混合梁斜拉桥结构体系,跨径组合为60+120+480+120+60m 。
大桥全长840m ,通航净空高度超过48.0m ,桥底可通行5万t 级散货轮。
见图1。
大桥设计标准:设计荷载:汽车-超20级,验算荷载:挂车-120。
大桥桥宽28.5m ,桥顶设2%的横坡。
边跨60m 为预应力混凝土梁,并伸过辅助墩顶7m ,主跨及其余边跨为钢箱梁。
斜拉索采用钢绞线拉索,钢箱梁段索距16m ,边跨混凝土梁段索距7.5m ,全桥共有斜拉索112根。
主塔造型似火炬状,中塔柱为图1 湛江海湾大桥桥型布置图(单位:cm )评定试验,而且在生产过程中还增加了产品试板,对焊缝进行了跟踪检验。
锚拉板与桥面板、桥面板与外腹板属厚板十字形对接全熔透焊缝,在焊接处荷载应力和焊接残余应力很大,焊接质量要求高,因此对锚拉板的十字形对接全熔透焊缝做模拟焊接工艺试验,根据焊接试验制定了合适的焊接工艺和焊接方法,同时,按照焊缝的重要程度,规定了施焊顺序,并编写了无损检验规程,以实现对焊缝内部质量的有效检验。
对焊工进行了专门的考试,只有考试合格者方可参加锚拉板的焊接工作。
在施工中,加强了锚拉板焊接质量管理,除要求严格按焊接工艺施焊外,派出专门人员对焊工实施现场监督。
桥梁结构cae仿真技术
桥梁结构cae仿真技术
桥梁结构CAE仿真技术是一种应用计算机辅助工程（CAE）软件
进行桥梁结构仿真分析的技术。
这种技术通过数值计算和模拟来评
估桥梁结构在不同载荷和环境条件下的性能，以及预测其在使用寿
命内的行为。
下面我将从多个角度来详细介绍桥梁结构CAE仿真技术。
首先，桥梁结构CAE仿真技术的应用范围非常广泛。
它可以用
于分析桥梁在静态和动态荷载下的受力情况，包括自然风荷载、交
通荷载、地震荷载等。
通过仿真技术，工程师可以评估桥梁结构的
承载能力、刚度、振动特性等，为设计和改进桥梁结构提供重要参考。
其次，桥梁结构CAE仿真技术在设计和优化阶段起着关键作用。
利用CAE软件，工程师可以建立桥梁结构的数学模型，并对其进行
各种载荷条件下的仿真分析。
这有助于发现潜在的设计缺陷，改进
结构设计，提高桥梁的安全性和可靠性。
另外，桥梁结构CAE仿真技术也可以用于评估桥梁在使用过程
中的性能变化。
通过模拟桥梁结构在不同环境和荷载条件下的行为，
可以预测其疲劳寿命、变形情况，及时发现结构的损伤和缺陷，为
维护和修复提供科学依据。
最后，桥梁结构CAE仿真技术的发展也受益于计算机技术和数
值分析方法的进步。
随着计算机硬件性能的提升和数值算法的改进，工程师可以更快速、准确地进行桥梁结构仿真分析，为工程设计和
实际工程问题的解决提供了有力的工具。
总的来说，桥梁结构CAE仿真技术在桥梁工程领域具有重要的
应用意义，它为工程师提供了一种高效、精确的手段来评估和改进
桥梁结构的性能，推动了桥梁工程技术的发展和进步。
三维桥梁建模设计思路-概述说明以及解释
三维桥梁建模设计思路-概述说明以及解释1.引言1.1 概述三维桥梁建模是现代桥梁设计中的重要环节，通过三维建模可以更加直观地展现设计方案，提高设计效率和准确性。
随着科技的不断发展，三维建模技术在桥梁设计领域得到了广泛的应用，为工程师们提供了更加全面和直观的设计工具。
本文将主要探讨三维桥梁建模的设计思路和步骤，介绍建模软件的选择和应用，以及总结未来发展方向。
通过对三维桥梁建模的研究，可以帮助工程师们更好地理解和掌握这一重要技术，为桥梁设计提供更加科学和有效的方法。
1.2 文章结构文章结构部分主要介绍了本文的框架和内容安排。
首先是引言部分，包括概述、文章结构和目的。
接着是正文部分，主要包括三维桥梁建模的重要性、设计思路及步骤以及建模软件选择和应用。
最后是结论部分，包括总结三维桥梁建模设计思路、展望未来发展方向和最终的结论。
通过这样的结构安排，读者可以清晰地了解本文的主要内容和逻辑发展。
1.3 目的本文的目的是探讨三维桥梁建模设计的思路和方法，通过对三维桥梁建模的重要性、设计思路及步骤、建模软件选择和应用等方面进行分析和讨论，希望能够为工程师和设计师提供一些参考和指导。
同时，通过本文的撰写，也旨在促进三维建模技术在桥梁设计领域的应用和发展，推动桥梁工程的数字化转型和提升。
希望读者能够从本文中了解到三维桥梁建模的重要性，并掌握相应的设计方法和工具，进而提高桥梁设计工作的效率和质量。
2.正文2.1 三维桥梁建模的重要性在桥梁工程领域，三维桥梁建模是一项非常重要的技术和工具。
传统上，桥梁设计是通过二维图纸来完成的，但是这种方式存在很多局限性，例如难以准确表达复杂的结构和空间信息，难以分析结构的稳定性和安全性，以及难以与其他设计专业交叉协作等问题。
而三维桥梁建模技术则可以很好地解决这些问题。
通过三维建模软件，设计师可以将桥梁的结构、形状、材料等信息精确地呈现出来，更好地理解和分析桥梁的整体结构，从而提高设计和施工的效率和质量。
某五跨连续弯桥的仿真分析
力 、离心力、 温度荷载等，其中温度荷载分别考虑 全桥升温 ３ 度和全桥 降温 ２ Ｏ ５度， 升降温只作用在 上部结构 。 活载反力考虑各种加载工况， 按影响线
加 载分别求得各支座在活载作用下最大反力和两
个边跨支座最小反力 ， 以计算各支座最不利受力情 况。 横桥向加载按 内侧外侧分别计算 ， 取不利情况 进行组合 。限于篇幅 ，具体组合过程不一一给出，
图 ３ 梁断面局部放大图 表 １内侧外侧应力最大值对 比 （ 单位 ：Ｍ ａ Ｐ）
仅列 出组合结果如下，表中单位为 ｋ ： Ｎ 组合 Ｉ ：一期和二期荷载、 汽车活载最大、整 体降温、制动力 。
组 合 Ｉ：一 期和 二期 荷 载 、汽 车 活载最 小 、整 Ｉ
体升温、离心力 、制动力。 组合Ｉ ： Ｉ 一期和二期荷载、 Ｉ 汽车活载最大、整
１ 活载加载按照规范公路一Ｉ ） 级，分别在弯桥
内侧 、外侧 布载 ，进 行主 梁 的空 间分 析 。分别 去 按
３ 个支点弯矩最不利 内外侧分别布置，以顶板第一 主应力 的最大值 为分析对 象， 列表如下 （ 单位 ：
维普资讯
浙江交通科技
２０ ０ ６年第 １期
膏
阜 第 辟６ ｊ 】 ＿ 鼻冉 西
以下为部分单元的示意图。 所有应力图中的单位为
Ｐ ，压 应力 为 负值 ，拉应 力 为 正值 ，位移 图中的 单 ａ
图 １ 结 构 卜向 不 葸
位 ｍ， 向下为负值， 向上为正值 ， 向曲线 内侧为负， 向曲线外侧为正。模型如图 ２ 、图 ３ 所示 ：
要］ 针对大 曲率 且主梁 宽度较 小的桥梁进行仿真分析 ，侧重考虑主梁的空问效应、大 曲率对桥梁各个方 向支库反 力
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弯桥的三维仿真分析
谢宝来华龙海朱玉华
摘要：箱形截面是曲线梁桥设计中常采用的截面形式，其扭转可分为纯转和翘曲扭转两种。
计算模型采用空间梁单元难于计算翘曲，也不能考虑剪力滞后效应和梁体的畸变，边界条件为点支撑，不能模拟板式橡胶支座与梁面面接触的非线性问题。
本文采用空间实体单元，克服空间梁单元的缺点，考虑与支座的位置非线性问题，分析梁体在脱空状态下支反力分配特点，重点考察板式支座的抗扭作用。
关键词：弯桥空间梁单元实体单元接触非线性仿真
一、基本计算参数
(一)材料性能
(二)铺装层: 10cm厚沥青混凝土；
6cm C40防水混凝土；
防撞护栏重量（两侧）:20kN/m；
(三)荷载等级
本工程采用老规范进行设计，荷载等级，汽车-超20级，挂车-120为正常使用荷载；
特殊荷载为10辆，每辆总重55吨的重车。
(四)计算模型见图1
图1 三维实体模型图2 边墩内弧侧支反力影响线(x轴为节点号)
模型采用空间SOLID186单元，为三维6面体20节点单元。
模型共有节点127482个，主
梁与支座通过接触面连接，通过非线性分析计算出主梁的稳定，分析中考虑了支座的自动调节功能，因而更能模拟实际的使用状况。
二、正常使用下的抗倾覆计算
加载的模型如下，各反力计算结果见表1(单位kN)：根据空间杆系建立的模型计算的边墩内弧侧支反力影响线，单位力加载位置为外弧侧距离桥梁中线2.1米。
由图2可以看出，边支点内弧侧支座和1号墩支座的连线与行车轨迹线相交处为影响线最小值，影响线大部分为负值，即在外弧侧加载均会对边墩内弧侧支座产生负反力。
表1 支反力计算结果(kN)
根据边墩内弧侧支反力影响线的计算结果，确定汽车－超20级和挂车-120的加载位置，把汽车和挂车重轴加载在影响线最不利位置，其它重轴尽量靠近边墩，加载位置见图3和图4。
图3 汽车加载位置图4 挂车加载位置
计算结论：各种情况下边墩内弧侧均不出现负反力。
三、各部件的强度计算
(一)加载计算位置
由于挂车重量大，单车加载，所以局部影响大，中墩最大活载效应为挂车控制，加载位置为靠近中墩外弧侧。
图5 挂车加载位置 图6压应力沿支座横向分布(Pa)
一辆挂车中墩反力为4191kN ，偏心距0.9米；两列汽车中墩反力为4214kN ，偏心距0.55米，显然挂车偏压对支座最不利。
偏载产生的径向水平力为18.1kN ，单层橡胶厚度为18mm ，共7层，水平产生的变形为：
△L =T ∑t/2GA=18.1x103x18x7/2x1.1x4002x3.14159=2.1(mm)<62mm
剪切变形很小，满足规范要求。
(二) 支座压应力沿横桥向分布
支座压应力10.2MPa ，支座形状系数11.11，规范[σ]=10MPa ，支座手册上圆形支座，[σ]=12.5MPa ，支座压应力满足要求。
(三) 墩柱竖向应力
墩柱基本上为轴心受压，墩柱底部不产生拉应力，最大压应力为3.2MPa ，最小压应力为1.2MPa 。
墩柱最大压应力为8.1MPa ，位置在支座下面，局部压应力不超过C30混凝土的设计强度17.5MPa ，强度满足规范要求。
四．特殊荷载计算
(一) 特载加载位置
特载基本均匀布置，12米范围布置一辆，共10辆，每辆总重550kN ，前轴110kN ，两重轴各220kN ，加载位置见图7。
图7 加载位置图8 边墩内弧侧支座脱空(m)
(二) 特载下的倾覆计算
表2 支反力计算结果(kN)
计算结论：特载下边墩内弧侧与支座脱空，见图8，边墩支座脱空8.74cm，箱梁内弧侧悬臂上翘11.38cm，外弧侧悬臂下降3.59cm。
(三) 中支座(1号墩)的受压情况
图9 中墩支座受压情况(Pa) 图10 压应力沿支座横向分布(Pa)
支座最大压应力达到31.6MPa，容许压应力超标，支座偏压严重。
支座仅有52cm受压，受压面积3458cm2。
经积分得到，自动调节偏心22.7cm，提供抗扭转扭矩3443x0.227，为781.6kN.m，可见在弯桥中采用板式橡胶支座能抵抗部分扭矩作用。
偏载产生的径向水平力为206.1kN，橡胶厚度为18mmx7，水平产生的变形为：
△
=T∑t/2GA=206.1x103x18x7/2x1.1x345800=34.1(mm) <62mm
L
剪切变形满足规范要求。
五．计算比较
空间梁单元进行计算，活荷载采用叠加原理求出的，前提条件是小变形和线性结构。
特殊荷载下边墩出现支座脱空现象，属于非线性结构，用空间梁单元无法求解，因为不符合叠加原理。
因此本比较仅比较正常使用下的空间梁单元和三维实体单元的非线性模型结果。
表3 空间梁单元计算结果
表3为空间梁单元计算结果，边墩内外弧侧活载最大最小并不是在一组工况中出现的，分别通过影响线加载求得的极值。
表4 两种模型恒载计算结果
表4列出了两种模型恒载的计算结果，边墩内弧侧支座反力计算误差16%，这主要是因为下列几个原因造成的：
(一)支座是面支撑而非点支撑，支座自动调偏心不容忽视；
(二)每个单元均是园环而非简单的梁单元，特别是内外弧防撞护栏的影响；
(三)梁单元无法计算箱形截面的畸变和翘曲行为；
(四)支撑位置在梁的下表面而非梁的惯性中心，这是产生径向水平力的原因；
表5列出了其中一个边墩内弧侧支座活载两种模型的计算结果，空间梁单元活载计算的结果偏大，对于设计来说是偏于安全的。
表5 两种模型活载计算结果
六．总结
三维实体仿真与空间梁单元模型主要的区别是单元外形和支撑形式的不同，造成恒载(偏于不安全)和活载(偏于安全)的计算误差很大，设计时应当尽量采用板式橡胶支座，通过面支撑来增加安全储备。
参考文献
[1] 公路桥涵设计通用规范(JTJ 021-89)．北京：人民交通出版社 1989
[2] 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ 023-85) ．北京：人民交通出版社 1989
[3] ANSYS土木工程应用实例．郝文化主编北京：中国水利水电出版社 2005。