有限元分析论文

预应力连续箱型桥梁静载有限元分析

摘要：有限元法是根据变分原理求解物理问题的数值计算方法，本文对一预应力连续桥梁进行了有限元分析，上面所加荷载为均布荷载，这与桥梁实际收到的荷载比较接近，从而分析得出的结论也比较真实可靠。

关键词：连续箱型桥梁；均布荷载；有限元分析。

0 引言

连续箱形截面梁以其优良的力学特性－具有较大的刚度和强大的抗扭性能和结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大、桥下视觉效果好等优点，工程中采用预应力箱梁也可以加快工程进度，因而预应力梁和板在工程中的应用越来越广泛，预应力梁和板的研究也越来越受到关注。

1 结构计算模型的简化思路

因为上部结构与桥的支撑体系在施工时是分为两步施工的, 先浇筑桩墩桩台, 再安装盖梁, 最后浇筑上部结构, 上部结构与支撑体系间有微小缝隙, 故考虑为铰支支承, 在建立有限元模型时，三个跨度为 30m 的现浇预应力箱梁实质为铰接的三跨连续梁。如下图所示；

2 结构有限元计算的建模

2. 1 计算单元的确定

在进行有限元模拟计算时, 计算单元分得越小, 计算结果越精确, 但是, 单元太多, 将会受计算机内存所限, 而且, 影响计算速度。因此, 划分单元数目时, 要综合考虑计算结果精度和计算机计算速度。

2. 2 计算模型的建立

1) 材料参数

本文主要研究桥梁的挠度及成桥应力, 因此不考虑预应力钢筋混凝土中钢筋和混凝土之间的影响,按匀质构件建立模型.，材料本构关系为线弹性。

项目弹性模量泊松比质量密度

参数6

/

N

9000m

6.3 0.2 2

10

2)单元类型为八节点三维实体单元，桥梁实体较厚, 不宜采用梁单元或板壳单元, 实体单元能较好的模拟实际受力情况。

3)建模方式, 箱型混凝土桥梁结构较复杂，用MSC建立模型。

3预应力箱型桥梁的静载有限元结果

3-1 箱梁应变图

3-2支座反力图

从图3-1, 图3-2 中可以看出，对称荷载作用下，两桥墩中间向下变形最大，出现应力峰值，在车轮作用的地方，所受力最大；偏心荷载也是两边跨向下变形最大，中间跨反方向向上变形, 出现应力峰值的地方也是变形最大的地方。

4 结论

从以上分析结果可知荷载横向分布系数较均匀, 表明该箱型桥梁整体受力性能较好，且该模型求得的结果与实际情况相符合，所建立的模型是正确的，只要所加荷载与实际荷载情况差距不大，所得的结论便在工程接受的范围内；对于求一些简支梁，连续梁和板等简单结构的变形，有限元分析法简单、有效、便捷。

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