桥梁三维有限元模型建模技术研究

公路桥梁结构设计系统(简称:GQJS)是交通运输部公路科学研究自主研发的桥梁有限元分析软件,在建立空间有限元计算模型时采用桥梁基本设计参数建立了各施工及成桥阶段的实体、板壳、空间梁格三维有限元计算模型,能够进行空间结构的静力和模态计算分析。该系统可建立包括斜拉桥、悬索桥、刚构桥、组合式梁桥及曲线桥等复杂桥梁的三维有限元模型,根据结构形式采用适合的单元进行模拟,例如:混凝土桥梁采用12节点实体单元,钢箱梁桥梁采用板壳单元,钢筋、拉索及支撑采用杆单元等。该系统基于OpenGL图形函数库开发了三维模型显示平台,可任意浏览和查阅桥梁三维有限模型和结构计算结果云图,大大提高了桥梁设计工作效率。     

晋中市经四路涧河桥力学性能分析

采用MIDAS/Civil有限元软件建立晋中市经四路涧河桥——3跨变截面钢筋混凝土连续梁桥的空间有限元计算模型,分2个阶段计算该桥的力学性能,计算结果表明该桥梁满足桥梁设计规范要求,计算结果为该桥的设计复核提供了参考。     

活载作用下无缝桥的受力特征分析

提出无伸缩装置整体式桥台桥梁有限元计算模型,运用大型通用有限元软件ANSYS对无缝桥梁和有缝桥梁在车道荷载作用下进行受力计算,分析比较了这两种桥型受力性能的差异,得出无伸缩缝桥梁较有伸缩缝桥梁变形小,整体刚度大,跨越障碍能力提高,并且可相应降低主梁截面高度,减少配筋率的结论。     

刚构桥上无缝线路纵向附加力三维有限元分析

建立以轨道、桥梁、支座、墩台、基础为整体结构的纵向附加力计算三维有限元模型;计算了黎(塘)钦(州)线飞龙郁江特大桥纵向附加力;对刚构桥梁纵向附加力规律有了明确认识.通过对比,本模型计算所得附加伸缩力、扰曲力与平面有限元模型计算值相当;断缝值比平面有限元模型计算断缝值小,证实三维有限元模型的计算分析更符合工程实际工况.     

桥梁抗倾覆计算方法研究

文章给出桥梁抗倾覆计算的传统方法和利用有限元软件计算桥梁抗倾覆能力的方法,对影响桥梁抗倾覆能力的因素进行了分析,使工程技术人员更好的认识桥梁抗倾覆计算的重要性,对桥梁抗倾覆计算方法有更加清晰的设计思路。     

薄壁高墩大跨连续刚构桥空间稳定性分析

利用大型通用有限元程序建立了某高墩大跨连续刚构桥的空间有限元模型,计算了桥梁结构的稳定安全系数,对桥梁的失稳特征进行了分析,计算表明该桥具有足够的稳定安全性,分析结果为同类桥型的设计提供了参考依据.     

钢管混凝土拱桥有限元模拟及动力分析

阐述了利用有限元分析软件ANSYS建立钢管混凝土拱桥的计算模型的方法,并利用有限元模型对桥梁进行了理论模态分析,计算出自振频率、振型等动力参数,对其振型特征进行了分析和研究,以期全面的评价桥梁结构的动力性能。     

某三跨变截面连续梁桥施工阶段主梁正应力分析

基于桥梁博士3.1.0软件,对某三跨变截面连续箱梁桥进行杆系有限元分析,对施工阶段的主梁正应力进行分析,结果表明桥梁博士杆系有限元有效地模拟了施工阶段,主梁正应力满足规范对施工阶段的要求,可指导同类桥梁的有限元分析计算.     

曲线梁桥有限元模型简化

通过对模拟曲线梁桥不同有限元简化模型的大量分析，结合一座立交桥中的一联曲线桥梁的静载试验，经过对桥梁支座和载荷的多种不同形式的简化，以及选用不同的实体单元类型，形成不同的有限元简化模型，运用有限元软件ANSYS对各类简化模型进行了模拟计算，通过各类型计算结果的对比和与实测结果的比较，总结出不同简化形式对曲线桥梁有限元计算的影响程度，并得到了适合曲线梁桥三维有限元模型的简化类型，为以后的曲线桥梁三维有限元模型简化提供指导。     

桥梁抗震性能计算分析

以某市中环快速化改造工程桥为研究对象,结合大型通用有限元程序,建立实桥空间有限元计算模型,计算分析桥梁结构的动力特征。利用反应谱法得到地震荷载下所须的振型阶数,对全桥进行动力特性分析。根据桥梁抗震设计原则,分析计算桥梁下部结构的受力情况。计算结果为同类桥梁抗震设计提供参考数据和分析基础。     

L形型钢混凝土异形柱正截面承载力的理论研究(Ⅰ)——有限元计算程序编制

根据型钢混凝土(SRC)异形柱的工作机理和有限元计算原理,编制了SRC异形柱正截面承载力的有限元计算程序,并对所编制的有限元计算程序进行了试验验证.结果表明,数值模拟计算结果与试验结果吻合较好,从而证明了本文有限元计算程序的正确性,进而为文献[1] L形型钢混凝土异形柱正截面受力性能的分析奠定了基础.     

地下工程开挖计算的广义有限元法

基于传统有限元理论，将每个结点位移的Lagmnge型插值空间推广为具有任意多个广义位移的函数展开式，在不增加结点个数的前提下，仅通过提高结点插值函数的阶数，达到提高有限元精度的目的，建立了三维广义8结点等参单元和一维广义杆单元。首先推导单元的广义形函数，并给出单元的位移模式；然后进一步推导单元应变矩阵和劲度矩阵以及单元等效荷载列阵等有限元列式。针对地下工程开挖问题，提出联合运用广义有限元和传统有限元，在开挖边界附近和加锚区围岩采用高精度的广义有限元，在远离开挖区域岩体采用高效率的传统有限元，既改善有限元的计算精度，又提高有限元的计算效率，并探讨了广义有限元的程序实施细则。通过对若干算例及工程实例的计算，其结果表明广义有限元法的优越性，为地下工程开挖计算提供了一种合理的数值方法。     

PVA-ECC薄板四点弯曲有限元分析

利用有限元软件建立了聚乙烯醇纤维增强超高韧性水泥基复合材料(PVA-ECC)薄板四点弯曲的有限元模型,并与已有PVA-ECC薄板四点弯曲试验进行比较,验证了有限元模型的有效性。从单元选取、材料属性定义、网格划分、接触定义、施加边界条件、荷载等方面阐述了有限元建模过程,为后续PVA-ECC有限模型的建立提供一定的参考。     

土—基础共同作用分析的有限元/无限元耦合方法模型研究

为考虑土—基础共同作用，建立了有限形无限元耦合方法分析模型。通过对同一结构体系分别应用有限元理论和有限形无限元耦合方法比较，研究了有限形无限元耦合体系中有限元范围在水平与竖向区域的不同取值对计算结果的影响，从而确定了有限元区域的计算范围。结果表明，有限形无限元耦合方法对于研究共同作用问题具有较高的精度和显著的经济性。     

基于三维耦合有限-无限单元的深基坑变形分析

采用无限元模拟远场区域土体、有限元模拟临近基坑土体,提出深基坑开挖分析的有限元-无限元边界耦合分析方法,建立了三维耦合有限-无限单元的深基坑开挖模型,分析了支撑杆轴力变化与围护墙体的变形。并验证了无限元与有限元耦合分析的合理性。     

SYR200型旋挖钻机桩架整体有限元分析中销轴连接模型的研究

对旋挖钻机桩架整体有限元分析中的关键件——销轴连接的有限元模型进行了深入研究,并提出了实用而精确的有限元模型。这种模型适用性强,可以把桩架的各个结构连接在一起形成一个整体的有限元模型,在很大程度上提高了有限元分析结构的精度。使用这种模型对SYR200旋挖钻机桩架进行了整体有限元分析,分析对钻孔机桩架的结构设计有指导意义。     

有限元在计算简支梁屈曲荷载中的应用

介绍了有限元ANSYS中壳元模型的建立步骤,并利用有限元ANSYS程序对简支梁屈曲荷载进行了求解,通过理论分析与有限元结果的比较,验证了有限元ANSYS程序计算结果的正确性,并为外形和受力复杂的简支杆件的稳定承载能力的计算提供了参考依据。     

Hybrid Type Rigid Plastic Finite Element Analysis for Bearing Capacity Characteristics of Surface Uniform Loading

In the geotechnical engineering design, rigid plastic analysis is usually used to estimate a factor of safety or an ultimate capacity. Although based on a simple assumption of rigid-plastic material behaviour, limit analysis has a rigorous theoretical background called limit theorems. The implementation of limit analysis to finite element method is recognised as rigid-plastic finite element method. The author recently proposed a new formulation of hybrid type rigid-plastic finite element method based on the interior point method, named primal-dual rigid-plastic finite element method (PDRPFEM). In this paper, characteristics of primal-dual rigid-plastic finite element method are illustrated in contrast to the ordinary rigid-plastic finite element method based on the upper bound theorem. Advantages of the primal-dual rigid-plastic finite element method in the numerical calculations are also explained. In addition to this, as a real rigid-plastic boundary value problem, bearing capacity problems of surface uniform loading on weightless Tresca material (c, φ = 0) are solved by the primal-dual rigid-plastic finite element method. Numerical solutions are compared to the analytical solutions to investigate numerical accuracies of the primal-dual rigid-plastic finite element method.     

地下结构抗震计算中拟静力法的地震荷载施加方法研究

分析了地下结构横截面抗震设计中常用的拟静力计算方法的误差来源。从地震时一维土层反应应力入手,对拟静力法中有限元反应加速度法的地震荷载加载方法进行改进,提出了有限元反应应力法。对某给定地质条件下的浅埋箱型地铁车站结构,用有限元反应应力法﹑反应位移法﹑有限元反应加速度法和有限元动力反应分析进行了对比计算。结果表明:有限元反应应力法最接近有限元动力分析结果,是一个精度较高的实用性很强的拟静力计算方法。     

工科专业“有限单元法及程序设计”课程改革新思路

在对当前工科专业有限元教学现状分析的基础上,提出了工科专业本科和研究生阶段统筹考虑的＂有限元法及程序设计＂课程改革新思路。其主要思想是,将权威开源代码与有限元理论学习相融合,通过＂代码＂学习＂理论＂,通过＂理论＂理解＂代码＂,让学生＂学得懂,对得上,可复用＂,既扎实掌握有限元理论,又熟练掌握一套终身受益的程序代码,从而切实提高有限元教学效果和质量,最终为学生今后工作和继续深造中使用有限元打下坚实而有用的基础。