姜丽梅;江阿兰
【摘 要】Supporting steel truss bridge is used as a subject of study, and the finite element model of the space was established using ANAYS analysis program. The research analyses the static and dynamic characteristics of the steel truss bridge, and draw some useful conclusions, laying the base for bridge designing and testing and maintenance of the technical parameters, and further analysis.%以下承式钢桁梁桥为研究对象,采用ANAYS分析程序,建立了下承式钢桁梁桥的空间有限元模型；对钢桁架桥的静力和动力特性进行分析,得出一些有用的结论,为进行桥梁设计及检测与维护提供了技术参数与依据,并为进一步的分析奠定基础. 类淀粉沉积症【期刊名称】《低温建筑技术》
【年(卷),期】2013(035)001
【总页数】3页(P40-42)
【关键词】钢桁架桥;ANSYS;空间有限元模型;静力和动力分析
【作 者】姜丽梅;江阿兰
【作者单位】大连交通大学土木与安全工程学院,辽宁大连116028;大连交通大学土木与安全工程学院,辽宁大连116028
【正文语种】中 文
【中图分类】TU391
把斧子卖给小布什
随着现代交通运输的快速发展，桥梁兴建的规模在不断的扩大，尤其是现代铁路行业的快速发展更加促进了铁路桥梁的建设，在各种形式的大跨度铁路桥梁建设中，铁路连续钢桁架桥逐渐以其速度高、舒适性好、安全性强、连续运营密度高等特点成为一种具有相当竞争力的桥型，而高速铁路桥梁必须具有可靠的受力性能，足够的竖向，侧向和扭转刚度，同时还应具有良好的稳定性及较高的减震降噪性，因此对其进行静动力学分析，了解其受力特性具有重要的意义。基于此，文中对某下承式钢桁梁桥进行了静动力学分析，初步得到了该桥的一些静动力学结果，该结果对后期的分析研究具有一定的指导意义。
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某下承式钢桁梁桥，全桥长(126+196+126)m，为下承式连续钢桁梁桥，主桁中心距28.8m，采用N形上弦变高桁式，中跨跨中及边跨端部桁高为19m，中间支点桁高为35m，节间长度为14m，桁梁横断面内设置吊杆和K撑。桥面系部分采用大纵梁大横梁形成的正交异性钢桥面板。全桥设置成四线铁路，每线底部对应设置2道间隔为2m的大纵梁，该大纵梁采用倒T形截面;此桥每个主桁节点位置处设一道横梁，该横梁采用变高的的倒T形截面且与桥面板焊接成一体;桥面部分采用整体正交异性钢桥桥面板，桥面底部每隔2m设一道采用倒T形截面的横向加劲肋，但其不与主桁下弦相连;纵肋设置为若干倒T形和板形加劲肋;上平纵联用交叉式结构;横联用带K撑和吊杆的横向桁架体系，但由于桁高是变化的，横联形式应该随桁高的不同而进行相应的调整，其中中间支点处采用横联结构组成竖向桥门架，端支点处采用交叉型眉杆形式设置斜桥门架;主桁下弦部分采用整体节点连接，主桁上弦部分采用散拼装节点连接;该桥一个主墩处设纵向固定支座，其余位置处设纵向活动支座，而横桥向方向一侧设横向固定支座，另一侧设横向活动支座，桥梁形式如图1所示。 图1 某下承式钢桁梁桥
2 计算模型真空浸漆
有限元模型的模拟主要应从结构的刚度，质量和边界条件等方面考虑，而且应当尽量与实际结构的受力状态相符，文中采用ANSYS大型有限元软件，利用常用的空间板梁法建立全桥空间有限元模型，并进行力学分析。
安徽省立新安医院(1) 有限元模型建模所采用的假定:①建立钢桁架梁桥的全部构件的内力及位移变形都在线弹性范围内，即所有构件的应力与应变应该符合虎克定律;②建立钢桁架桥的全部构件，其所用的材料都是均质的，即全部是各向同性的材料。
(2) 建模细节。文中将下承式钢桁梁桥的各部分杆件，包括上弦杆，下弦杆，腹杆，纵梁，横梁，纵肋，横肋以及横联杆件等，均采用空间梁单元beam44模拟，此空间梁单元既可以考虑所模拟杆件的轴向变形，又可以考虑所模拟杆件在两个平面内的弯曲及绕杆件自身轴的扭转;钢桥面板采用具有弯曲能力和膜力的空间板单元shell63模拟，该空间板单元可以考虑在荷载作用下桥面板内所产生的各种应力;计算模型中纵横梁和横肋等梁单元的节点与钢桥面板板单元共节点，通过设置偏心来满足位置上的要求，钢桥面板在下弦杆位置处采用弹性连接中的刚性连接单元csolid单元与下弦杆相连，桥面系纵梁、纵肋、横梁、横肋考
虑上翼缘，截面采用工字型截面，上翼缘与钢桥面板等厚，所模拟的各杆件均都考虑剪切变形的影响。边界约束条件为一个主墩设纵向固定支座，其余设纵向活动支座，横桥向一侧设横向固定支座，另一侧设横向活动支座，其中，x向为顺桥向，z向为横桥向，y向为垂直于桥面方向。模型所需要的参数如表1，全桥共有节点18649个，划分52182个单元，建立的空间有限元模型如图2所示。
图2 下承式钢桁梁桥的空间有限元模型
表1 某下承式钢桁梁桥模型主要参数列表材料 弹性模量/Pa泊松比密度/kg·m－3构件Q370qD钢 2.1e11 0.3 7850 上下弦杆、腹杆、节点板、横梁、桥面板Q345qD钢 2.06e11 0.3 7850 其余杆件、纵梁、平面联结系、横联等
3 求解分析
(1) 成桥状态下的静力学分析。通过成桥状态下的静力分析，可以根据有限元模型模拟的计算结果(变形前后的形状，最大挠度值及应力分布和大小等)进行常识性的判别，出结构的危险截面，设计中的强度缺陷等，为后续的动力分析奠定基础。
图3 集中力作用下位移图(m)
由图3可知，在静力作用下，结构的最大挠度发生在跨中，且它的位移大小为0.108m，一般结构在静力作用下满足＆/L≤1/900，由 ＆/L=0.108/196=0.000055≤1/900，可知此结构在集中力作用下满足刚度要求，除挠度外的内力等结果亦满足规范要求，与原设计基本吻合，表明模型基本合理，可以依此出受力薄弱点，内力图不在此列举。
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(2) 成桥状态下的动力学分析。动力学分析中的很重要的基础分析即为模态分析，所谓的模态分析是指分析结构系统的振动特性，得到结构的振型和固有频率，这些参数即是结构承受动力荷载作用下的重要参数，同时也是结构其它各类型动力学分析的基础，而在模态分析中，低阶振型对结构起控制作用，文中借助大型通用有限元软件ANSYS，采用适合提取大模型多阶模态的分块Lanczos法求解下承式钢桁梁桥的动力特性，文中仅列出前五阶模态分析图形，其余不一一列举，所得结果如图4所示。(注:在模态分析前应先进行预应力静力分析，从系统平衡位置进行动力模态分析)。
表2 钢桁架桥成桥阶段动力特性阶次 自振频率f/Hz 阵型特征11.137竖向对称弯曲21.2029 横向对称弯曲加扭转31.4297 右边跨横向弯曲41.6506 边跨对称横向弯曲51.8743竖向反对
称弯曲
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