1、遼寧工業(yè)大學(xué)有限元軟件工程案例分析本課題是基于ANSYS的鋼桁架橋的靜力分析專業(yè)行業(yè)級建筑工程研究16-1級(結(jié)構(gòu)工程)學(xué)校編號西方人名的第一個字日期：2017年4月15日基于ANSYS的鋼桁架橋靜力分析本文利用ANSYS分析程序?qū)ο鲁惺戒撹炝簶蜻M行有限元建模。對桁架橋進行了靜力分析，繪制了結(jié)構(gòu)變形圖、位移云圖和結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖(軸力圖、彎矩圖和剪力圖)，找出了結(jié)構(gòu)的危險截面。關(guān)鍵詞：有限元分析軟件；鋼桁架橋；靜態(tài)分析；結(jié)構(gòu)分析。引言：隨著現(xiàn)代交通的快速發(fā)展，橋梁建設(shè)的規(guī)模不斷擴大，特別是現(xiàn)代鐵路產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展進一步推動了鐵路橋梁的建設(shè)。一些新建的高速鐵路橋可以達到四條甚至六條線路。由于橋面和橋身材

2、料不同，受力情況變得復(fù)雜，這就要求橋梁具有足夠的承載能力、足夠的豎向橫向和扭轉(zhuǎn)剛度、良好的穩(wěn)定性以及較高的減震降噪能力。因此，利用計算機和求解軟件快速進行力學(xué)分析并了解其應(yīng)力特性具有重要意義。1.項目簡介簡支鋼桁架橋由型鋼組成。頂梁、邊梁、橋弦和底梁分別由3種不同類型的型鋼制成。結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1，材料性能見表2。這座橋長32米，高5.5米。橋身由8節(jié)桁架組成，每節(jié)4米。這座橋可以通過卡車。如果卡車僅被認(rèn)為位于橋的中間，假設(shè)卡車的質(zhì)量為4000千克，如果取模型的一半，則卡車施加在橋上的力可以簡化為P1、P2和P3，其中P1=P3=5000牛頓，P2=10000牛頓，見圖2，鋼橋的形式如圖1所示，其

3、結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。圖1鋼橋的形式圖2橋梁簡化平面模型(取橋梁的一半)圖3剛性桁架橋示意圖使用的桁架構(gòu)件有三種規(guī)格，如表1所示。表1鋼桁架構(gòu)件規(guī)格成員欄章節(jié)號形狀規(guī)格頂梁和側(cè)梁1I形400X400X12X12橋弦2I形400X300X12X12底基3I形400X400X16X16所用的材料特性如表2所示。表2材料屬性參數(shù)鋼鐵彈性模量EX2.11011泊松比0.3密度密度78002模型構(gòu)建梁188單元用于下承式鋼桁架橋的所有構(gòu)件，包括頂梁、邊梁、橋弦和底梁?？臻g梁單元可以考慮模擬構(gòu)件的軸向變形。定義了一組材料屬性。各種棒材均為鋼，其相應(yīng)參數(shù)如表2所示。三個梁單元截面根據(jù)表1中的鋼筋規(guī)格定義，并根據(jù)

4、表1分別定義在相應(yīng)的梁上。在建模過程中，直接建立節(jié)點和單元，然后按照先建立節(jié)點然后構(gòu)造桿的順序進行一次建模。桁架橋的有限元分析模型如圖4所示。為每個成員選擇單元類型和截面類型后，每個成員被分成4個單元來網(wǎng)格模型。圖5示出了所建造的桁架橋的有限元分析的網(wǎng)格結(jié)果。邊界條件是在梁的支撐處，即節(jié)點1，在三個方向上施加xyz位移約束。在節(jié)點9處施加Y方向上的約束；集中荷載施加在梁的兩個點，即4個和6個節(jié)點，y方向向下5000n；集中載荷施加在梁的中點，即5個節(jié)點，y方向向下10000牛頓。桁架橋有限元分析模型的邊界條件和施加的載荷如圖6所示。圖4桁架橋有限元分析模型圖5桁架橋有限元分析網(wǎng)格劃分結(jié)果圖6中

5、構(gòu)造的桁架橋的有限元分析模型的邊界條件是施加的載荷3解決方案分析圖7模型求解的負(fù)荷數(shù)據(jù)條件圖8解決方案結(jié)果圖圖9模型最終變形圖圖10模式靜態(tài)分析：從桁架橋的總位移云圖圖圖11可以看出，在集中力的作用下，橋面的位移最大時從中間向兩側(cè)減小，說明橋梁中部的變形最大，是一個危險的地方。從圖13中的軸向力圖可以看出，中間豎向和兩側(cè)支撐處的端部斜桿受到較大的軸向力，上下弦桿和中間斜腹桿的軸向力相對較小。因此，在靜載狀態(tài)下，可以看出，中間立柱和兩側(cè)支座處的端部斜桿容易產(chǎn)生疲勞損傷，這也是檢查桁架橋強度時的重點檢查對象。從彎矩圖圖15可以看出，其上下橫向連接梁都有一定的彎矩值，這表明桁架在外力作用下的扭轉(zhuǎn)與其在靜載荷下的狀態(tài)有關(guān)。從圖14和圖15可以發(fā)現(xiàn)，桁架結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的剪切力和彎矩相對于軸向力非常小?？梢哉f，在靜載條件下，桁架橋主要受軸力的影響。結(jié)