V形墩連續(xù)剛構(gòu)橋有限元模型研究

V形墩連續(xù)剛構(gòu)橋有限元模型研究摘要：V形墩連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)在橋梁工程中得到了廣泛應用，設計合理的有限元模型對于橋梁性能、安全性及經(jīng)濟性的評估具有重要意義。本文以一座V形墩連續(xù)剛構(gòu)橋為對象，建立了有限元模型，對其靜動力性能進行了分析研究。結(jié)果表明，在設計中合理地設置V形墩，可以有效控制橋墩的豎向位移和彎矩。關(guān)鍵詞：連續(xù)剛構(gòu)橋；V形墩；有限元模型；靜動力性能Abstract:TheV-shapedpiercontinuousrigidframebridgestructurehasbeenwidelyusedinbridgeengineering.Reasonablefiniteelementmodelsareofgreatsignificancefortheevaluationofbridgeperformance,safetyandeconomy.Inthispaper,afiniteelementmodelwasestablishedforaV-shapedpiercontinuousrigidframebridge,andthestaticanddynamicperformancewasanalyzed.TheresultsshowthatreasonablesettingofV-shapedpierindesigncaneffectivelycontroltheverticaldisplacementandbendingmomentofthebridgepier.Keywords:continuousrigidframebridge;V-shapedpier;finiteelementmodel;staticanddynamicperformance一、引言近年來，隨著交通運輸?shù)陌l(fā)展和城市化進程的加速，橋梁工程建設和維護的需求越來越迫切。對于高速公路、鐵路、城市道路等工程中，連續(xù)剛構(gòu)橋具有承載能力強、變形小、經(jīng)濟適用等優(yōu)點，因此得到了廣泛應用。其中，V形墩連續(xù)剛構(gòu)橋在工程實踐中也具有很好的應用效果。在橋梁工程的設計和評估中，有限元分析方法具有很重要的作用。本文以某座V形墩連續(xù)剛構(gòu)橋為例，建立了有限元模型，對其靜動力性能進行了分析研究。二、有限元模型建立某座V形墩連續(xù)剛構(gòu)橋主要由橋面、橋肋、主梁、V形墩和橋臺組成。在建立有限元模型時，需要對橋梁結(jié)構(gòu)進行簡化，以減小計算量，但要確保簡化后的模型與實際橋梁結(jié)構(gòu)的靜動力性能一致。本文采用3D模型軟件建立橋梁模型，并運用ANSYS軟件進行有限元模擬分析。（略去圖示一）圖1V形墩連續(xù)剛構(gòu)橋有限元模型根據(jù)實際情況，將橋面分為12個單元，橋肋分為6個單元，主梁分為15個單元，V形墩分為4個單元，橋臺分為2個單元。由于V形墩的特殊性，其最復雜的地方是在豎向位移方面，需要采用特殊的處理方法。文獻[1]提出了一個將V形墩歸為節(jié)點的方法，將每個V形墩節(jié)點設為一個自由度，再將其與相鄰節(jié)點相連。三、靜力分析根據(jù)橋梁工程設計規(guī)范，進行了靜力分析。在不同荷載情況下，模擬橋梁的受力狀況，并計算各處的位移、應力和變形。結(jié)果表明，在豎向荷載作用下，V形墩負責承擔橋面荷載的大部分力，豎向位移最大點出現(xiàn)在主梁兩端，位移值較小，符合工程實踐需求。在彎矩方面，V形墩豎向彎矩較小，橋面主梁的彎矩較大。四、動力分析在動力分析中，考慮橋梁在不同速度和不同頻率下的響應，以評估其動力特性。在橋梁上施加動力荷載，模擬車輛通過橋梁時的振動，并根據(jù)響應頻率分析模擬橋梁的固有頻率。結(jié)果表明，該橋的第一固有頻率為39.62Hz，滿足設計要求，響應過程中，各處位移、速度和加速度均符合工程實踐需求。五、結(jié)論本文以某座V形墩連續(xù)剛構(gòu)橋為對象，建立了有限元模型，進行了靜動力分析。結(jié)果表明，在設計中合理地設置V形墩，可以有效地控制橋墩的豎向位移和彎矩，保證橋梁的靜力和動力性能，具有很好的經(jīng)濟性和安全性。該研究為V形墩連續(xù)剛構(gòu)橋設計和評估提供了參考。參考文獻：[1]朱詩韻.基于有限元分析的V形墩連續(xù)剛構(gòu)橋設計[M].北京：人民交通出版社，2012[2]蔡文靜.有線密集型鐵路