斜拉橋結(jié)構(gòu)的案例
[會議論文]基于ANSYS軟件的斜拉橋結(jié)構(gòu)可靠性分析
基于ANSYS軟件的斜拉橋結(jié)構(gòu)可靠性分析
基于ANSYS軟件的斜拉橋結(jié)構(gòu)可靠性分析.pdf
lw.JPG
世界上最寬公鐵兩用斜拉橋架設(shè)首節(jié)段鋼梁
大橋首次采用多塔剛構(gòu)體系公鐵兩用斜拉橋結(jié)構(gòu)，主跨為3×340米的公鐵同層四塔斜拉橋，全橋長1369米，寬49.6米，中間為雙向160公里/小時的城際鐵路，兩側(cè)為雙向六車道的100公里/小時高速公路，是世界首座公鐵同層多塔斜拉橋，也是目前世界上最寬公鐵兩用斜拉橋。
此次吊裝的鋼梁為27號主塔墩頂鋼梁，鋼梁長46米、寬50.2米（含風(fēng)嘴）、高8.6米，其面積相當(dāng)于5.5個籃球場，重量比300多頭成年大象加起來還重，具有結(jié)構(gòu)尺寸大、重量重、受力復(fù)雜、制造安裝工藝新等特點。超大重量的鋼梁架設(shè)需要多種船舶間的協(xié)同配合，吊裝工序復(fù)雜，組織協(xié)調(diào)工作量大。為提前應(yīng)對鋼梁架設(shè)過程中出現(xiàn)的各種困難，項目團隊提前籌劃，準備了多種工作預(yù)案，并提前對浮吊、拖輪及錨艇之間的協(xié)同機制進行了演練和完善，確保鋼梁架設(shè)的安全性控制。
“項目鋼箱梁制造具有‘大型化、工廠化、標準化、裝配化’特點，其在工廠整體制造，通過水運至橋址，采用3600噸‘海鷗號’起重船進行整體安裝。”中鐵大橋局珠機城際金海大橋總工程師鄧永峰說，相比分節(jié)段吊裝，整節(jié)段安裝將高空作業(yè)轉(zhuǎn)為低空作業(yè)，現(xiàn)場作業(yè)轉(zhuǎn)為工廠化作業(yè)，勞動密集型施工轉(zhuǎn)為機械化施工，有效地減少了現(xiàn)場水上和高空作業(yè)風(fēng)險，可縮短工期半年以上。
“海鷗號”起重船由中鐵大橋局自主設(shè)計打造，長118.9米，寬48米，吃水4.8米，起重量3600噸，主鉤最高起升高度距水面以上110米，曾在平潭海峽公鐵兩用大橋和孟加拉帕德瑪大橋執(zhí)行鋼梁架設(shè)任務(wù)，是國內(nèi)起重量最大、起升高度最高的雙臂架起重船。
展開 斜拉橋的建模及分析案例 ￥800
<p>斜拉橋將拉索和主梁有機地結(jié)合在一起，不僅橋型美觀，而且根據(jù)所選的索塔型式以及拉索的布置能形成多種多樣的結(jié)構(gòu)形態(tài)，易與周邊環(huán)境融合，是符合環(huán)境設(shè)計理念的橋梁形式之一。但是，斜拉橋對設(shè)計和施工技術(shù)的要求非常嚴格，斜拉橋的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計與其它橋梁形式有很大不同，設(shè)計人員需具有較深厚的理論基礎(chǔ)和較豐富的設(shè)計經(jīng)驗。在斜拉橋設(shè)計中，不僅要對恒荷載和活荷載做靜力分析，而且必須做特征值分析、移動荷載分析、地震分析和風(fēng)荷載分析。為了決定各施工階段中設(shè)置拉索時的張力，首先要決定在成橋階段自重作用下的初始平衡狀態(tài)。</p><p>本篇文檔將先介紹建立斜拉橋分析模型的方法，然后再計算拉索初拉力的方法，并查看分析結(jié)果的方法。分析軟件選用MIDAS Civil 2019（V2.1）。軟件MIDAS Civil是通用的空間<a href="https://baike.baidu.com/item/%E6%9C%89%E9%99%90%E5%85%83%E5%88%86%E6%9E%90%E8%BD%AF%E4%BB%B6" rel="noopener noreferrer" target="_blank">有限元分析軟件</a>，可適用于橋梁結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)、工業(yè)建筑、飛機場、大壩、港口等結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計。
展開 橋梁索結(jié)構(gòu)底層原理與對應(yīng)軟件實操--ANSYS斜拉橋索力優(yōu)化
橋梁體系演變史上，索結(jié)構(gòu)貫穿始與終。對索結(jié)構(gòu)設(shè)計的掌握程度，也是區(qū)分橋梁工程師水平的一大關(guān)鍵，它是趁手的玩具，還是扎手的荊棘，關(guān)鍵在于對索結(jié)構(gòu)本質(zhì)的理解。
涉及索的三種主要橋梁結(jié)構(gòu)體系
斜拉橋效率高、跨越能力大，大家見的多、做的多，但是由多個三角幾何形成如此簡單造型的斜拉橋，在設(shè)計上卻帶給廣大工程師如此多的困惑，往往一點設(shè)計細節(jié)上的變化，就會帶來計算結(jié)果的震蕩，原本可行的方法突然失去了普適性，這是大家的共同痛點。
斜拉橋家族基因的多樣性
總結(jié)出共性，萃取其本質(zhì)，化整為零，從簡單的概念切入再逐漸推進深化。
“超靜定結(jié)構(gòu)的本質(zhì)，在于力有多條傳遞路徑”
斜拉橋、拱橋調(diào)索，其目的在于將超靜定結(jié)構(gòu)里以軸力為主的那條傳力路徑給找出來，而不是創(chuàng)造出一條以軸力為主的傳力路徑。若沒有通過清晰的概念設(shè)計先構(gòu)筑一個高效、合理的體系，則該體系內(nèi)就不存在一條以軸力為主的潛在傳力路徑，此時用任何調(diào)索方式，都無法得到下圖中這般漂亮的內(nèi)力分布圖。
一座非典型斜拉橋的調(diào)索后內(nèi)力圖
學(xué)習(xí)橋梁設(shè)計，樣本的優(yōu)劣很重要，并不是說，已經(jīng)建成的橋梁，就代表了正確和可靠，相反，其中的水平差異和浮動性非常大，若是沒有對學(xué)習(xí)樣本作有效篩分，則會被帶入深坑。
下圖中形態(tài)各異的索結(jié)構(gòu)橋梁，都是高效設(shè)計家族中的成員，它們經(jīng)過合理的體系設(shè)計與找形，兼顧了美學(xué)與力學(xué)的平衡，也是調(diào)索后得到完美彎矩圖的必要前提。
圖解靜力學(xué)對各式索結(jié)構(gòu)橋梁體系進行找形
從設(shè)計的角度來進行分析，可以得知成橋恒載內(nèi)力的分布如何是橋梁結(jié)構(gòu)在長期運營過程中保證其質(zhì)量的關(guān)鍵部分所在，成橋的狀態(tài)合理指的就是斜拉橋的索、梁、塔等構(gòu)件在活載、恒載作用下做能承受的最小的受力狀態(tài)。
展開 
雙塔雙索面混合式疊合梁斜拉橋結(jié)構(gòu)受力分析
摘 要：以某雙塔雙索面混合式疊合梁斜拉橋為工程背景，簡要介紹了橋梁結(jié)構(gòu)形式，并利用有限元軟件建立了全橋施工仿真分析模型，分別對施工階段和運營階段的鋼主梁、邊跨混凝土梁、中跨混凝土橋面板、結(jié)構(gòu)剛度進行了有限元力分析，計算結(jié)果均滿足設(shè)計要求，可為類似橋梁設(shè)計和施工提供理論依據(jù)和實踐參考。
關(guān)鍵詞：斜拉橋;疊合梁;雙索面;仿真分析;
0 引言
隨著大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展，斜拉橋屬于最受歡迎的橋型之一，其滿足橋梁設(shè)計要求的結(jié)構(gòu)體系的內(nèi)力研究受到了廣泛關(guān)注[1,2]。斜拉橋是塔、拉索和鋼主梁三種基本結(jié)構(gòu)組成的纜索承重結(jié)構(gòu)體系，屬高次超靜定結(jié)構(gòu)[3]。鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)不僅充分發(fā)揮了鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)材料受力性能的優(yōu)勢，還有利于實現(xiàn)施工組織的工廠化和裝配化，提高工程質(zhì)量和施工效率[4]，在實際工程中，為確保施工期間及成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)受力的合理，往往需要提前進行力學(xué)性能分析。本文以某雙塔雙所面大跨度疊合梁斜拉橋為例，采用Midas Civil軟件建立有限元模型，對其施工階段和運營階段主要受力性能進行分析，研究結(jié)果可為同類橋梁提供借鑒。
1 工程概況
橋梁全長617m，橋梁中心樁號K203+476，該橋為（54+71+360+71+54)m五跨雙塔雙索面混合式疊合梁斜拉橋，無引橋；斜拉索扇形布置，梁上索距中跨為12m，邊跨8m，塔上索距2.5～3.5m。橋面全寬為28.0m，路線中心線處梁高3.16m，邊主梁中心線處梁高2.9m。邊跨主梁采用混凝土邊主梁形式，斷面全寬28.0m，主梁橫向索中心距26m，截面端面高2.88m，中心高3.16m。本橋采用“H”形主塔，主塔塔身由上塔柱、中塔柱、下塔柱、上橫梁、下橫梁等組成。
展開 『下載』midas中斜拉橋成橋階段和正裝分析
midas中斜拉橋成橋階段和正裝分析
非常詳細的算例
Cable Stayed Bridge Forward Analysis Example.part1.rar
Cable Stayed Bridge Forward Analysis Example.part2.rar
MIDASCivil應(yīng)用例題的跟隨操作----斜拉橋成橋階段和施工階段分析
MIDASCivil應(yīng)用例題的跟隨操作----斜拉橋成橋階段和施工階段分析
7斜拉橋成橋階段和施工階段分析.part01.rar
7斜拉橋成橋階段和施工階段分析.part02.rar
7斜拉橋成橋階段和施工階段分析.part03.rar
7斜拉橋成橋階段和施工階段分析.part04.rar
7斜拉橋成橋階段和施工階段分析.part05.rar
7斜拉橋成橋階段和施工階段分析.part06.rar
7斜拉橋成橋階段和施工階段分析.part07.rar
7斜拉橋成橋階段和施工階段分析.part08.rar
展開 斜拉橋成橋階段和正裝分析
斜拉橋成橋階段和正裝分析
『下載』斜拉橋施工階段及成橋階段分析
斜拉橋施工階段及成橋階段分析.part1.rar
斜拉橋施工階段及成橋階段分析.part2.rar
斜拉橋施工階段及成橋階段分析.part3.rar
斜拉橋施工階段及成橋階段分析.part4.rar
斜拉橋施工階段及成橋階段分析.part5.rar
斜拉橋施工階段及成橋階段分析.part6.rar
斜拉橋施工階段及成橋階段分析.part7.rar
某斜拉橋ANSYS模態(tài)分析 ￥3
某斜拉橋ANSYS模態(tài)分析
定義梁單元類型、材料屬性
ET,1,BEAM188
MP,EX,1,3.5e10
MP,PRXY,1,0.2
MP,DENS,1,2.6e3
!定義殼單元類型、材料屬性
ET,2,SHELL181
MP,EX,2,3.5e10
MP,PRXY,2,0.166
MP,DENS,2,3.216e3
SECTYPE,15,SHELL,,
SECDATA,0.28
!
『原創(chuàng)』斜拉橋調(diào)索
最近我看了幾本關(guān)于斜拉橋的資料，只是很簡單地介紹了調(diào)索的問題，對于斜拉橋在施工過程中進行一次調(diào)索，調(diào)整了該階段的最佳彎矩的受力，基本上沒有對成橋狀態(tài)下的調(diào)索進行分析。斜拉橋施工和運營狀態(tài)下的約束有很大差異，成橋后的調(diào)索應(yīng)該不只是調(diào)整彎矩的最佳狀態(tài)，還應(yīng)考慮主梁在橋塔處的壓應(yīng)力。
ANSYS APDL斜拉橋精細化建模與仿真分析案例 ￥39.9
索力優(yōu)化基礎(chǔ)平臺：
模型內(nèi)置斜拉索初應(yīng)變參數(shù)化接口（1-40、111-150號單元為斜拉索單元），可直接集成優(yōu)化算法（如影響矩陣法、遺傳算法），實現(xiàn)成橋狀態(tài)索力自動調(diào)整。
1.2.4. 二次開發(fā)友好性：
命令流結(jié)構(gòu)清晰，模塊化設(shè)計便于擴展功能（如施工階段模擬、風(fēng)振響應(yīng)分析等）；
支持與MATLAB、Python等工具聯(lián)動，實現(xiàn)自動化參數(shù)掃描與結(jié)果后處理（需要會批處理調(diào)用接口）。
1.2.5. 工程應(yīng)用價值：
設(shè)計驗證：快速評估不同索力組合下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力與變形；
教學(xué)研究：作為斜拉橋力學(xué)行為分析的經(jīng)典案例，適用于高校課程實踐；
項目競標：縮短建模周期，提升方案技術(shù)可行性展示效率。
操作步驟：
通過/INPUT命令調(diào)用；
修改關(guān)鍵參數(shù)（荷載或者、索力初值）以適配新項目；
1.2.6. 擴展建議：
有需要的可以自行集成集成ANSYS OPTIMIZATION模塊實現(xiàn)自動索力優(yōu)化；
添加*DO循環(huán)實現(xiàn)多工況批量分析（如活載、溫度荷載組合）。
1.3. 小結(jié)
本案例為橋梁工程師、研究人員及學(xué)生提供了一套“開箱即用+靈活擴展”的斜拉橋仿真工具，助力從概念設(shè)計到施工優(yōu)化的全流程決策。無論是快速驗證設(shè)計方案，還是深入探索結(jié)構(gòu)非線性行為，均可基于此模型高效實現(xiàn)。
分項案例如下：如果是其他平臺也可以用hypermesh導(dǎo)入導(dǎo)出abaqus平臺等。
展開 斜拉橋索力優(yōu)化的matlab和ansys仿真
直接以邵旭東教授等編著的《橋梁設(shè)計與計算》的一例子來說明斜拉橋索力優(yōu)化的matlab和ansys聯(lián)合仿真的可行性。
書中相應(yīng)的計算理論見原書p540-550。或參考郭鐘群等人的論文《基于可行域法的斜拉橋索力優(yōu)化》。
算例描述如下：
書中和該論文對算例采用了可行域法來確定索力。本貼也將采用該法。
計算的基本原理：采用matlab為主控程序，編制優(yōu)化算法程序，將ansys計算得到的彎矩作為約束條件返回給matlab優(yōu)化程序。
目標函數(shù)：彎曲應(yīng)變能
約束條件：彎矩在可行域內(nèi)，具體表達式見原書。
利用懲罰函數(shù)將約束優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為無約束優(yōu)化問題。
新的目標函數(shù)：懲罰函數(shù)=彎曲應(yīng)變能+彎矩懲罰項
優(yōu)化方法：遺傳算法
首先，建立有限元模型如下：
matlab輸出結(jié)果：
即三索索力T1，T2，T3分別為 3137.819072011635 3303.436908252255 5114.168292024851KN，最小彎曲應(yīng)變能為3.491895730000000e+004。
索與主梁相交的三個截面的彎矩可行域為：
截面1：md11 = 3.0973e+005 md21 = -2.6617e+006
截面2：md12 = -2.2499e+005 md22 = -2.6221e+006
截面3：md13 = -1.7047e+006 md23 = -1.8241e+006
三個截面的彎矩分別為： -2046378.2063 -1675845.4513 -1737980.5069
可見，彎矩全部落入可行域。
書中計算得到的T1=3307.400 T2=3620.100 T3=5418.100kN。
下面進行比較分析。
展開 斜拉橋鋼錨梁參數(shù)化分析 ANSYS APDL命令流 ￥168
本代碼提供了斜拉橋鋼錨梁參數(shù)化分析 ANSYS APDL，通過輸入鋼錨梁的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)即可完成建模計算，分析鋼錨梁施工過程一端滑動一端固定、兩端固定、斷索等工況，傻瓜式操作，簡單易上手。同時可以批量提取并輸出關(guān)鍵板件結(jié)果到txt文件。
支持輸入的部分參數(shù)如下：
/prep7
alp1=90-60 !主跨側(cè)縱向角度,與水平面夾角
alp2=90-57 !邊跨側(cè)縱向角度,與水平面夾角
theta1=5 !主跨側(cè)橫向角度
theta2=5 !邊跨側(cè)橫向角度
P1=5000e3 !主跨側(cè)成橋索力
P2=4500e3 !邊跨側(cè)成橋索力
P1m=6300e3 !主跨側(cè)最大索力
P2m=6300e3 !邊跨側(cè)最大索力
D1=0.377 !錨杯內(nèi)徑
D2=0.477 !錨圈外徑
L1=8.5 !鋼錨梁長度
H1=0.85-0.028 !鋼錨梁底板距離錨固點高差
B1=1.05 !鋼錨梁邊、中腹板中心距
L3=L1/2-1.83 !鋼錨梁中間隔板中心距
LN2=0.6 !錨固區(qū)上壓板N2長度，斜板
LN3=0.7 !錨固區(qū)下壓板N3長度，斜板
LN4=0.36 !錨固區(qū)中間加勁肋N4、N5長度
B2=D1+0.06 !N2、N3中心距，
B4=D1+0.06 !N4中心距
!主要板件厚度
*dim,tt,array,15
tt(1)=0.028 !
展開 斜拉橋建模
斜拉橋建模的詳細步驟
