曲線連續(xù)剛構(gòu)橋有限元理論DF

PAGEPAGE29第三章曲線連續(xù)剛構(gòu)橋有限元分析理論P(yáng)AGE第三章曲線連續(xù)剛構(gòu)橋有限元分析理論3.1有限元法概述[27][28]有限單元法在550年代起源于于航空工程中中飛機(jī)結(jié)構(gòu)的的矩陣分析。結(jié)結(jié)構(gòu)矩陣分析析認(rèn)為一個(gè)結(jié)結(jié)構(gòu)可以看作作是由有限個(gè)個(gè)力學(xué)小單元元互相連結(jié)而而組成的集合合體；應(yīng)用有有限單元法求求解任意的連連續(xù)體時(shí)，應(yīng)應(yīng)把連續(xù)的求求解區(qū)域分割割成有限個(gè)單單元，并在每每個(gè)單元上指指定有限個(gè)結(jié)結(jié)點(diǎn)，一般可可以認(rèn)為相鄰鄰單元在結(jié)點(diǎn)點(diǎn)上連結(jié)構(gòu)成成一組單元的的集合體，用用以模擬或逼逼近求解區(qū)域域進(jìn)行分析。同同時(shí)選定場(chǎng)函函數(shù)的結(jié)點(diǎn)值值，例如選取取結(jié)點(diǎn)位移作作為基本未知知量；并對(duì)于于每個(gè)單元根根據(jù)分塊近似似的思想，假假設(shè)一個(gè)簡(jiǎn)單單的函數(shù)(插值函數(shù))，近似地表表示其位移的的分布規(guī)律；；再利用彈塑塑性理論中的的變分原理或或其他方法，建建立單元結(jié)點(diǎn)點(diǎn)的力和位移移之間的力學(xué)學(xué)特性關(guān)系，得得到一組以結(jié)結(jié)點(diǎn)位移為未未知量的代數(shù)數(shù)方程組，從從而求解結(jié)點(diǎn)點(diǎn)的位移分量量。一經(jīng)解出出，就可以利利用插值函數(shù)數(shù)確定單元集集合體上的場(chǎng)場(chǎng)函數(shù)。簡(jiǎn)單的說，有限限元法是將連連續(xù)體分成有有限個(gè)單元，單單元間相互有有結(jié)點(diǎn)連接的的理想結(jié)點(diǎn)系系統(tǒng)。分析時(shí)時(shí)，先進(jìn)行單單元分析，用用結(jié)點(diǎn)位移表表示單元內(nèi)力力，然后將單單元再合成結(jié)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行整整體分析，建建立整體平衡衡關(guān)系，由此此求出結(jié)點(diǎn)位位移。有限單元法通常常分析過程為為：①結(jié)構(gòu)離散化，就就是將要分析析的結(jié)構(gòu)物分分割成有限個(gè)個(gè)單元體，并并在單元體的的指定點(diǎn)設(shè)置置結(jié)點(diǎn)，使相相鄰單元的有有關(guān)參數(shù)具有有一定的連續(xù)續(xù)性，并構(gòu)成成一個(gè)單元的的集合體，以以它來(lái)代替原原來(lái)的結(jié)構(gòu)。對(duì)對(duì)于連續(xù)體的的分割，要考考慮單元的形形狀和分割方方案以及確定定單元和結(jié)點(diǎn)點(diǎn)的數(shù)目等問問題。②選擇插值函數(shù)數(shù)，為了能用用結(jié)點(diǎn)位移表表示單元體的的位移、應(yīng)變變和應(yīng)力，在在分析連續(xù)體體問題時(shí)，必必須對(duì)單元中中位移的分布布作出一定的的假定，也就就是假定位移移是坐標(biāo)的某某種簡(jiǎn)單的函函數(shù)。選擇適適當(dāng)?shù)牟逯岛瘮?shù)是有限單單元法分析中中的關(guān)鍵，通通常選擇多項(xiàng)項(xiàng)式作為插值值函數(shù)，因?yàn)闉槎囗?xiàng)式的數(shù)數(shù)學(xué)運(yùn)算比較較方便，還可可以用來(lái)逼近近模擬光滑的的曲線函數(shù)；；一般來(lái)說，多多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù)數(shù)等于單元的的自由度數(shù)，它它的階次應(yīng)包包含常數(shù)項(xiàng)和和線性項(xiàng)等。通過插值函數(shù)，用用結(jié)點(diǎn)位移表表示單元內(nèi)任任意一點(diǎn)位移移的關(guān)系式：：{?}=[[N]{δ}e式中：{??}—單元內(nèi)任一一點(diǎn)的位移列列陣；{δ}e—單元元的結(jié)點(diǎn)位移移列陣[N]—形函數(shù)數(shù)矩陣，它的的元素是位置置坐標(biāo)的函數(shù)數(shù)，反映了單單元的位移狀狀態(tài)。③分析單元的力力學(xué)特性，位位移模式選定定后就可以進(jìn)進(jìn)行單元的力力學(xué)特性的分分析，它包括括下面三個(gè)部部分內(nèi)容：1)利用幾何方方程導(dǎo)出由結(jié)結(jié)點(diǎn)位移表示示單元應(yīng)變的的關(guān)系：{ε}=[B]]{δ}e式中：{εε}—單元內(nèi)任一一點(diǎn)的應(yīng)變列列陣；[B]—單元應(yīng)應(yīng)變矩陣。2)利用本構(gòu)構(gòu)方程，由上上邊的應(yīng)變表表達(dá)式導(dǎo)出用用結(jié)點(diǎn)位移表表示單元應(yīng)力力的關(guān)系式：：{{σ}=[D]][B]{δ}e式中：{σ}——單元內(nèi)任一一點(diǎn)的應(yīng)力列列陣；[D]—與單元元材料有關(guān)的的彈性矩陣。3)利用變分分原理，建立立作用于單元元上的結(jié)點(diǎn)力力和結(jié)點(diǎn)位移移之間的關(guān)系系式，即單元元的平衡方程程：{F}e=[kk]e{δ}e式中：[k]]e—單元?jiǎng)偠染鼐仃嚕芍猍k]e＝∫∫∫[B]T[D][BB]dxdyydz④集合所有單單元的平衡方方程，建立整整個(gè)結(jié)構(gòu)的平平衡方程。這這個(gè)集合過程程包括兩個(gè)方方面的內(nèi)容：：一是將各個(gè)個(gè)單元的剛度度矩陣集合成成整個(gè)物體的的整體剛度矩矩陣；二是將將作用于各單單元的等效結(jié)結(jié)點(diǎn)力列陣，集集合成總的荷荷載列陣。最最常用的集合合剛度矩陣的的方法是直接接剛度法，一一般來(lái)說，集集合所依據(jù)的的理由是要求求所有相鄰的的單元在公共共結(jié)點(diǎn)處的位位移相等，于于是得到以整整體剛度矩陣陣[K]、荷載列陣[F]以及整個(gè)物物體的結(jié)點(diǎn)位位移列陣{δ}表示的整個(gè)個(gè)結(jié)構(gòu)的平衡衡方程：{F}}=[KK]{δ}⑤在考慮幾何何邊界條件后后，求解未知知結(jié)點(diǎn)位移和和計(jì)算單元應(yīng)應(yīng)力。3.2橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)空間有限元元法概述[227]～[29]3.2.1橋梁梁結(jié)構(gòu)有限元元離散模型利用有限元法分分析橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力時(shí)，有有多種離散模模型，常用的的有空間梁?jiǎn)螁卧?、板殼殼單元法、梁梁格法及三維維實(shí)體單元法法，如下：①空間梁?jiǎn)卧ㄓ靡痪S空間梁元元對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行行離散，這種種方法的特點(diǎn)點(diǎn)是能直接給給出截面的內(nèi)內(nèi)力和變形，但但是它不能反反映主梁橫向向的內(nèi)力。②板殼單元法法用板、殼單元離離散模擬箱梁梁頂?shù)装搴透垢拱宄煽臻g模模型。但是在在實(shí)際應(yīng)用時(shí)時(shí)，它不能給給出與現(xiàn)行設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范有直直接聯(lián)系的內(nèi)內(nèi)力結(jié)構(gòu)，不不便于工程技技術(shù)人員的使使用，而且它它對(duì)于箱梁橫橫梁的模擬誤誤差比較大。③梁格法梁格法是一種實(shí)實(shí)用、簡(jiǎn)便、有有效的空間分分析方法，它它概念清晰、易易于理解，在在橋梁結(jié)構(gòu)分分析中得到了了廣泛的應(yīng)用用。梁格法就就是用等效梁梁格來(lái)代替橋橋梁的上部結(jié)結(jié)構(gòu)，兩者的的等效關(guān)系主主要表現(xiàn)在梁梁格各構(gòu)件的的剛度計(jì)算上上。理論上，原原型和等效梁梁格當(dāng)承受相相等的外荷載載時(shí)，必須具具有恒等的撓撓曲和扭轉(zhuǎn)，等等效梁格中每每一構(gòu)件的內(nèi)內(nèi)力也必須等等于該構(gòu)件所所代表的原型型截面上的內(nèi)內(nèi)力，但實(shí)際際上由于結(jié)構(gòu)構(gòu)類型的不同同，受力特性性也不同，故故模擬只是近近似的，但是是實(shí)踐表明用用梁格法計(jì)算算出的結(jié)構(gòu)完完全滿足工程程精度要求。梁梁格法可以計(jì)計(jì)算出縱向和和橫向內(nèi)力，這這特別對(duì)于寬寬箱梁內(nèi)力計(jì)計(jì)算有用。=4\*GB3④三維實(shí)體單元元法用四面體或六面面體單元來(lái)離離散模擬原結(jié)結(jié)構(gòu)，可以說說這是一種很很精確得模擬擬，但是實(shí)體體單元法計(jì)算算工作量巨大大，而且也不不能直接輸出出結(jié)構(gòu)截面上上內(nèi)力，還有有自己通過截截面上應(yīng)力積積分得到內(nèi)力力，對(duì)于工程程設(shè)計(jì)人員不不是很方便。但但是它可以用用于對(duì)細(xì)部結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行子結(jié)結(jié)構(gòu)分析。一般來(lái)說橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)都為細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，用空空間梁?jiǎn)卧獊?lái)來(lái)模擬計(jì)算能能夠比較方便便準(zhǔn)確的得到到結(jié)構(gòu)的縱向向內(nèi)力和變形形，從而滿足足計(jì)算和設(shè)計(jì)計(jì)要求；另外外從能量角度度考慮，用空空間梁?jiǎn)卧?jì)計(jì)算的結(jié)果是是偏安全的。如如果遇到寬跨跨比比較大的的寬橋則應(yīng)該該采用板殼單單元法或梁格格法分析。因因梁格法比板板殼元法在實(shí)實(shí)際應(yīng)用上更更為有效，一一般采用梁格格法進(jìn)行分析析，作為結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體體控制，但目目前對(duì)于如何何合理準(zhǔn)確的的確定梁格劃劃分和確定其其剛度還值得得研究。對(duì)于于一些受力特特別復(fù)雜的區(qū)區(qū)域，可進(jìn)行行三維實(shí)體元元分析，以解解決復(fù)雜部位位的配筋設(shè)計(jì)計(jì)等問題。3.2.2空間間梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)偠榷染仃嚳臻g梁梁?jiǎn)卧袃蓚€(gè)個(gè)節(jié)點(diǎn)，分別別是i、j，如圖4-2所示。梁?jiǎn)螁卧拿總€(gè)節(jié)節(jié)點(diǎn)有六個(gè)位位移自由度，其其中三個(gè)是線線位移，三個(gè)個(gè)是角位移。它它們分別對(duì)應(yīng)應(yīng)于六個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)力，其中三三個(gè)是集中力力，三個(gè)是彎彎(扭)矩。設(shè)單元元局部坐標(biāo)系系為右手坐標(biāo)標(biāo)系，并且規(guī)規(guī)定局部坐標(biāo)標(biāo)系中的x軸的正向?yàn)闉閺膇到j(luò)且位于梁的的中和軸，且且y及z軸分別為梁梁截面的另兩兩個(gè)主慣性軸軸，單元節(jié)點(diǎn)點(diǎn)位移按右手手系的定義如如圖4-2b所示。將單元節(jié)點(diǎn)在局局部坐標(biāo)系中中的位移列陣陣記為δi=[uuiνiωiθxiθyiθzi]Tδj=[uujνjωjθxjθyjθzj]Tδe=[δiδj]T(3.2.11)圖3.1空空間梁?jiǎn)卧鄳?yīng)的節(jié)點(diǎn)力力列陣記為:Pi=[NNiQyiQziMxiMyiMzi]TPj=[NNjQyjQzjMxjMyjMzj]TPe=[PiiPj]T(3.2.22)節(jié)點(diǎn)力向量Pee中Ni,Nj分別為作用用于節(jié)點(diǎn)i,j的沿x方向的軸向向力，而Qyi、Qyj及Qzi、Qzj分別為作作用于節(jié)點(diǎn)i,j上的沿y及z方向的橫向向力。MXi、MXj分別作用用于節(jié)點(diǎn)i,j處的扭矩，Myi、Myj和Mzi、Mzj分別作用用于節(jié)點(diǎn)i,j的彎矩。由由荷載向節(jié)點(diǎn)點(diǎn)i,j上移置的節(jié)節(jié)點(diǎn)力向量的的符號(hào)與位移移向量的符號(hào)號(hào)一致。設(shè)單元位移為：：{u}}={ｕ,ν,ω,θ}T，則該位移移可由單元結(jié)結(jié)點(diǎn)位移描述述，即:{u}＝[[N]{δ}e其中：上式中：若忽略桿件剪切切變形，只有有軸向和彎曲曲變形兩部分分，單元應(yīng)變變：(3.2.3))單元內(nèi)廣義力：：(3.2.44)由虎克定律：(3.2.5))其中：EA———軸向抗拉剛剛度GJx——扭轉(zhuǎn)剛度EIy——豎向彎曲剛剛度EIz——橫向彎曲剛剛度故單元彈性應(yīng)變變能：(3.2..6)令((3.2.77)將式(3-2--3)及式(3-2--5)代入式(3-2--7)，則得到不不考慮剪切變變形影響的空空間梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)倓偠染仃?，如如?3-2--8)所示。通常細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)的梁在橫向向荷載作用下下，梁的剪切切變形很小，可可以忽略不計(jì)計(jì)，然而當(dāng)梁梁的高度比較較高時(shí)，剪切切對(duì)撓度的影影響就不是那那樣微不足道道了，這時(shí)必必須考慮剪切切變形的影響響。若單元矩矩陣中考慮剪剪切變形的影影響，可得修修正的單元?jiǎng)倓偠染仃嚕缛缡?3-2--9)所示，其中,,kk為考慮剪應(yīng)應(yīng)力不均勻分分布時(shí)的系數(shù)數(shù)，Ay、Az分布是y、z軸向受剪面面積。3.2.3橋梁結(jié)構(gòu)有有限元分析一一般步驟采用有有限元法進(jìn)行行橋梁施工控控制中的結(jié)構(gòu)構(gòu)分析計(jì)算，首首先要建立數(shù)數(shù)據(jù)文件。數(shù)據(jù)文件準(zhǔn)備一一般分為四步步:=1\*GB3①橋梁結(jié)構(gòu)的模模型化橋梁結(jié)構(gòu)的模型型化就是將實(shí)實(shí)際結(jié)構(gòu)理想想化為有限個(gè)個(gè)單元的集合合。根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的受力特性性與工作行為為選擇恰當(dāng)?shù)牡膯卧问絹?lái)來(lái)模擬實(shí)際結(jié)結(jié)構(gòu)以及選擇擇正確的約束束模擬形式，選選擇正確的約約束模擬形式式尤為重要。就就結(jié)構(gòu)分析模模型來(lái)看，與與一般的己成成橋梁分析不不同的是施工工控制中的結(jié)結(jié)構(gòu)分析模型型一般是隨著著施工的不斷斷推進(jìn)而不斷斷變化的，這這是由于橋梁梁在形成過程程中的結(jié)構(gòu)體體系是在不斷斷變化的。實(shí)實(shí)際工作中，通通?？煽紤]建建立一個(gè)統(tǒng)一一的模型，而而對(duì)某個(gè)施工工狀態(tài)的結(jié)構(gòu)構(gòu)模擬則可通通過某些單元元的是否激活活來(lái)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算模模型中單元的的選擇應(yīng)以能能準(zhǔn)確描述施施工過程中結(jié)結(jié)構(gòu)受力與變變形狀態(tài)為準(zhǔn)。對(duì)于橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)而言，最最主要的是結(jié)結(jié)構(gòu)縱向的受受力分析計(jì)算算，而將縱向向分析模型近近似地處理成成桿件系統(tǒng)，往往往是一種可可取的簡(jiǎn)化模模型。一個(gè)模模型可以是由由一種單元組成，也可可是由幾種單單元組成，對(duì)對(duì)一些特殊的的施工工藝需需要采用特殊殊的單元來(lái)描描述。如連續(xù)續(xù)剛構(gòu)橋的墩墩梁固結(jié)處，則則假定墩頂零零號(hào)塊是一個(gè)個(gè)具有無(wú)限大大剛度的剛性桿件。結(jié)構(gòu)離散化，輸入或生成有限元模型結(jié)構(gòu)離散化，輸入或生成有限元模型計(jì)算單元?jiǎng)偠染仃囆纬煽倓偠染仃囉?jì)算單元?jiǎng)偠染仃囆纬煽倓偠染仃囆纬山Y(jié)點(diǎn)荷載向量形成結(jié)點(diǎn)荷載向量引入約束條件引入約束條件解線性代數(shù)方程組解線性代數(shù)方程組輸出結(jié)點(diǎn)位移輸出結(jié)點(diǎn)位移計(jì)算輸出單元解計(jì)算輸出單元解圖3.2有有限元程序流流程圖=2\*GB3②橋梁結(jié)構(gòu)的離離散化。橋梁梁結(jié)構(gòu)的離散散化就是在模模型化處理后后，將結(jié)構(gòu)離離散為帶有有限個(gè)個(gè)自由度的結(jié)結(jié)構(gòu)，這些單單元在結(jié)點(diǎn)上上相互聯(lián)結(jié)，構(gòu)構(gòu)成一個(gè)與真真實(shí)結(jié)構(gòu)等價(jià)的計(jì)算模模型，即將真真實(shí)的復(fù)雜空空間結(jié)構(gòu)模擬擬為平面的桿桿件系統(tǒng)。單單元大小與結(jié)點(diǎn)位置確定定應(yīng)充分考慮慮結(jié)構(gòu)受力情情況與施工單單元的劃分。結(jié)構(gòu)離散化必須須遵循以下原原則：1)計(jì)算模型應(yīng)應(yīng)盡量符合實(shí)實(shí)際結(jié)構(gòu)的構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)和受受力特點(diǎn)，以以保證計(jì)算分分析結(jié)果的真真實(shí)性；2)保證體系的的幾何不變性性，特別是在在復(fù)雜的體系系轉(zhuǎn)換過程中中更應(yīng)注意，同同時(shí)要避免與與實(shí)際結(jié)構(gòu)受受力不符的多多余聯(lián)結(jié)；3)在合理模擬擬的前提下，應(yīng)應(yīng)盡量減少結(jié)結(jié)點(diǎn)數(shù)目，減減少未知量數(shù)數(shù)目，以縮小小計(jì)算規(guī)模，節(jié)節(jié)省時(shí)間和計(jì)計(jì)算機(jī)空間；；4)本構(gòu)關(guān)系的的確定應(yīng)盡量量反映材料的的勝質(zhì)。桿件單單元的劃分，應(yīng)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的的構(gòu)造特點(diǎn)、實(shí)實(shí)際問題的需需要以及計(jì)算算精度的要求求來(lái)決定，用用來(lái)劃分單元元的結(jié)點(diǎn)應(yīng)包包括構(gòu)件的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)、交接接點(diǎn)、截面變變化點(diǎn)。由于桿件結(jié)構(gòu)有有限元程序的的計(jì)算結(jié)果是是以結(jié)點(diǎn)位移移及內(nèi)力形式式輸出的，故故在進(jìn)行結(jié)點(diǎn)劃分時(shí)，應(yīng)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)需需要驗(yàn)算的截截面以及求影影響線的作用用點(diǎn)的要求，來(lái)來(lái)確定所需增加的中間間結(jié)點(diǎn)。=3\*GB3③按所用軟件的的輸入要求形形成數(shù)據(jù)文件件=4\*GB3④檢查校正數(shù)據(jù)據(jù)文件。計(jì)算算模型最終體體現(xiàn)為數(shù)據(jù)文文件，數(shù)據(jù)文文件正確方能能保證計(jì)算模型的的正確，乃至至才能保證計(jì)計(jì)算結(jié)果的正正確性。其次，運(yùn)運(yùn)行分析軟件件。對(duì)于橋梁梁施工控制中中的結(jié)構(gòu)分析析，由于計(jì)算算模型隨著施工過程的改改變，同時(shí)要要求分析跟蹤蹤進(jìn)行，應(yīng)采采用具有施工工控制跟蹤、仿仿真分析功能的軟件。最后，對(duì)對(duì)分析結(jié)果進(jìn)進(jìn)行分析和后后處理。3.2.4國(guó)內(nèi)內(nèi)常用的有限限元程序簡(jiǎn)介介=1\*GB3①通用程序隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和和科學(xué)技術(shù)的的快速發(fā)展，造造橋技術(shù)不斷斷進(jìn)步，橋梁梁結(jié)構(gòu)逐步向向輕巧、纖細(xì)細(xì)方面發(fā)展。與與此同時(shí)橋梁梁的載重、跨跨徑和橋面寬寬卻不斷增長(zhǎng)長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)型式式不斷變化，傳傳統(tǒng)的橋梁平平面桿系結(jié)構(gòu)構(gòu)程序已越來(lái)來(lái)越不能滿足足設(shè)計(jì)要求，這這就迫切需要要功能齊全、性性能可靠的綜綜合分析程序序來(lái)求解橋梁梁在各種因素素作用下的力力學(xué)特性，美美國(guó)ANSYS公司開發(fā)的的通用有限元元程序ANSYSS正是這種綜綜合程序的代代表。ANSYSS可以模擬橋橋梁預(yù)應(yīng)力鋼鋼筋的松弛、混混凝土的徐變變、開裂、壓壓潰以及結(jié)構(gòu)構(gòu)溫度應(yīng)力（年年溫差、日照照溫差、混凝凝土水化熱）等等因素對(duì)橋梁梁的影響，同同時(shí)也可以方方便地計(jì)算出出箱梁的畸變變應(yīng)力、剪力力滯效應(yīng)以及及橋梁構(gòu)件與與支撐部位的的接觸狀態(tài)；；對(duì)于懸吊拉拉索結(jié)構(gòu)橋梁梁，由于上部部結(jié)構(gòu)的柔軟軟性，所以其其風(fēng)振是一個(gè)個(gè)不容忽視的的問題，用ANSYSS可以很好地地模擬風(fēng)力對(duì)對(duì)橋梁的影響響，如渦流激激振、抖振、疾疾振和顫振；；我國(guó)是地震震多發(fā)帶，幾幾次大地震一一再顯示了橋橋梁結(jié)構(gòu)破壞壞的嚴(yán)重后果果，橋梁抗震震分析的重要要性已經(jīng)不容容置疑，ANSYSS可以提供適適合橋梁地震震響應(yīng)分析的的多點(diǎn)激勵(lì)譜譜分析；此外外，可利用ANSYSSY流固耦合分分析功能進(jìn)行行精確的風(fēng)振振計(jì)算。ANSYS具有有豐富的單元元庫(kù)及材料庫(kù)庫(kù)，可以對(duì)任任何結(jié)構(gòu)形式式的橋梁進(jìn)行行全橋仿真分分析，如梁式式橋、拱橋、剛剛架橋、懸索索橋、斜拉橋橋等等。全橋橋仿真可以通通過對(duì)各種載載荷工況的組組合，較為精精確地反映出出橋梁在各種種因素作用下下的綜合特征征，如橋梁的的應(yīng)力分布、變變形情況、自自振頻率、振振形、地震響響應(yīng)特征、失失穩(wěn)特征等等等，盡量使橋橋梁既經(jīng)濟(jì)美美觀又安全可可靠ANSYS是一一套功能十分分強(qiáng)大的有限限元軟件，能能實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)及及多場(chǎng)耦合分分析，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)前后處理、求求解及多場(chǎng)分分析統(tǒng)一數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)的一體化化大型有限元元軟件；該軟軟件具有如下下特點(diǎn)：1)完備的前處處理功能ANSYS不僅僅提供了強(qiáng)大大的實(shí)體建模模及網(wǎng)格劃分分工具，可以以方便地構(gòu)造造數(shù)學(xué)模型，而而且還專門設(shè)設(shè)有用戶所熟熟悉的一些大大型通用有限限元軟件的數(shù)數(shù)據(jù)接口(如MSC/NNASTRAAN、ALGOR、ABAQUUS等)，并允許從從這些程序中中讀取有限元元模型數(shù)據(jù)，甚甚至材料特性性和邊界條件件，完成ANSYS中的初步建建模工作。此此外，ANSYS還具有近200種單元類型型，這些豐富富的單元特性性能使用戶方方便而準(zhǔn)確地地構(gòu)建出反映映實(shí)際結(jié)構(gòu)的的仿真計(jì)算模模型。2)強(qiáng)大的求解解器ANSYS提供供了對(duì)各種物物理場(chǎng)量的分分析，是目前前唯一能融結(jié)結(jié)構(gòu)、熱、電電磁、流體、聲聲學(xué)等為一體體的有限元軟軟件。除了常常規(guī)的線性、非非線性結(jié)構(gòu)靜靜力、動(dòng)力分分析外，還可可以解決高度度非線性結(jié)構(gòu)構(gòu)的動(dòng)力分析析、結(jié)構(gòu)非線線性及非線性性屈曲分析。提提供多種求解解器分別適用用于不同的問問題及不同的的硬件配置。3)方便的后處處理器ANSYS的后后處理分為通通用后處理模模塊(POSTT1)和時(shí)間歷程程后處理模塊塊(POSTT26)兩部分。后后處理結(jié)果可可能包括位移移、溫度、應(yīng)應(yīng)力、應(yīng)變、速速度以及熱流流等，輸出形形式可以有圖圖形顯示和數(shù)數(shù)據(jù)列表兩種種。4)多種實(shí)用的的二次開發(fā)工工具ANSYS除了了具有較為完完善的分析功功能外，同時(shí)時(shí)還為用戶進(jìn)進(jìn)行二次開發(fā)發(fā)提供了多種種實(shí)用工具。如如宏（Marco）、參數(shù)設(shè)設(shè)計(jì)語(yǔ)言（APDL）、用戶界界面設(shè)計(jì)語(yǔ)言言（UIDL）及用戶編編程特性（UPFs），其中APDL（ANSYSSParaametriicDessignLLanguaage）是一種非非常類似于Fortrran77的參數(shù)化設(shè)設(shè)計(jì)解釋性語(yǔ)語(yǔ)言，其核心心內(nèi)容為宏、參參數(shù)、循環(huán)命命令和條件語(yǔ)語(yǔ)句，可以通通過建立參數(shù)數(shù)化模型來(lái)自自動(dòng)完成一些些通用性強(qiáng)的的任務(wù)；UIDL（UserInterrfaceDesiggnLannguagee）是ANSYS為用戶提供供專門進(jìn)行程程序界面設(shè)計(jì)計(jì)的語(yǔ)言，允允許用戶改變變ANSYS的圖形用戶戶界面(GUI)中的一些組組項(xiàng)，提供了了一種允許用用戶靈活使用用、按個(gè)人喜喜好來(lái)組織設(shè)設(shè)計(jì)ANSYS圖形用戶界界面的強(qiáng)有力力工具；UPFs((UserProgrrammabbleFeeaturees)提供了一套Fortrran77函數(shù)和例程程以擴(kuò)展或修修改程序的功功能，該項(xiàng)技技術(shù)充分顯示示了ANSYS的開放體系系，用戶不僅僅可以采用它它將ANSYS程序剪裁成成符合自己所所需的任何組組織形式（如如可以定義一一種新的材料料，一個(gè)新的的單元或者給給出一種新的的屈服準(zhǔn)則），而而且還可以編編寫自己的優(yōu)優(yōu)化算法，通通過將整個(gè)ANSYS作為一個(gè)子子程序調(diào)用的的方式實(shí)現(xiàn)。鑒于上述特點(diǎn)，近近幾年來(lái)，ANSYS軟件在國(guó)內(nèi)內(nèi)外工程建設(shè)設(shè)和科學(xué)研究究中得到了廣廣泛的應(yīng)用。但但這些應(yīng)用大大多局限于直直接運(yùn)用ANSYS軟件進(jìn)行實(shí)實(shí)際工程分析析，對(duì)利用ANSYS提供的二次次開發(fā)工具進(jìn)進(jìn)行有限元軟軟件設(shè)計(jì)相對(duì)對(duì)較少涉及。=2\*GB3②專用程序國(guó)內(nèi)現(xiàn)在使用較較多的橋梁專專用計(jì)算程序序主要有：橋橋梁博士、GQJS、橋梁通、MIDAS等,分別簡(jiǎn)介如如下：1)橋梁博士((Dr.Brridge))是一套橋梁梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施施工計(jì)算系統(tǒng)統(tǒng)，它由同濟(jì)濟(jì)大學(xué)開發(fā)且且版權(quán)所有。該該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)據(jù)輸入全部采采用標(biāo)準(zhǔn)的界界面人機(jī)交互互輸入，并提提供了強(qiáng)大的的數(shù)據(jù)自動(dòng)生生成和編輯功功能，以及有有效的數(shù)據(jù)糾糾錯(cuò)與查錯(cuò)功功能。該系統(tǒng)統(tǒng)具有強(qiáng)大的的直線橋梁、平平面斜、彎和和異型橋梁設(shè)設(shè)計(jì)與施工計(jì)計(jì)算功能，能能進(jìn)行各種結(jié)結(jié)構(gòu)體系的恒恒載與活載的的線性與非線線性結(jié)構(gòu)響應(yīng)應(yīng)計(jì)算，能有有效的模擬施施工過程，能能夠自動(dòng)按照照規(guī)范進(jìn)行極極限狀態(tài)組合合，并可根據(jù)據(jù)要求進(jìn)行配配筋計(jì)算或應(yīng)應(yīng)力驗(yàn)算等。系系統(tǒng)具有較完完善的輸出功功能，可以得得到各種計(jì)算算信息和計(jì)算算結(jié)果，數(shù)據(jù)據(jù)輸出圖文并并茂，表格、文文字和圖形可可同時(shí)顯示。2)公路橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)統(tǒng)（GQJS）是由交通通部公路科學(xué)學(xué)研究所開發(fā)發(fā)且版權(quán)所有有。該系統(tǒng)不不僅僅是單純純進(jìn)行結(jié)構(gòu)分分析，還包括括的動(dòng)態(tài)可視視化的數(shù)據(jù)前前處理界面、數(shù)數(shù)據(jù)圖形檢驗(yàn)驗(yàn)、結(jié)果圖形形瀏覽和檢索索、預(yù)拱度設(shè)設(shè)置、施工圖圖繪制等一系系列的設(shè)計(jì)功功能。她改變變了過去橋梁梁結(jié)構(gòu)計(jì)算只只能以文本文文件操作方式式進(jìn)行的老模模式。并對(duì)橋橋梁綜合程序序輸入數(shù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)做了改造造，特別改變變了單元坐標(biāo)標(biāo)和預(yù)應(yīng)力信信息數(shù)據(jù)表達(dá)達(dá)方式，使數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)大為為簡(jiǎn)化。軟件件操作改為在在仿Officce的軟件界面面的全新操作作方式，使輸輸入數(shù)據(jù)、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)算、察察看計(jì)算結(jié)果果集成于同一一界面系統(tǒng)之之中。該系統(tǒng)適用于任任意可作為平平面桿系處理理的橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)，如：預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝土梁梁橋、拱橋、桁桁架結(jié)構(gòu)橋、斜斜拉橋以及各各種框架結(jié)構(gòu)構(gòu)等。本系統(tǒng)統(tǒng)能按大塊吊吊裝、懸臂澆澆注、逐段頂頂推、支架現(xiàn)現(xiàn)澆等多種施施工方法，對(duì)對(duì)大跨徑橋梁梁結(jié)構(gòu)施工全全過程分析，并并可進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)活載自動(dòng)加加載等綜合分分析。特點(diǎn)是是解題規(guī)模大大，計(jì)算速度度快，讀AutoCCAD的DXF格式文件可可形成單元截截面信息，界界面動(dòng)態(tài)可視視化程度高，圖圖形檢驗(yàn)功能能強(qiáng)，結(jié)果瀏瀏覽模塊內(nèi)容容豐富生動(dòng)，可可快速查詢計(jì)計(jì)算結(jié)果，可可形成內(nèi)力、應(yīng)應(yīng)力、位移及及影響線等內(nèi)內(nèi)容的曲線圖圖、包絡(luò)圖、彩彩色云圖，可可形成橋梁施施工控制用的的預(yù)拱度及階階段橋面高程程表等，還設(shè)設(shè)置了AutoCCAD繪圖接口，能能在AutoCCAD中繪制預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝土橋橋梁施工設(shè)計(jì)計(jì)圖和內(nèi)力、應(yīng)應(yīng)力、位移、影影響線圖。3)橋梁通由西西安方舟計(jì)算算機(jī)公司開發(fā)發(fā)且版權(quán)所有有，它是一套套橋梁計(jì)算和和繪圖系統(tǒng)，由由計(jì)算模塊、輔輔助計(jì)算模塊塊、繪圖模塊塊三部分組成成。其中計(jì)算算模塊包括：：橋墩或橋臺(tái)臺(tái)蓋梁結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算、樁柱式式橋墩結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算、U型橋臺(tái)結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)算、實(shí)體體橋墩結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算、聯(lián)孔計(jì)計(jì)算。繪圖模模塊包括：橋橋型布置繪圖圖、墩臺(tái)蓋梁梁繪圖、樁柱柱式橋墩或橋橋臺(tái)繪圖、承承臺(tái)柱式墩或或肋式臺(tái)繪圖圖、樁接蓋梁梁橋墩或橋臺(tái)臺(tái)繪圖、擴(kuò)基基柱式墩或肋肋式臺(tái)繪圖、實(shí)實(shí)體墩繪圖、U臺(tái)繪圖、薄薄壁臺(tái)繪圖。輔輔助