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(yīng)用，設(shè)計合理的有限元模型對于橋梁性能、安全性及經(jīng)濟(jì)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(jìn)行了分析研究。結(jié)果表明，在設(shè)計中合理地設(shè)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(yùn)輸?shù)陌l(fā)展和城市化進(jìn)程的加速，橋梁工程建設(shè)和維護(hù)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(qiáng)、變形小、經(jīng)濟(jì)適用等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了廣泛應(yīng)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(yīng)用效果。在橋梁工程的設(shè)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(jìn)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(jìn)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(yùn)用ANSYS軟件進(jìn)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(fù)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(xiàn)[1]提出了一個將V形墩歸為節(jié)點(diǎn)的方法，將每個V形墩節(jié)點(diǎn)設(shè)為一個自由度，再將其與相鄰節(jié)點(diǎn)相連。三、靜力分析根據(jù)橋梁工程設(shè)計規(guī)范，進(jìn)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(yīng)力和變形。結(jié)果表明，在豎向荷載作用下，V形墩負(fù)責(zé)承擔(dān)橋面荷載的大部分力，豎向位移最大點(diǎn)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(yīng)，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(yīng)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(shè)計要求，響應(yīng)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(jìn)行了靜動力分析。結(jié)果表明，在設(shè)計中合理地設(shè)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(jì)性和安全性。該研究為V形墩連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計和評估提供了參考。參考文獻(xiàn)：[1]朱詩韻.基于有限元分析的V形墩連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計[M].北京：人民交通出版社，2012[2]蔡文靜.有線密集型鐵路