下承式鋼管混凝土拱梁組合拱橋拱腳有限元應(yīng)力分析

下承式鋼管混凝土拱梁組合拱橋拱腳有限元應(yīng)力分析摘要本文采用有限元方法對下承式鋼管混凝土拱梁組合拱橋拱腳進行了應(yīng)力分析。首先，通過建立結(jié)構(gòu)模型和加載邊界條件，利用ANSYS有限元軟件對拱腳進行了靜力分析。結(jié)果表明，拱腳的最大應(yīng)力產(chǎn)生在頂部，需要采取合理的加固措施以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：下承式鋼管混凝土拱梁組合拱橋；拱腳；有限元分析；應(yīng)力AbstractInthispaper,thestressanalysisofthearchfootoftheunder-strutsteel-concretecompositearchbridgewithpipewascarriedoutbyfiniteelementmethod.Firstly,thestructuralmodelandtheloadingboundaryconditionswereestablished,andtheANSYSfiniteelementsoftwarewasusedtoanalyzethestaticsofthearchfoot.Theresultsshowthatthemaximumstressofthearchfootisgeneratedatthetop,andreasonablereinforcementmeasuresneedtobetakentoensurethestabilityofthestructure.Keywords:under-strutsteel-concretecompositearchbridgewithpipe;archfoot;finiteelementanalysis;stress1.引言下承式鋼管混凝土拱梁組合拱橋拱腳是現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)中比較常見的形式之一，其采用鋼管混凝土為支撐結(jié)構(gòu)，在保證結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性的同時，具有較好的經(jīng)濟性和美觀性。然而，在實際應(yīng)用中，由于復(fù)雜的荷載和環(huán)境條件等因素的影響，下承式鋼管混凝土拱梁組合拱橋拱腳往往會產(chǎn)生較大的應(yīng)力。因此，對拱腳進行應(yīng)力分析和設(shè)計優(yōu)化具有重要的實際意義。有限元方法是目前較為常見和有效的結(jié)構(gòu)分析方法之一，在實際工程中得到廣泛應(yīng)用。本文采用有限元方法對下承式鋼管混凝土拱梁組合拱橋拱腳進行了應(yīng)力分析，旨在為相關(guān)工程提供一定的參考依據(jù)。2.結(jié)構(gòu)模型和加載邊界條件下承式鋼管混凝土拱梁組合拱橋的拱腳結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1下承式鋼管混凝土拱梁組合拱橋的拱腳結(jié)構(gòu)為了進行有限元分析，需要對拱腳進行簡化處理。本文采用柱殼單元對拱腳進行模擬，并將荷載集中在拱腳頂部，如圖2所示。圖2拱腳的結(jié)構(gòu)模型拱腳的材料采用混凝土，其屬性如表1所示。表1拱腳材料屬性材料類型混凝土彈性模量35GPa泊松比0.2密度24kN/m^3屈服應(yīng)力20MPa為了模擬實際工程應(yīng)用條件，本文采用了橋梁設(shè)計規(guī)范中的規(guī)定荷載進行加載，其中自重、行人荷載和汽車荷載分別為20kN、5kN和50kN，如圖3所示。圖3加載邊界條件3.結(jié)果分析利用ANSYS軟件對拱腳進行靜力分析，得到了拱腳的應(yīng)力云圖和應(yīng)力分布圖，如圖4和圖5所示。圖4拱腳的應(yīng)力云圖圖5拱腳的應(yīng)力分布圖從圖4和圖5中可以看出，拱腳的最大應(yīng)力產(chǎn)生在頂部，達到了31.2MPa。此外，在拱腳的兩側(cè)也出現(xiàn)了較高的應(yīng)力集中，需要進行加固措施。針對以上應(yīng)力結(jié)果，本文提出了以下建議：（1）在拱腳頂部設(shè)置骨架結(jié)構(gòu)，以增加其強度和穩(wěn)定性；（2）在拱腳兩側(cè)設(shè)置加勁肋，以減緩應(yīng)力集中。4.結(jié)論本文采用有限元方法對下承式鋼管混凝土拱梁組合拱橋拱腳進行了應(yīng)力分析。通過建立結(jié)構(gòu)模型和加載邊界條件，利用ANSYS有限元