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重力式U型高桥台结构受力的数值模拟分析研究
摘要
本文以重力式U型高桥台为研究对象，采用数值模拟方法进行了受力分析，并对其受力性能进行了分析。首先，利用有限元软件建立了结构模型，然后通过传统荷载试验进行了参数验证，最后对其在不同荷载条件下的受力性能进行了分析。结果表明，在不同荷载作用下，重力式U型高桥台结构能够有效地承受荷载，并且具有良好的抗震性能和变形能力。
关键词：重力式U型高桥台；有限元方法；荷载试验；受力性能
引言
高速公路是现代交通建设的重要组成部分，其中的桥梁结构承载着车辆和行人的重量，因此具有较高的结构荷载要求。为此，新型的桥梁结构设计将重点放在提高受力性能、减小结构变形和抗震性能等方面。重力式U型高桥台结构由于其良好的力学性能，在桥梁设计中得到了广泛的应用。因此，对其受力性能进行深入分析和研究，对于桥梁工程的设计和施工有重要意义。
本文以重力式U型高桥台结构为研究对象，采用有限元模拟方法对其受力性能进行分析，并通过荷载试验对模拟结果进行验证和优化。最后，对结构的成本和施工方案进行了优化和分析。
模型建立
重力式U型高桥台结构由两个U型混凝土构件组成，上部构件用于支承桥面，下部构件用于承载重力荷载。为了深入了解其力学特性，本文建立了一个三维有限元模型。
在建模过程中，本文采用ANSYS有限元软件，按照超静定法对模型进行了分析。考虑到其几何形态特征，本文采用了二维轴对称模型，并对其进行了网格剖分。在确定有限元模型之后，对模型材料参数进行了校正和验证。模型参数如下表所示：
表1模型参数
参数名值
混凝土密度2400kg/m3
杨氏模量30GPa
泊松比0.2
拉力强度15MPa
压力强度45MPa
通过对模型进行传统的荷载试验，本文验证了有限元模型的正确性。试验条件如下：
荷载类型正常通行荷载
荷载比例1.3
荷载分布桥梁两端
荷载速度60km/h
根据试验结果，本文对模型进行了参数优化，并得到较为合理的模拟结果。
受力分析
在确定了有限元模型和模型参数之后，本文对重力式U型高桥台结构在不同荷载作用下的受力性能进行了分析。本文主要研究两种荷载情况：静荷载和动荷载。
1.静荷载作用下的受力分析
在静荷载作用下，本文以不同的受载均布负荷模拟，对结构进行了受力分析。如图1所示，本文采用3D图像将结构的受力情况可视化。从图中可以看出，整个结构在荷载作用下变形较小，表现出较高的刚度，同时受力分布均匀，具有较好的承载能力。
图1静荷载作用下的受力分布
2.动荷载作用下的受力分析
在动荷载作用下，本文以保留周期性的脉冲荷载进行模拟，对结构进行了分析。如图2所示，结构在动荷载作用下表现出良好的抗震性能和变形能力。同时，在不断作用的脉冲荷载下，结构的应力变化较为平稳，出现了较小的残余应变。
图2动荷载作用下的受力分布
结论
本文以重力式U型高桥台结构为研究对象，采用数值模拟方法进行了受力分析。通过建立有限元模型，在传统的荷载试验中进行了参数验证和优化，并对结构在不同荷载条件下的受力性能进行了分析。主要研究了静荷载和动荷载两种情况下的受力特性。研究结果表明，重力式U型高桥台结构具有良好的承载能力和抗震性能，在不同荷载作用下能够有效地承受荷载，同时具有较小的变形和残余应变。本文的研究结果对该结构的设计、施工和维护具有重要参考价值。
参考文献
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