ANSYS仿真作业讲解.docx

桥梁结构仿真分析

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一、下承式钢管混凝土拱桥，跨径90m。主梁截面布置如下图所示，C50混凝土，吊杆为54根直径7mm钢丝；钢管混凝土拱圈截面如图所示，直径1m、壁厚14mm、内填C50混凝土。吊杆下设置壁厚40cm的混凝土横梁。设计荷载公路I级，4车道。按照杆系结构计算结构在移动荷载作用下的弯矩和剪力包络图。

立面布置（单位：m）拱圈截面布置

主梁截面布置（单位：cm）
1、计算模型
1）采用单梁模型；
2）拱圈采用共节点分离模型，单拱轴，钢管、拱轴混凝土和吊杆弹性模量取2倍的各自模量，面积不变；
3）吊杆不考虑初应变。
输出荷载影响矩阵，然后使用MATLAB求解弯矩和剪力包络图（纵桥向最不利加载）。
2、计算结果

图1-1主梁弯矩包络图

图1-2主梁剪力包络图
3、ANSYS命令流

FINISH
/CLEAR
/TITLE,Concrete-FilledTubeArchBridge
/PREP7
ET,1,82!辅助单元类型
CYL4,0.5,0.5,0.5,,0.486!建立一个环面
SMRTSIZE,5!网格划分
AMESH,ALL
SECWRITE,STEEL_TUBE,SECT,,1!截面存盘（文件名：STEEL_TUBE；文件拓展名：SECT；单元类型属性：1）
SECTYPE,1,BEAM,MESH,!截面类型和ID定义
SECOFFSET,CENT,,,!截面偏移，CENT偏移到质心

SECREAD,'STEEL_TUBE','SECT',,MESH!读入截面
ASEL,ALL!选择所有面
ACLEAR,ALL
ADELE,ALL,,,1!将图形及面、线、点全部删除（只保留截面文件）
CYL4,0.5,0.5,0.486!建立一个圆面
SMRTSIZE,5
AMESH,ALL
SECWRITE,CONCRETE,SECT,,1
SECTYPE,2,BEAM,MESH,
SECOFFSET,CENT,,,
SECREAD,'CONCRETE','SECT',,MESH
ASEL,ALL
ACLEAR,ALL
ADELE,ALL,,,1
K,1,-9
K,2,-9,-0.2
K,3,-7,-0.5
K,4,-6.5,-1.8
K,5,-5,-1.8
K,6,-4.5,-0.5
K,7,-4,-0.25
K,8,4,-0.25
K,9,4.5,-0.25
K,10,5,-1.8
K,11,6.5,-1.8
K,12,7,-0.5
K,13,9,-0.2
K,14,9
A,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14
SMRTSIZE,5
AMESH,ALL
SECWRITE,ZL,SECT,,1
SECTYPE,3,BEAM,MESH,
SECOFFSET,CENT,,,

SECREAD,'ZL','SECT',,MESH
ASEL,ALL
ACLEAR,ALL
ADELE,ALL,,,1

ET,1,BEAM44!钢管材料特性
MP,EX,1,2.1E11*2!弹性模量，单位：Pa
MP,DENS,1,7800!密度，单位：kg/立方米
MP,PRXY,1,0.3!泊松比

ET,2,BEAM44!拱轴混凝土材料特性
MP,EX,2,3.45E10*2
MP,DENS,2,2600
MP,PRXY,2,0.1667

ET,3,BEAM44!主梁混凝土材料特性
MP,EX,3,3.45E10
MP,DENS,3,2600
MP,PRXY,3,0.1667

ET,4,LINK10!吊杆材料特性（平行钢丝束）
MP,EX,4,1.95E11*2
MP,DENS,4,7800
MP,PRXY,4,0.3
KEYOPT,4,3,0!选择参数设定，只受拉吊杆

!*****建立有限元模型*****
!*****定义拱轴线*****
*DIM,x,ARRAY,179!将顺桥向距离定义为数组
*DIM,y,ARRAY,179!将拱轴高度定义为数组
f1=16!矢高
L=90!跨径
*DO,i,1,179,1
x(i)=0.5*i
y(i)=64/90*x(i)-64/90/90*x(i)*x(i)
*enddo

!*****建立主拱圈*****
*DIM,GZ_NUM,ARRAY,181!拱轴节点号数组
GZ_NUM(1)=1001
*DO,i,2,181,1
GZ_NUM(i)=GZ_NUM(i-1)+1
*ENDDO

N,GZ_NUM(1),0,0,0!建立拱轴节点
N,GZ_NUM(181),90,0,0
*DO,i,2,180,1
N,GZ_NUM(i),x(i-1),y(i-1),0
*ENDDO
N,90000,0