应用ANSYS软件分析连续梁桥的动态响应

论文摘要

桥梁结构动态响应是桥梁工程动力学研究中的一项重要课题。理论和实践都已经证明,在移动车辆荷载作用下,桥梁结构将产生比相同静荷载作用下更大的变形和应力。随着交通事业的迅速发展,在公路与城市桥梁上,汽车车辆的载重及运行速度不断提高,桥梁在车辆荷载作用下的动力问题愈加不容忽视。本文针对省道106线富平区过境段的某座连续箱梁桥,应用有限元分析软件ANSYS参数化设计语言程序,研究其在车辆载荷下的动态响应。具体的研究内容由两部分组成:1、假设桥面平整,针对300KN的标准车和五种简化模型的车辆以不同的速度通过桥梁时,研究分析桥梁的动态响应,考虑车辆不同振动频率和不同速度对桥梁振动的影响及影响程度。2、采用正弦函数模拟桥面平整度,针对不同车型的车辆以不同速度通过时,分析桥梁的动态响应并比较,说明桥面平整度对桥梁振动的影响。通过本文计算结果的分析可得,桥梁振动不仅与其本身特性有关,而且与经过车辆速度、车辆振动和车辆类型有密切的关系,桥面平整度对桥梁振动的影响也是不可忽视的。本文的工作主要还有以下两个方面的意义:第一,本文采用通用有限元软件ANSYS参数化设计语言详细分析了桥梁的动态响应,由于ANSYS参数化设计语言准确方便快捷,可以应用于工程实践。第二,采用ANSYS模拟车辆-桥梁系统模型和试验工况,通过ANSYS强大的后处理功能分析桥梁的动态响应,与编制计算程序相比,大大减少了工作量,同时也避免了编制程序难的问题。综上所述,说明本文采用的方法和模型是切实可行的;本文具有重要的理论意义与实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 桥梁振动理论的研究现状
• 1.3 车辆桥梁振动的研究成果
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 公路桥梁振动的基本理论
• 2.1 梁桥的强迫振动方程
• 2.2 车辆移动荷载作用下梁桥的强迫振动
• 2.2.1 车辆振动分析的古典理论
• 2.2.2 车辆振动分析的现代理论
• 2.3 桥面平整度对桥梁振动的影响
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 桥面平整度的简介
• 2.3.3 桥面平整度的数值模拟
• 2.4 小结
• 第三章 动力有限元基本理论和ANSYS 应用
• 3.1 动力分析概述
• 3.2 动力有限元分析的基本原理
• 3.2.1 有限元法简介
• 3.2.2 有限元法的优越性
• 3.2.3 有限元法的基本分析过程
• 3.3 ANSYS 动力有限元分析
• 3.3.1 结构固有振动特性的分析
• 3.3.2 谐响应分析
• 3.3.3 瞬态动力学分析
• 3.3.4 谱分析
• 3.4 ANSYS 在桥梁工程中的应用
• 3.4.1 概述
• 3.4.2 桥梁仿真单元的选择
• 3.5 简介APDL 参数化语言
• 3.5.1 概述
• 3.5.2 桥梁参数化建模过程
• 3.6 小结
• 第四章 匀速跑车激振下桥梁振动的ANSYS 数值模拟分析
• 4.1 概述
• 4.2 桥梁概况
• 4.3 模型的建立
• 4.3.1 桥梁本身特性模拟
• 4.3.2 车辆载荷的模拟
• 4.3.3 桥面平整度的模拟
• 4.3.4 车辆振动频率的模拟
• 4.4 计算结果分析
• 4.4.1 自身重力作用下的变形和自振特性
• 4.4.2 匀速跑车作用下桥梁的动态响应
• 4.4.3 桥面平整度对桥梁振动的影响
• 4.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果
• 致谢