系杆拱桥拱脚连接结构受力性能分析的多尺度有限元建模方法

发布时间：2018-12-13 07:16

【摘要】：拱脚连接结构是系杆拱桥的关键局部结构,构造复杂且局部边界条件不明确,该文引入多尺度有限元建模方法研究其受力性能与传力特征,针对以往研究中采用传统局部精细有限元方法存在的不足,引入弹性边界的概念,将系杆拱桥整桥通过合理的连接方式统一到拱脚连接结构精细模型中以替代局部精细模型中的刚性边界条件假定,并通过全桥精细有限元进行验证。以大连某钢管混凝土系杆拱桥为工程背景,基于提出的系杆拱桥拱脚连接结构多尺度有限元建模方法,建立了多尺度模型。同时,根据传统局部精细及全桥精细有限元建模方法,分别建立了局部精细与全桥精细模型作为对比、验证模型。详细的对比研究表明,局部精细模型分析结果受失真区影响较显著,且失真区范围不能通过本模型定量确定,导致传统建模方法科学性降低、计算结果可信度下降,或通过精细有限元试算、全桥精细有限元检验确定失真区范围,带来繁重的精细有限元建模、计算、数据处理工作。应用弹性边界条件,该文提出的拱脚连接结构多尺度有限元建模方法可以较好地模拟局部结构的复杂边界条件,较精确地预测拱脚连接结构的受力行为,且不受失真区影响,计算结果与全桥精细有限元吻合良好。
[Abstract]:The connection structure of arch foot is the key local structure of tied arch bridge. The structure is complex and the local boundary condition is not clear. In this paper, a multi-scale finite element modeling method is introduced to study the mechanical performance and force transfer characteristics of tie arch bridge. In view of the shortcomings of the traditional local fine finite element method in previous studies, the concept of elastic boundary is introduced. In order to replace the rigid boundary condition assumption in the local fine model, the whole bridge of tied arch bridge is unified into the fine model of arch joint structure by reasonable connection mode, and verified by the fine finite element method of the whole bridge. Taking a concrete-filled steel tubular tied arch bridge in Dalian as the engineering background, a multi-scale model is established based on the multi-scale finite element modeling method proposed for the arch foot connection structure of the tied arch bridge. At the same time, according to the traditional local fine finite element method and the whole bridge fine finite element modeling method, the local fine model and the whole bridge fine model are established as the comparison to verify the model. The detailed comparative study shows that the results of local fine model analysis are significantly affected by the distortion area, and the range of distortion area can not be determined quantitatively by this model, which results in the reduction of the scientific nature of the traditional modeling method and the decrease of the credibility of the calculation results. Or through the fine finite element test, the whole bridge fine finite element test is used to determine the range of distortion area, which leads to heavy fine finite element modeling, calculation and data processing. Based on the elastic boundary conditions, the multi-scale finite element modeling method proposed in this paper can well simulate the complex boundary conditions of the local structure, and predict accurately the behavior of the arch joint structure without the influence of the distortion zone. The calculated results are in good agreement with the full bridge fine finite element method.
【作者单位】：清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室;清华大学土木工程系;
【基金】：国家自然科学基金重点项目(51138007) 国家科技支撑计划项目(2011BAJ09B02) 清华大学自主科研计划项目(2010Z03078)
【分类号】：U448.225

【参考文献】

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【共引文献】

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