桥梁结构分析集成平台中的荷载处理研究

发布时间：2020-01-31 20:14

【摘要】：混凝土桥梁在桥梁建设中处于重要的地位,因其取材方便而成本低;耐久性好而维修费用少;材料可塑性强而被设计成多样的结构形式;施工方便而便于工业化生产;整体性能好而刚度大,因此,被广泛应用在桥梁工程建设中。但对于工程设计人员来说,随着设计要求的不断提高以及桥梁健康、寿命、耐久性等命题的提出,设计过程中需要考虑的因素需要越来越全面。其中,对置于外界环境中混凝土桥梁所受到的各种不利荷载作用的效应分析在桥梁设计中显得尤为重要。这也就增加了比传统设计手段近几倍的计算量。随着计算机技术的进步和有限单元法的普及,产生了桥梁专用软件和求解功能强大的通用有限元软件,这为桥梁的荷载效应分析带来了方便和准确性。但因通用有限元软件使用的局限性,以及国产桥梁软件发展的不成熟,构建一个完整成熟的将现代计算机技术与有限单元法求解技术相结合的桥梁结构分析集成平台就成为了需求。本文借助于桥梁结构有限元分析和评估软件IPSAA,开展混凝土桥梁三种常用荷载分析的处理研究:①论述了在周围的环境条件中,混凝土桥梁中一般受到三种类型温度荷载:日照温差荷载、骤然降温荷载及年温度荷载,并且这些温度荷载在混凝土梁内大体呈线性或非线性分布形式。根据温度荷载的分布形式,推导了基于等效荷载法的温度作用引起的等效结点荷载列阵,并也给出了按照虚功原理得到的温度荷载作用下的有限元列式。结合等效荷载法思路以及有限元列式,采用VB.NET语言编写了基于IPSAA平台的桥梁温度荷载计算模块程序,并对桥梁中的线性温度荷载及非线性温度荷载进行验证,证实了该计算模块程序的正确性。②提出了预应力荷载分析中常用的两种处理方法:整体式和分离式。对比二者的优缺点后,本文从等效荷载法思路出发,推导了预应力钢束空间几何形状描述的计算公式,并结合我国《桥规》(JTG D62)关于各项预应力损失的计算理论,利用参数设计语言(APDL)编制了基于ANSYS平台的预应力效应分析程序模块。通过算例验证,证实了程序计算的可靠性。③描述了混凝土的收缩徐变特性,并对目前常用的三种系列混凝土收缩徐变计算模型进行总结。在收缩徐变分析方法方面,借鉴前人的理论成果,以徐变应变-应力基本方程为基础,推导了AEMM法与有限单元相结合的徐变效应位移法基本方程。根据我国规范《桥规》(JTG D62)关于收缩徐变计算规定,编写了基于位移分析法的收缩徐变分析程序,通过算例验证,表明了采用位移法的徐变分析方法对混凝土收缩、徐变问题求解的可行性。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U441.2

【参考文献】