ANSYS在桥梁工程中的应用

第2期 孙 勇等:ANSYS在桥梁工程中的应用 用的单元类型,这样才能更好地进行模拟,才能得到我们所想

要的计算结果。

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所谓整体式是将混凝土和预应力力筋的作用一起考虑,优点为预应力的模拟可以采用初应变法或降温法。降温法就是给体外筋单元施加温度值来模拟张拉预应力的大小,温度值通过张拉预应力的值反算得到。其中降温法比较简单,同时还可以模拟预应力筋的应力损失及其在外荷载作用下的应力增量。由于预应力钢筋的位置一定,可以比较真实地模拟预应力钢筋对结构的影响和作用。作用在梁上的任何荷载都由力筋和混凝土共同承担,可以得到预应力钢筋在任何外荷载作用下的应力和应变,可以模拟预应力钢筋的应力损失的影响。

两种方法各有优点和缺点,选择哪一种方法要根据对桥梁进行建模的不同的计算目的来确定。图3所示的是用降温法时ANSYS对预应力混凝土简支梁进行模拟计算的主应力云图。由

图我们可以比较真实地看到梁的变形情况和应力分布情况。

图1 用Beam188

单元模拟梁的形状

图3 主应力云图

4 结束语

ANSYS作为大型通用有限元程序,目前广泛应用于桥梁工程、结构工程、岩土工程、水利工程等领域。如何能更好地把它作一种辅助手段进行优化设计,是广大设计工作者与工程技术人员们要面对的问题。这需要技术人员花大量的精力去熟悉应用环境和系统资源,掌握相关的技术,研究应用规律的技巧和分析不同问题的技巧。但是这个过程是很困难的,因为ANSYS只是我们工作和研究的工具之一,我们需要的也往往只是其中的一个部分,如何在最短时间内掌握所关心的技术才是我们的关键所在。为了能使ANSYS这个大型软件能充分为我们服务,就要求我们除了要掌握有限元理论、桥梁结构理论等相应的专业知识外,同时还要在实践中不断摸索和积累经验,这样才能对程序的计算结果进行分析和利用。

参 考 文 献

1 姚玲森.桥梁工程.北京:人民交通出版社,1997

2 陈精一,蔡国忠.电脑辅助工程分析-ANSYS使用指南.北京:中国铁道出版社,2001

图2 用BEAM3单元模拟梁的形状

3 ANSYS对预应力模拟的方法

预应力结构是近年来工程上常用的结构,用ANSYS对预应力结构进行模拟常用的方法有分离式和整体式,而通常采用link8单元模拟预应力钢筋,用solid65单元模拟混凝土。

所谓分离式是指将混凝土和预应力筋的作用分别考虑,以荷载的形式取代预应力筋的作用,如等效荷载法。它的优点是建模简单,不必考虑力筋的位置而直接建模。它的缺点也比较明显,当预应力钢筋的布置比较复杂时,用等效荷载法模拟比较困难,而且可能产生较大误差;在外荷载作用下,难以考虑外荷载和预应力钢筋的共同作用,不能模拟预应力钢筋在外荷载作用下的应力增量;对体内有粘结预应力构件,无法模拟应力损失引起的钢筋各处应力不等。