毕业设计（论文）-拱桥静载受力分析和模态分析计算.doc

装订线毕业论文报告目录摘要第一章 绪论1.1 拱桥概述1.1.1拱桥的特点1.1.2 国内外发展状况1.1.3我国拱桥的发展方向及主要结构型式1.1.4我国拱桥的施工方法1.2 论文简述1.2.1课题介绍1.1.2建模依据第二章 ANSYS软件介绍2.1 ANSYS发展2.2 主要功能及特点2.3 典型的分析过程 2.4 负载定义及附表第三章 有限元分析3.1 模型参数3.2 建模过程3.3 加载及后处理3.3.1 简述自重(deadweight)作用3.3.2 在中跨处施加车辆荷载(load)第四章 模型实验简介第五章 数据分析比较 4.1 第六章 结论展望致谢参考文献拱桥静载受力分析和模态分析计算摘要：本文对跨度为3米，矢跨比为1/6的系杆拱桥在一定外力作用下的应力、应变、位移和拱桥模态利用ansys软件，进行了有限元建模和分析计算，得到了相应的计算结果，并与实验结果进行了比对，证明了建模是合理的，计算结果是可信的。关键词：拱桥 有限元分析计算 结果比对第一章 绪论1.1 拱桥概述1.1.1 拱桥的特点拱桥是我国公路上使用很广泛的一种桥梁体系。拱桥的特点不仅体现在它独特的外观上，主要还在于它独特的受力性能上。由力学知识可以知道，一种梁式结构在竖向荷载作用下，支承处仅仅产生竖向支承反力，而拱式结构在竖向荷载的作用下，支承处不仅产生竖向反力，而且还产生水平推力。由于这个水平推力的存在，拱的弯矩将比同等跨径的梁的弯矩小很多，而使整个拱主要承受压力，这样拱桥不仅可以利用钢、钢筋混凝土等材料来建，而且还可以利用抗压性能较好而抗拉性能较差的污工材料来修建。拱桥的主要组成，也是由桥跨结构及下部结构两大部分组成。图1-1表示拱桥各主要部分的名称。图1-1 拱桥的主要组成部分一、拱桥的主要优点有：l)、跨越能力较大。在全世界范围内，钢筋混凝土拱桥目前的最大跨径为390m，石拱桥为155m，钢拱桥达518m。2)、能充分做到就地取材，与钢桥和钢筋混凝土梁式桥相比，可以节省大量的钢材和水泥。3)、能耐久，而且养护、维修费用少;4)、外形美观。5)、构造较简单，尤其是污工拱桥，技术容易被掌握，有利于广泛采用。二、拱桥的主要缺点是：l)、自重较大，相应的水平推力也较大，增加了下部结构的工程量，当采用无铰拱时，对地基条件要求高。2)、拱桥(尤其是污工拱桥)建桥时间较长，需要劳动力多。3)、连续多孔的大、中桥梁中为防止一孔破坏而影响全桥的安全，需要采取较复杂的措施，或设置单向推力墩，增加了造价。4)、与梁式桥相比，上承式拱桥的建筑高度较高，当用于城市立体交叉及平原区的桥梁时，因桥面标高提高，而使两岸接线工程量增大，或使桥面纵坡增大，既增大造价又对行车不利。因此也使拱桥的使用范围受到一定的限制。拱桥虽然存在这些缺点，但是由于它的优点突出，只要在条件许可的情况下，修建拱桥往往仍是经济合理的，因此在我国公路桥梁建设中，拱桥，特别是污工拱桥仍得到了广泛的应用。三、拱桥的形式可以按照以下几种不同的方式进行分类。a)、按照主拱圈所使用的建筑材料可以分为:污工拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢拱桥和钢混凝土组合拱桥等。b)、按照拱上建筑的形式可以分为:实腹式拱桥和空腹式拱桥。c)、按照主拱圈线形可以分为:圆弧线拱桥、抛物线拱桥和悬链线拱桥。d)、按照桥面位置可以分为:上承式拱桥、中承式拱桥和下承式拱桥(图1-2)。e)、按照有无水平推力可分为:有推力拱桥和无推力拱桥。拱桥图f)、按照结构受力图式可分为:简单体系拱桥(图1-3)、组合体系拱桥和拱片桥。g)、按照拱圈截面型式可分为:板拱桥、板肋拱桥、肋拱桥、双曲拱桥、箱形拱桥、钢管混凝土拱桥、劲性骨架混凝土拱桥。1.1.2 国内外发展状况国外：1858 年,奥地利人兰格尔(Josef Langer) 获得了刚性梁柔性拱的系杆拱桥专利。19 世纪末,德国易北河上建造了一座跨度为96. 35 m 的10 跨透镜形弦杆铁路桥,成为所谓洛泽桥(Lohse2Trager) 的先驱。尼尔森(O. F. Nielson) 最早提出采用斜吊杆代替竖直吊杆的设想,以大幅度提高结构刚度,并于1929 年在瑞典获得专利权。1927 年,美国纽约在修建跨越哈德逊河的乔治华盛顿桥梁方案中,克利沃夏因曾为了提高桥梁整体刚度提出过跨度达1 066. 8 m 的拱悬索桥组合方案。2002 年,马来西亚吉隆坡普特拉贾亚城建成的普特拉贾亚为单孔300 m 的斜拉拱桥,斜拉索与吊杆均作用在桥面。为现代的代表作。以上的为拱桥在国外的各个时期的代表作和各阶段的发展状况。国内：我国公路拱桥的发展，可粗略地分为四个阶段。第一阶段是50年代到60年代中绝大多数是中小石拱桥，当时也研究过片石混凝土拱桥等，但未能推广。最大跨度拱桥是1961年建成的云南南盘江上的长虹桥(单跨1125m空胶式石拱桥)。第二阶段是60年代中至70年代，主导桥型是低配筋双曲拱桥。由于双曲拱桥耗用钢材少，施工中能化整为零，需要起重设备少，易于当时搞群众运动，因而得到飞速发展。当时也研究过中小跨径混凝土预制块拱、二铰拱等少筋拱桥。最大跨度是1968年建成的河南嵩县前河大桥(跨度150m，双曲拱桥)。第三阶段是70年代末到80年代，主导桥型是大中跨预制钢筋混凝土箱(肋)型拱桥。采用无支架吊装架设法建成的最大跨度是四川宜宾马鸣溪大桥(1979年建成，跨度150m)，采用支架法建成的最大跨度是四川攀枝花市宝鼎大桥(1982年建成，跨度170m)。在这个时期，国外钢筋混凝土拱桥的最大跨度已达390m(南斯拉夫克尔克I桥KrK I，1980年建成)。第四阶段以1990年建成的四川宜宾南门金沙江大桥为标志。该桥系中承式劲性骨架混凝土肋拱桥，跨度240m。居当时中承式拱桥世界第一。宜宾桥采用劲性骨架成拱，悬挂模板，现浇拱肋混凝土，大大减轻了吊装架设重量，保证了成拱安全度浇注过程中，采用水箱加载调整应力和变形，大大节省了钢材，应用现代电算技术和电测手段进行旅工仿真计算和施工监控，使拱桥施工决策走向了科学化。所取得的设计施工经验和科研成果，极大地推动了我国超大化拱桥技术进步。在随后的几年中我国几十座跨度100m 以上的拱桥相继建成。1996年建成的广西邕宁邕江大桥跨度选312m，把中承式劲性骨架混凝土拱桥世界记录提高了72m。该桥采用千斤顶斜拉扣挂悬拼架设法悬拼劲性骨拱桁架、浇注拱肋混凝土、调整施工应力和变形，比水箱法更安全稳妥。四川万县长江大桥也是劲性骨架混凝土拱桥，该桥跨度420m，把上承式拱桥的世界记录由南斯拉夫KRK I大桥的390m提高了30m。在此期间，1995年贵州省建成了跨度330m 的江界河大桥，居预应力桁架拱桥世界第一。1995年广东省建成了跨度200m 的南海三山西中承钢管混凝十拱桥、居钢管混凝土拱桥世界第一。1991年湖南风凰县建成跨度120m 的鸟巢河大桥，居石拱桥世界第一这些跨度记录和取得的设计施工经验及科研成果说明，目前，我国拱桥已面跃居世界拱桥先进行列。1.1.3 我国拱桥的发展方向及主要结构型式 1、圈的轻拱型化:拱圈轻型化，可减轻对吊装能力的需求，节省上、下部构造工程量，节省造价。我国箱形拱，受吊重的限制，愎板多而厚，其体积可占主拱圈的2025 ，而受力上并不需要。因此拱圈轻型化除减薄板件厚度外，还向宽箱，少箱发展，以减少腹扳体积，出现了双箱加顶、底板形成三室箱的拱圈，也出现了向肋拱发展的趋势，或用箱肋，工用矩形肋甚至工字形肋。拱圈的轻型化，对设计和施工也提出了更严的要求：(1)、设计中应考虑大变形理论，用挠度理论或非线性有限元理论来计算内力；(2)、施工中的稳定，特别是肋拱的平面外稳定问题突出。因此往往采用多边段吊装，单中段合拢的施工措施，保证稳定。 2、施工阶段拱圈的轻型化：直接影响减少吊装能力的需求。一些大跨径拱桥施工阶段采用钢混凝土组合杆件，或钢管混凝土，合拢后再浇注拱圈，可大大减轻吊装重量。带有钢管的半刚性骨架很可能成为特大跨径拱桥最有前途的施工方法。施工阶段拱圈轻型化后，施工阶段稳定性是关键性技术问题应对各步骤的实际结构，考虑几何非线性和物理非线性的影响，计算每一步骤的稳定系数，保证施工万无一失。 3、系杆拱、中承拱有较多采用的趋势：系杆拱由于是无推力结构，对墩台要求，较低，整个桥型结构简便、轻巧，桥面视野开阔，广泛用于公路桥梁。在城市桥梁和平原地区通航河流上，中承拱往往颇受青睐因为它可降低桥高，矢跨比大，可减少推力；桥面建筑高度小，可缩短桥长；造型美观，为城镇增添景色；造价也较低。目前发展趋势较快。4、钢管混凝土拱桥迅速发展：用钢管、或者钢管桁架，架设成拱在钢管内填充砼而形成的拱桥叫钢管砼拱桥。钢管混凝土作为钢混凝土组台材料的一种，一方面借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性，提高钢管的抗腐蚀性和耐久性，另一方面借助管壁对混凝土的套箍作用。提高了混凝土的抗压强度和延性将钢材和混凝土有机组合起来；在施工方面钢管混凝土可利用空心钢管作为劲性骨架甚至模板，施工吊装重量轻，进度快，施工用钢量省。由于在材料和施工方法上的优越性，将这种结构用于以受力为主的拱桥是十分合理的。钢管混凝土的出现解决了拱桥材料和施工的两大难题。所以钢管混凝土拱桥目前在我国的发展势头迅猛。我国拱桥的主要结构形式有：1、石拱桥是我国修建最早，类型有肋拱、板拱等；2、钢拱桥； 3、混凝土拱桥类型有箱形拱、桁架拱、板拱、肋拱、刚架拱、桁式组合拱、双曲拱、系杆拱、中承式拱、钢管混凝土拱等。其中不少桥型已居世界先进水平。1.1.4 我国拱桥的施工方法施工方法是大跨径拱桥最关键的技术。无支架施工是大跨径拱桥的发展方向。目前我国拱桥主要施工方法有：1、缆索吊装法: 缆索吊装施工方法是我国修建大跨度拱桥的主要方法之一。也就是用塔架、缆索和扣索扣挂悬臂拱段，直至合拢。我国一般采用37段悬拼，个别多到11段，而且广泛用于多孔。四川宜宾马鸣溪金沙江大桥，为净跨150m钢筋混凝土箱拱，分5段吊装，块件重达70吨。福建南平玉屏山大桥，净跨lOOm肋拱，分5段吊装，块件重达59.1吨。四川万县长江大桥(L=420m)也采用缆索吊装，分11段，段长40m，吊重50余吨。 2、转体施工法: 半跨拱圈现场浇注，绕拱座作水平或竖直旋转合拢。其中平转施工拱桥是我国独创。转体施工法近几年在我国发展很快，被广泛用于拱桥施工中，且有所发展： 三峡对外公路卜的黄柏河、下牢溪大桥为有平衡重的平转法，转体总重达3500吨和3600吨，转体重量为目前最大吨位，箕转动球铰采用、下两个经过精密压旋加工的半球型钢板。河南安阳文峰路立交桥在桥轴线反方向预制，竖转到要求标高后，再平转180度合拢。 3、悬臂桁架法：将拱圈、立柱、临时或永久的斜拉杆和上弦杆组成的桁架，悬臂施工直至合拢。我国主要用于组合桁拱，均采用悬拼，不需临时杆件，但要用临时预应力筋。跨径330m 的江界河桥用钢人字桅杆作吊机，最大吊重120吨。 4、刚性骨架和半刚性骨架法：用型钢做成拱形骨架，围绕骨架浇注混凝土，形成拱嘲我国很少采用烈性骨架法，主要采用半刚性骨架，一般骨架合拢成拱后，分底、腹、顶板三层，自拱脚向拱顶浇注混凝土，为防止骨架失稳，需在拱顶区段压重，随混凝土浇注至拱顶区段而逐步卸载。万县长江大桥和邕宁邕江大桥，用半刚性骨架法施工，但其骨架角隅，加直径40cm的钢管，骨架合拢后，管内混凝土以加大骨架刚度。万县长江大桥采取了把每层混凝土分成6段，对称并同时浇筑，使骨架下挠均匀，避免了一般自拱脚向拱顶浇筑时反复变形较大、拱顶部位需压重及预拱度呈马鞍形等不利因素，是该法的一次重大改进。5、拱架施工法：我国主要利用贝雷架，在上弦加些小杆件形成贝雷拱架，进行施工。如：湖南用单层贝雷拱架，并用斜拉索扣挂加劲，拼装建成跨径133m的缆子湾沅水大桥。综上所述可知：目前我国有许多先进且切实可行的施工方法，况且已形成了一套有自己特色的拱桥无支架施工方法即是以缆索吊装为主，结合转体施工法、半刚性骨架法及悬臂桁架法。当然，还须进一步发展和完善。在设计拱桥是要树立资源节约, 环境友好,安全舒适,经济合理,便于养护的总体原则。1.2 论文简述1.2.1 课题介绍本论文课题为拱桥静载受力分析和模态分析计算。研究的对象是系杆拱桥，为多次超静定的空间结构，计算内容有：在本次建模中只在桥梁的1/2（中跨）处，1/4处施加汽车荷载。利用Ansys建模， 建模得出的数据结果对比于实验数据，相互印证，相互提高。1.1.2 建模分析建模的分析桥梁在现实中的受力分析：1、说明吊杆部分受拉部分受压。最大的受拉吊杆是拱桥对称中心吊杆两侧外的吊杆。2、拱肋只在竖直方向上受压力作用。3、系梁在自重和汽车荷载的作用下受到拉力的作用。4、通过对模型的不同位置的加载模型在1/2处加载时模型1/2的竖向挠度最大。而1/4处的挠度为正。而在1/4处加载时，1/4处的竖向挠度最大，而1/2处为零。5、总之，组合体系拱桥的受力特点是：拱肋受压，系梁受拉，斜吊杆有正有负。第二章 ANSYS软件建模简略介绍2.1 ANSYS发展ANSYS是一种广泛的商业套装工程分析软件。所谓工程分析软件，主要是在机械结构系统受到外力负载所出现的反应，例如应力、位移、温度等，根据该反应可知道机械结构系统受到外力负载后的状态，进而判断是否符合设计要求。一般机械结构系统的几何结构相当复杂，受的负载也相当多，理论分析往往无法进行。想要解答，必须先简化结构，采用数值模拟方法分析。由于计算机行业的发展，相应的软件也应运而生，ANSYS软件在工程上应用相当广泛，在机械、电机、土木、电子及航空等领域的使用，都能达到某种程度的可信度，颇获各界好评。使用该软件，能够降低设计成本，缩短设计时间。到80年代初期，国际上较大型的面向工程的有限元通用软件主要有：ANSYS, NASTRAN, ASKA, ADINA, SAP等。以ANSYS为代表的工程数值模拟软件，是一个多用途的有限元法分析软件，它从1971年的2.0版本与今天的5.7版本已有很大的不同，起初它仅提供结构线性分析和热分析，现在可用来求结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题的解答。它包含了前置处理、解题程序以及后置处理，将有限元分析、计算机图形学和优化技术相结合，已成为现代工程学问题必不可少的有力工具。2.2 主要功能及特点ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元软件，可广泛的用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、生物医学、水利、日用家电等一般工业及科学研究。该软件提供了不断改进的功能清单，具体包括：结构高度非线性分析、电磁分析、计算流体力学分析、设计优化、接触分析、自适应网格划分及利用ANSYS参数设计语言扩展宏命令功能。ANSYSDE 主要技术特点是唯一能实现多场及多场耦合分析的软件, 唯一实现前后处理、求解及多场分析统一数据库的一体化大型FEA软件 , 唯一具有多物理场优化功能的FEA软件, 唯一具有中文界面的大型通用有限元软件, 强大的非线性分析功能 , 多种求解器分别适用于不同的问题及不同的硬件配置 , 支持异种、异构平台的网络浮动，在异种、异构平台上用户界面统一、数据文件全部兼容 , 强大的并行计算功能支持分布式并行及共享内存式并行 , 多种自动网格划分技术, 良好的用户开发环境。2.3 典型的分析过程ANSYS分析过程包含三个主要的步骤：1 .创建有限元模型：创建或读入限元模型；定义材料属性；划分网格2 .施加载荷并求解：施加载荷及设定约束条件；求解3 .查看结果：查看分析结果；检查结果是否正确2.4 负载定义及附表ANSYS中有不同的方法施加负载以达到分析的需要。负载可分为边界条件（boundary condition）和实际外力(external force)两大类，在不同领域中负载的类型有：结构力学：位移、集中力、压力（分布力）、温度（热应力）、重力热 学：温度、热流率、热源、对流、无限表面磁 学：磁声、磁通量、磁源密度、无限表面电 学：电位、电流、电荷、电荷密度流体力学：速度、压力以特性而言，负载可分为六大类：DOF约束、力（集中载荷）、表面载荷、体积载荷、惯性力有耦合场载荷。附表（结构静力学中常用的单元类型）类别形状和特性单元类型杆普通双线性LINK1,LINK8LINK10梁普通截面渐变塑性考虑剪切变形BEAM3,BEAM4BEAM54,BEAM44BEAM23,BEAM24BEAM188,BEAM189管普通浸入塑性PIPE16,PIPE17,PIPE18PIPE59PIPE20,PIPE602-D实体四边形三角形超弹性单元粘弹性大应变谐单元P单元PLANE42,PLANE82,PLANE182PLANE2HYPER84,HYPER56,HYPER74VISCO88VISO106,VISO108PLANE83,PPNAE25PLANE145,PLANE1463-D实体块四面体层各向异性超弹性单元粘弹性大应变P单元SOLID45,SOLID95,SOLID73,SOLID185SOLID92,SOLID72SOLID46SOLID64,SOLID65HYPER86,HYPER58,HYPER158VISO89VISO107SOLID147,SOLID148第三章 有限元分析3.1模型参数桥梁结构模型构造参数如下：1、吊杆：吊杆采用圆形mm黄铜杆，黄铜牌号为H62。物理性能选取如下：密度：8600kg/；泊松比：0.3；线膨胀系数：1.78；弹性模量：E93Gpa。2、拱肋、横撑、系梁、横梁拱肋、横撑、系梁、横梁采用圆形铝合金材质。其中系梁、横截面尺寸： 38mm25mm，厚度2mm.。拱肋截面尺寸为mm，厚度4mm，横撑尺寸为mm，厚度1mm； 铝合金管材物理性能选取如下：密度：2700 kg/，泊松比：0.33， 线膨胀系数：2.36，弹性模量：E70Gpa。小车轮距：207mm 小车自重：128kg3、所用仪器设备: 多点静态应变仪、动态应变仪、位移计、小车。4、系梁横截面拱肋横截面面吊杆截面254185382实验模型图如下：5、各吊杆与X轴的夹角及间距图：3.2 建模过程第1步：分析环境设置1. 进入ANSYS/Multiphysics的程序界面后，通过菜单项Utility Menu File Change Jobname，指定分析的工作名称： arch bridge.2. 通过菜单项Utility Menu File Change Title，指定图形显示区域的标题: arch bridge.第2步：进入前处理器：设置完成后，点取菜单项Main Menu Preprocessor 进入前处理器PREP7以开始建模和其他的前处理操作；第3步：参数选取（Preferences）：单击Main MenuPreferences弹出Preferences for GUI Filtering 对话框选取 Structural,及h-Method,单击OK按钮。第4步：定义单元类型（Element Type）：单击Main MenupreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete,弹出Element Type对话框。单击Add按钮，弹出Library of Element Types 对话框，在Structural Mass下选取Beam188作为1号单元，单击Apply, 在Structural Mass下选取Link8作为2号单元，单击OK。这两个单元类型就是本建模的类型。然后在Element Type对话框单击Close关闭对话框。【说明】：（1）link(杆)系列：link1(2D)和link8(3D)用来模拟桁架，一根杆划一个单元； link10用来模拟拉索，注意要加初应变，一根索可多分单元； link180是link10的加强版，一般用来模拟拉索；（2）beam(梁)系列：beam3(2D)和beam4(3D)是经典欧拉梁单元，用来模拟框架中的梁柱； beam44适合模拟薄壁的钢结构构件或者变截面的构件，是一种具有承受拉、压、扭转和弯曲能力的单轴梁； beam188和beam189号称超级梁单元，基于铁木辛科梁理论，有诸多优点：考虑剪切变形的影响，截面可设置多种材料，截面惯性矩不用自己计算而只需输入截面特征，可以考虑扭转效应，可以变截面，可以方便地把两个单元连接处变成铰接，随着版本的升级188单元已经很完善。beam189与beam188的区别是有3个结点：Beam188 单元适合于分析从细长到中等粗短的梁结构，该单元基于铁木辛哥梁结构理论，并考虑了剪切变形的影响。 BEAM189 适合于细长的 stubby/thick 的梁结构。 元素基于 Timoshenko 梁理论，包含切应变。对于非线性材料，使用BEAM188和BEAM189来代替BEAM44；BEAM54 是单轴的元素，能承受拉压与弯曲。第5步：确定实常数（Real Constants）：单击Main MenupreprocessorReal Constants Add/Edit/Delete,单击Add，由于Beam188不要求定义实常数，只定义Link8的实常数，填入对应的No.值，AREA值，其初始应变值为0.第6步： 定义材料属性（Material Models）：、单击Main MenupreprocessorMaterial propsMaterial Models，弹出Define Material Model Behavior对话框，单击右侧列表框中的材料模型StructuralLinearElasticIsotropic，弹出Linear Isotropic properties for Material number 1对话框，在EX栏输入7e10, 在PRXY栏输入0.33，单击OK 按钮。单击Density弹出对话框，在DENS栏输入2700,单击OK按钮。此为Material Model number 1； 、在Define Material Model Behavior对话框，点击Materialnew model,弹出Define Material ID对话框，在对话框中输入“2”，单击OK按钮，单击右侧列表框中的材料模型StructuralLinearElasticIsotropic，弹出Linear Isotropic properties for Material number 2对话框，在EX栏输入9.3e10, 在PRXY栏输入0.3，单击OK 按钮。单击Density弹出对话框，在DENS栏输入8600,单击OK按钮。 关闭Define Material Model Behavior对话框。第7步：确定截面值（Sections）：单击Main MenupreprocessorSectionsBeamCommon Sections，弹出Beam Tool对话框，按以下列表输入：IDNameSub-TypeOffset To输入值1arch圆环图CentroidRi=0.005,Ro=0.009,N=02link实心圆CentroidR=0.0025，3beam矩形图CentroidW1=0.038,W2=0.025,t1=t2=t3=t4=0.0024across矩形图CentroidW1=W2=0.025, t1=t2=t3=t4=0.00125support实心圆CentroidR=0.004第8步： 实体建模（Modeling）:点线、关键点的输入，其列表如下： 点编号数坐标（x,y,z）点编号数坐标（x,y,z）点编号数坐标（x,y,z）10,0,0260,0,-45017300,170,02150,0,027150,0,-45018600,310,03450,0,028450,0,-45019900,410,04690,0,029690,0,-450201200,480,05750,0,030750,0,-450211500,500,061050,0,0311050,0,-450221800,480,071200,0,0321200,0,-450232100,410,081350,0,0331350,0,-450242400,310,091500,0,0341500,0,-450252700,170,0101650,0,0351650,0,-45042300,170,-450111950,0,0361950,0,-45043600,310,-450122250,0,0372250,0,-45044900,410,-450132310,0,0382310,0,-450451200,480,-450142550,0,0392550,0,-450461500,500,-450152850,0,0402850,0,-450471800,480,450163000,0,0413000,0,-450482100,410,-450492400,310,-450502700,170,-450、关键点的连线，其图如下：线正面编号图：线背面编号图：第九步：网格划分（meshing）:建立关键点100(0,-1,0), 101(0,0,-1.405), 以待备用.、网格属性（Mesh Attributes）: 单击Main Menupreprocessormeshing Mesh Attributespicked Lines,（1）,选取横梁所有线单元，单击OK，弹出Line Attributes对话框，在“MAT Material number”栏选取1，在“REAL Real constant set number” 栏选取2，在“TYPE Element type number”栏选取 1 BEAM188, 在“SECT Element section”栏选取 3 beam,在“Pick Orientation Keypiont(s)”栏选取 Yes, 点击Apply按钮，弹出的Line Attributes对话框，拾取关键点，点击Apply按钮;（2）弹出的Line Attributes对话框，选取所有拱肋样条线单元，单击OK，弹出Line Attributes对话框，在“MAT Material number”栏选取1，在“REAL Real constant set number” 栏选取2，在“TYPE Element type number”栏选取 1 BEAM188, 在“SECT Element section”栏选取 1 arch,在“Pick Orientation Keypiont(s)”栏选取 No, 点击Apply按钮; （3），弹出的Line Attributes对话框，选取所有吊杆单元，单击OK，弹出Line Attributes对话框，在“MAT Material number”栏选取2，在“REAL Real constant set number” 栏选取2，在“TYPE Element type number”栏选取1 BEAM188, 在“SECT Element section”栏选取 2 link ,在“Pick Orientation Keypiont(s)”栏选取 No, 点击Apply按钮; （4），弹出的Line Attributes对话框，选取所有横撑线单元，单击OK，弹出Line Attributes对话框，在“MAT Material number”栏选取1，在“REAL Real constant set number” 栏选取2，在“TYPE Element type number”栏选取 1 BEAM188, 在“SECT Element section”栏选取 5 support ,在“Pick Orientation Keypiont(s)”栏选取 No, 点击Apply按钮;（5），弹出的Line Attributes对话框，选取所有系梁线单元，单击OK，弹出Line Attributes对话框，在“MAT Material number”栏选取1，在“REAL Real constant set number” 栏选取2，在“TYPE Element type number”栏选取 1 BEAM188, 在“SECT Element section”栏选取 4 across ,在“Pick Orientation Keypiont(s)”栏选取 No, 点击Ok按钮。、尺寸控制（Size Cntrls）: 单击Main MenupreprocessormeshingSize CntrlsManualSizesLinespicked Lines，弹出Element Sizes on picked Lines 对话框，选取线L1,L6,L7,L9,L10,L15，点击Apply按钮，弹出 Element Sizes on picked Lines 对话框，在“NDIV No. of element divisions” 栏输入2，点击Apply按钮； 弹出Element Sizes on picked Lines 对话框，选取线L2,L5,L11,L14, 点击Apply按钮，弹出 Element Sizes on picked Lines 对话框，在“NDIV No. of element divisions”栏输入4，点击Apply按钮； 弹出Element Sizes on picked Lines 对话框，选取线L4,L12, 点击Apply按钮，弹出 Element Sizes on picked Lines 对话框，在“NDIV No. of element divisions”栏输入1，点击Apply按钮； 弹出Element Sizes on picked Lines 对话框，选取线L3, L13, 点击Apply按钮，弹出 Element Sizes on picked Lines 对话框，在“NDIV No. of element divisions”栏输入3，点击Apply按钮；弹出Element Sizes on picked Lines 对话框，选取线L8, 点击Apply按钮，弹出 Element Sizes on picked Lines 对话框，在“NDIV No. of element divisions”栏输入6，点击Apply按钮； 弹出对话框，把拱肋，系梁，横撑分为4份，把吊杆分为1份。、网格划分（Mesh）: 单击Main MenupreprocessormeshingmeshLines，弹出Mesh Lines 对话框，拾取线单元进行网格划分。【说明】把系杆与拱肋之间的铰接看成钢接的原因：拱肋与吊杆之间铰接构造,拱肋只承受轴向力,不承受弯矩；虽然刚性连接的刚度，理论上需要达到无限大，但实际上只要达到一定的限值就可以看作是刚性连接。第十步：求解(Solution）：（1）施加边界条件：单击Main MenupreprocessorSolutionDefine LoadsApplystructuralDisplacementOn Lines，弹出“Apply U，ROT on Lines”对话框，选取线L82, 点击Apply按钮，在“Apply U，ROT on Lines”对话框选取“UX,UY”, 点击Apply按钮; 弹出“Apply U，ROT on Lines”对话框，选取线L92，在“Apply U，ROT on Lines”对话框选取 “UY”,单击OK按钮。（2）施加荷载：1). 只有自重作用；2). 在1/2处(中跨)加汽车荷载；3). 在1/4处加汽车荷载；3). 在3/4处加汽车荷载；3.3 加载及后处理3.3.1 简述自重(deadweight)作用1、输入命令：（acel,0,1,0）+enter，其图如上：2、求解：单击Main MenupreprocessorSolutionSolveCurrent LS，弹出Solve Current Load Step，点击OK按钮，求解完成。3、自重变形图：4、单元应力应变表：自重应力图如下：(1)、定义表：单击Main MenuGeneral PostprocessorElement TableDefine Table，弹出Element Table Data 对话框，点击Add按钮，弹出Define Additional Element Table Items 对话框，在Lab User label for item 栏输入link stress，在Item, Comp Results data item栏选取By sequence num, 在子栏选取LS,并输入1，单击Apply按钮; 弹出Define Additional Element Table Items 对话框，在Lab User label for item 栏输入link strain，在Item, Comp Results data item栏选取By sequence num, 在子栏选取LEPEL,并输入1，单击Apply按钮; 弹出Define Additional Element Table Items 对话框，在Lab User label for item 栏输入Beam up stress，在Item, Comp Results data item栏选取By sequence num, 在子栏选取SMISC,并输入32，单击Apply按钮; 弹出Define Additional Element Table Items 对话框，在Lab User label for item 栏输入Beam down stress，在Item, Comp Results data item栏选取By sequence num, 在子栏选取SMISC,并输入33，单击Apply按钮; 弹出Define Additional Element Table Items 对话框，在Lab User label for item 栏输入Beam up strain，在Item, Comp Results data item栏选取By sequence num, 在子栏选取SMISC,并输入42，单击Apply按钮; 弹出Define Additional Element Table Items 对话框，在Lab User label for item 栏输入Beam down strain，在Item, Comp Results data item栏选取By sequence num, 在子栏选取SMISC,并输入43，单击OK按钮; 关闭Define Additional Element Table Items 对话框。(2)、列表显示：单击Main MenuGeneral PostprocessorElement TableList Elem Table, 弹出 List Element Table Data 对话框，在Lab1-9 Items to be listed栏分别选取link stress，link strain，Beam up stress，Beam down stress，Beam up strain，Beam down strain，单击OK按钮，所有需要的应力应变值均在PRETAB Command中。由于自重作用不是该模型的主要部分，在这里只做简单描述。自重应力图如下：3.3.2 在中跨处施加车辆荷载(load)1、施加自重作用：由于自重作用是恒载，先施加自重作用。输入命令：（acel,0,1,0）。2、找节点：说明：由于车轮轮距是0.207m，在这里把轮距近似为0.200m考虑，对结果的影响不大。四个轮子的位置是：X=1.4及X=1.6处；其中车辆荷载为470.4kn，平均到每个轮的力为117.6kn。在四个节点上施加荷载：(1)、单击SelectEntities，弹出Select Entities 对话框，选取：Nodes，By Location, X coordinates,在“Min, Max”栏输入1.4，1.4，单击OK按钮；(2)、单击PlotCtrlsNumbering Controls，弹出Plot Numbering Controls对话框，在“NODE Node numbers”栏选取“On”状态，点击OK按钮；(3)、点击PlotNodes，可以看到点39，点163；同理能够找到X=1.6，X=1.6的两个Nodes（点43，167）。3、加载：单击Main MenupreprocessorSolutionDefine LoadsApplystructuralForce/MomentOn Nodes，弹出Apply F/M on Nodes对话框，在 “Lab Direction force/mom” 栏选择FY，在“Apply as”栏选择 Constant value，在“VALUE Force/moment value”栏输入-117.6，单击OK按钮。其图如下：4、求解：单击Main MenupreprocessorSolutionSolveCurrent LS，弹出Solve Current Load Step，点击OK按钮，求解完成。5、单元应力应变表：吊杆的应力应变值：杆单元应力值应变值杆单元应力值应变值237-6.16E+06-0.6618E-04255-0.61553E+07-0.66186E-042380.27937E+070.30040E-042560.27937E+070.30040E-04239-0.30446E+07-0.32737E-04257-0.30446E+07-0.32737E-042400.31315E+070.33672E-042580.31315E+070.33672E-04241-0.27883E+07-0.29982E-04259-0.27883E+07-0.29982E-042420.33194E+070.35692E-042600.33194E+070.35692E-04243-0.35645E+07-0.38328E-04261-0.35645E+07-0.38328E-042440.54777E+070.58900E-042620.54777E+070.58900E-042450.10894E+070.11714E-042630.1089