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数值模拟在桁架桥梁中简单应用摘要：如今桁架桥在土木工程中大量的应用，但是设计不好的桥身会浪费大量的材料。数值模拟技术可以减少大量的人工计算，准确的确定桁架桥的性能，优化桥身的设计。关键字：ANSYS 桁架桥 优化 正文：桁架桥指的是以桁架作为上部结构主要承重构件的桥梁。桁架桥一般由主桥架、上下水平纵向联结系、桥门架和中间横撑架以及桥面系组成。在桁架中，弦杆是组成桁架外围的杆件，包括上弦杆和下弦杆，连接上、下弦杆的杆件叫腹杆，按腹杆方向之不同又区分为斜杆和竖杆。弦杆与腹杆所在的平面就叫主桁平面。随着计算能力的提高及方法的改进，可以计算更大跨径、更高强超静定次数的桁架桥。在同样跨径的桥梁中，桁架桥一般总是人们的首选，因为大有成熟而快捷的计算方法和施工技术作为保证。本例运用课上讲过的桁架桥例子作为模板进行分析。桁架桥是通过各基本杆件的受拉或受压特性能力来承受外界的各种载荷的。桁架桥通过杆件的有效组合，杆件能够以拉、压的形式来承受弯矩，从而使各种材料得到充分利用。进一步分析可以看出，上弦杆和斜腹杆一般是受压力作用，而下弦杆和竖杆则受拉力作用。这样整个结构是以拉、压杆的形式组合在一起的，达到了比较理想的结构设计状态。图1桥梁的简化平面模型(取桥梁的一半)表1桥梁结构中各种构件的几何性能参数构件惯性矩m4横截面积m2顶梁及侧梁(Beam1)桥身弦梁(Beam2)底梁(Beam3)结果分析桥梁中部最大挠度值为0.003 374m 桥梁中部轴力最大值为25 380N结构的挠度由跨中向两端逐渐减少。由于最大挠度发生在跨中，而且它的位移大小为0.003374m，可以检验桁架桥结构在这样的集中力下是满足刚度要求由上图又知，腹梁构件应力全为负值，说明它是受压的，而且它的最大弯曲应力达到了MPa级，可见对它做梁单元的假设是正确的。在跨中部分腹杆的受力比较小，甚至有理论上的“零杆”。从图还可以看出除下弦杆端横梁以及上弦杆的横梁是受压的，除此之外的所有构件都是受拉的，而且下面横梁的轴应力显然要大于上面构件的轴应力，这些都是需要注意的地方。所有可以将上弦梁假设为杆件，下面的横梁的横截面积要适当的比上面的横截面积大一些。结论（1）弹性模量是影响结构线性的主要因素。（2）桁架的弦杆在跨中部分受力比较大，向支座方向逐步减小；而腹杆的受力主要在支座附件最大，在跨中部分腹杆的受力比较小，甚至有理论上的“零杆”。（3）以上的分析是在假设建模条件下得出的，而与有些假设不符合，则需要再次建模来设定单元的种类和实常数，如腹杆需要加强，而上弦杆为了经济则可以减弱一些。（4）对杆件的拉压分析是很有必要的，因为对混凝土结构来说受压构件就可以少配预应力筋，而受拉的则要考虑了。以上的建模和分析就是一个设计优化再设计的过程。参考
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