基于橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性評(píng)估的有限元仿真研究

摘 要：基于橋梁結(jié)構(gòu)的元建模方法，通過(guò)動(dòng)力特性評(píng)估分析，對(duì)有限的動(dòng)力特性進(jìn)行計(jì)算，對(duì)比分析形成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)要求分析。對(duì)比分析橋梁動(dòng)力特性評(píng)估中的有限元仿真方法，通過(guò)建模分析判斷，確定設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)價(jià)值。本文將針對(duì)橋梁整體設(shè)計(jì)要求，分析采用有限元仿真基礎(chǔ)，對(duì)動(dòng)力特性評(píng)估內(nèi)容進(jìn)行分析，明確建模和方法，為設(shè)計(jì)人員提供必要有效的參考價(jià)值內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：橋梁結(jié)構(gòu);動(dòng)力特性;仿真

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.083

0 引言

橋梁設(shè)計(jì)有限元仿真方法應(yīng)用廣泛，通過(guò)橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，仿真模擬橋梁跨度結(jié)構(gòu)，判斷橋梁設(shè)計(jì)中可能產(chǎn)生的誤差問(wèn)題，對(duì)結(jié)構(gòu)不合理，強(qiáng)度不足、耐久性差等因素進(jìn)行分析。準(zhǔn)確的判斷設(shè)計(jì)不規(guī)范的內(nèi)容，對(duì)人員安全、橋梁結(jié)構(gòu)安全、可靠性進(jìn)行分析。從整體分析橋梁工程結(jié)構(gòu)的實(shí)際仿真測(cè)算方法，尋求設(shè)計(jì)缺陷問(wèn)題，加強(qiáng)有限元仿真對(duì)橋梁整體設(shè)計(jì)必要性水平的分析與判斷。

1 橋梁結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)思路

橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要對(duì)橋梁橫跨距離，橋全長(zhǎng)，材料進(jìn)行分析。采用準(zhǔn)確的判斷標(biāo)準(zhǔn)，明確橋梁結(jié)構(gòu)的主體，對(duì)橋板厚度，正交差異，上下板設(shè)置，鋼梁柱位置，延主橋梁縱向布局等內(nèi)容進(jìn)行分析。準(zhǔn)確的判斷橋梁橡膠支架、橋面寬度，橋面鋪設(shè)情況，確定橋梁頂部設(shè)置的鋼骨架位置。

2 橋梁鋪裝計(jì)算的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

按照橋梁動(dòng)力的實(shí)際特性進(jìn)行評(píng)估，分析動(dòng)力參數(shù)，對(duì)動(dòng)力特性進(jìn)行指標(biāo)評(píng)價(jià)分析，規(guī)范特定的區(qū)域范圍。按照計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范比值進(jìn)行分析，明確具體的結(jié)構(gòu)。按照自動(dòng)振搗頻率和周期范圍，準(zhǔn)確的判斷天橋整體參數(shù)范圍，盡可能的避免出現(xiàn)共振現(xiàn)象問(wèn)題，加強(qiáng)橋梁整體結(jié)構(gòu)的可靠水平和安全性水平。重視動(dòng)力參數(shù)的規(guī)范設(shè)計(jì)。按照橋梁結(jié)構(gòu)、動(dòng)力特性進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估，明確橋梁結(jié)構(gòu)特性標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)橋梁模型進(jìn)行系統(tǒng)判斷，制定有效符合模型設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單力學(xué)模式方案。按照模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，輔助估算確定主桿系統(tǒng)模型內(nèi)容。通過(guò)仿真確定模擬的結(jié)構(gòu)，分析其具體的細(xì)節(jié)，判斷可能存在的誤差，確定鋼橋橫截面的尺寸標(biāo)準(zhǔn)。

準(zhǔn)確的分析鋼結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)準(zhǔn)，確定計(jì)算跨度，彈性、橫截面，依照具體的桿系統(tǒng)確定符合實(shí)際操作的模型標(biāo)準(zhǔn)。

3 有限元仿真的操作實(shí)現(xiàn)

3.1 鋼橋結(jié)構(gòu)有限元模擬形式方案的判斷

依照橋結(jié)構(gòu)建立有限元的模型，準(zhǔn)確的計(jì)算全橋體系的動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)，確定特性。根據(jù)鋼梁橋的主體標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施動(dòng)力特性分析。鋼橋采用空間板殼的模擬方式，以更加準(zhǔn)確的計(jì)算方式，判斷鋼橋結(jié)構(gòu)的彈性，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)建立完整的有限元模型標(biāo)準(zhǔn)方案。

有限元模型鋼橋結(jié)構(gòu)分析中，需要根據(jù)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，改變傳統(tǒng)鋼支護(hù)模式，通過(guò)固定支架端口，確定混凝土、圍欄載荷的形式。按照有限元模型單元組合，明確實(shí)際精準(zhǔn)計(jì)算的要求，判斷模型整體考慮的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。通過(guò)混凝土、硬塑料風(fēng)擋、骨架形式進(jìn)行判斷，確定優(yōu)化模擬的操作。

3.2 根據(jù)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化方案分析

按照有限元模型方案，判斷實(shí)際加鋪情況，調(diào)整混凝土模式比例。按照瀝青混凝土的實(shí)際空間實(shí)體情況，準(zhǔn)確的判斷承載結(jié)構(gòu)，充分考慮載荷形式比例關(guān)系。依照實(shí)際支護(hù)條件，做好支護(hù)座的標(biāo)準(zhǔn)判斷。橡膠支架需要做好橫向、縱向的剛度水平分析，充分利用模擬橡膠支座的情況，考慮風(fēng)擋鋼骨架的抗彎折性，確定硬塑料風(fēng)擋結(jié)構(gòu)，彈性選配，厚度，保證其最優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式。

3.3 有限元仿真的分析

有限元仿真模擬方案分析中，通過(guò)對(duì)不同情況的模擬判斷，確定最優(yōu)對(duì)比關(guān)系。根據(jù)計(jì)算的形式和結(jié)果，準(zhǔn)確的判斷初始模擬公式內(nèi)功，推導(dǎo)出結(jié)果，確保最優(yōu)化模擬與初始模擬的振搗關(guān)系。按照頻率差值進(jìn)行分析，準(zhǔn)確的判斷相關(guān)的影響因素，確定有效的影響比率關(guān)系。

根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)振搗周期和頻率，分析影響的實(shí)際效果。充分考慮瀝青混凝土的鋪裝層，分析承載結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)橋梁的剛度，減少振動(dòng)周期，增強(qiáng)支座橋梁的明顯作用。骨架風(fēng)擋與硬塑料材料的實(shí)際風(fēng)擋板，調(diào)整橋梁的振動(dòng)作用。按照跨度、材質(zhì)水平進(jìn)行分析，判斷風(fēng)擋鋼骨結(jié)構(gòu)，明確承載的作用。分析剛度增強(qiáng)效果，不斷提升自動(dòng)振搗頻率范圍，明確振動(dòng)周期。

通過(guò)計(jì)算周期振動(dòng)和有限元模擬的初步結(jié)構(gòu)形式，以最優(yōu)化的模擬相比其誤差范圍，明確實(shí)際結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，確定最優(yōu)的設(shè)計(jì)任務(wù)內(nèi)容。依照有限元模擬仿真與理論計(jì)算形式，明確檢驗(yàn)的準(zhǔn)確率和操作辦法，分析結(jié)構(gòu)形式的復(fù)雜程度，建立明確的模擬橋梁設(shè)計(jì)工程實(shí)施辦法。

按照橋梁結(jié)構(gòu)的有限元模型進(jìn)行仿真優(yōu)化，加強(qiáng)對(duì)整體承載結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的分析，判斷橋梁動(dòng)力特性標(biāo)準(zhǔn)，明確實(shí)際的影響因素。從有限元仿真的相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容上進(jìn)行分析，明確試驗(yàn)可行性方案。依照橋梁設(shè)計(jì)的整體思路，建立有效的模擬數(shù)據(jù)，充分考慮結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)，從橋梁結(jié)構(gòu)入手，判斷強(qiáng)度水平，提高整體耐久度水平，完善設(shè)計(jì)整體形式和要素標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容。

通過(guò)橋梁結(jié)構(gòu)有限元的數(shù)據(jù)分析，判斷瀝青混凝土鋪裝層可能產(chǎn)生的影響，判斷橡膠支架的動(dòng)力特性范圍。根據(jù)風(fēng)擋、鋼骨架結(jié)構(gòu)的影響因素進(jìn)行分析，明確實(shí)際計(jì)算過(guò)程中無(wú)法達(dá)到的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。依照橋梁設(shè)計(jì)思路，對(duì)設(shè)計(jì)仿真實(shí)施操作，考慮結(jié)構(gòu)材料的強(qiáng)度，對(duì)質(zhì)量、剛度進(jìn)行分析，充分避免可能產(chǎn)生的共振問(wèn)題，建立有效的模式方法和計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，明確橋梁設(shè)計(jì)的參數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，橋梁結(jié)構(gòu)的特性評(píng)估過(guò)程中，需要分析橋梁有限元仿真的操作模式和方法，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，通過(guò)仿真可以實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)先設(shè)計(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，判斷操作標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)施辦法，對(duì)橋梁瀝青混凝土整體支撐進(jìn)行判斷，確定操作標(biāo)準(zhǔn)和共振方式，調(diào)整橋梁的整體設(shè)計(jì)思路，確定強(qiáng)度和耐久性，調(diào)整振動(dòng)周期，制定合理的剛度、質(zhì)量條件管控。

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作者簡(jiǎn)介：欒大為（1987-），男，甘肅定西人，本科，助理工程師，研究方向：結(jié)構(gòu)有限元仿真、結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化、焊接技術(shù)仿真。