看看铁路钢桥强度有限元分析及化设计2023/2/20 15:05:49

会呼吸的痛

比较原始的钢桥设计过程是设计人员采用力学方法与经验公式根据长期总结出来的设计理论和验数据进行设计，人工计算不可避免地采用了过多的简化，设计结果不够精确、全面、比较。比如，不能全面反映整体应力状态，导致结构设计中的冗余和繁琐。随着科技的进步，选用简便、合理的计算方法对斜交框架结构进行有限元分析，正确地分析其受力状况，对于小型铁路钢桥结构设计来说极为重要。有限元分析的相关资讯可以到我们网站了解一下，从专业角度出发为您解答相关问题，给您优质的服务！

根据《铁路桥涵设计基本规范》计算该钢桁架桥的设计载荷，桥梁承受重力，列车标准均布荷载，列车制动力或牵引力，列车摇摆力的作用，这些工况的组合作用将对桥梁产生比较不利的影响。桥涵结构的恒载应在考虑桥梁自重时对重力加速度值放大15%，即采用9947即可。铁路列车竖向静活载参考采用中华人民共和国铁路标准活载。查阅《铁路桥涵设计基本规范》，经线性插值运算得该桥的换算均布荷载K=088955E8。平均分配到两根纵梁上则每根梁所受的均布荷载K=04477E8。列车竖向活载包括列车竖向动力作用，该列车竖向活载等于列车竖向静活载乘以动力系数列车制动力或牵引力应按列车竖向静活载的10%计算。每个集中力大小为K2=K10%=04477E810%2=02238E7，力的作用点分别为两纵梁的中点。列车横向摇摆力应取01E12，作为一个集中载荷取比较不利位置，以水平方向垂直线路中心线作用于钢轨高面。在本模型中作用点即分别为两纵梁的中点。每个集中力大小为05E11，方向不妨取Y轴正方向。


有限元模型建立并施加约束和荷载本模型中的钢桁梁是由主桁、横梁、纵梁、横联、纵联等平面结构组成的一个空间结构，它的所有节点连接方式均为刚性或半刚性，因此这是一个高次静不定空间结构。对于ANSYS有限元分析来说，合理选择单元类型是至关重要的，详细了解单元的输入参数、输出参数，有助于减少工作量，并且可以有效的控制所需结果的输出和显示。四种工字梁采用B4单元，桥面选用S63单元，建立钢桥的有限元模型。建模过程中，适当的简化际结构，建模和计算时间可以相对得到节省，使得工作效率大大提高。故运用APDL命令对桥梁模型受载后的总位移云图，总位移矢量图，单元的轴力图、弯矩图、剪力图等变形图进行显示，并以此结果为依据进行化设计。


位移：在各种荷载组合作用下，钢桁梁桥的下弦中部产生比较大位移，由中间向两侧位移数值逐渐减小；上弦也呈现此种趋势，不过位移数值较下弦数值小；桥面在横向方向上位移由中间向两端数值增大，桥面在纵向方向上位移数值由中间向两端减小。


轴向力：在各种工况组合作用下，钢桁梁桥的腹杆受轴力较大，下弦杆次之，再次是端斜杆，比较后是上弦杆。腹梁构件应力全为负值，说明它是受压的，而且它的比较大弯曲应力达到了MP级，可见对它做梁单元的假设是正确的。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。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。