Abaqus在桥梁工程设计中的应用探索

概述

桥梁结构涉及几何非线性问题，这种非线性是由于大位移、弯矩和轴力之间的相互作用而产生的，任何一个实际的工程问题都希望能根据设计方案，从理论上、计算上以及试验上对其进行校核，将方案做得更经济实用，风险降到更低。

而对于设计之后的分析，用于设计的近似方法已经不能提供足够的精确度，我们必须建立准确的模型，借助计算机精确地分析结构。Abaqus在桥梁施工，桥梁动/静力计算上具有独特的优势，如桥梁的应力分布、变形情况、自振频率、振形、地震响应特征、失稳特征等等。

桥梁施工过程模拟

在桥梁施工方面Abaqus提供了单元生死（Model Change）、钢筋混凝土材料属性以及钢筋预紧力等分析模拟功能。下图是某大桥施工过程的结构受力分析。

桥梁模态分析

Abaqus提供了两种求解振型的方法：Lanczos 方法和Subspace两种方法，两种方法各有优缺点，分别实用于规模较大，频率提取多的结构和规模小，频率提取少的结构。下图桥梁长140m，高80m，其一阶（左）和四阶（右）振型如下图所示

美国金门大桥地震响应分析

Abaqus有功能强大的显式求解器，下图是利用Abaqus显式求解器对美国金门大桥做的地震响应分析。

斜拉桥结构仿真分析

下图的斜拉桥主跨布置成160+300+97m，桥梁全长 557m，利用 Abaqus对该桥做的施工过程模拟、结构动力响应及地震响应分析结果。

下图是结构动力响应分析。

下图是地震响应时程仿真和分析。

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