[發(fā)明專利]一種正交異性鋼橋面板的疲勞荷載效應(yīng)分析模型簡化方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310062967.8 | 申請日： | 2013-02-27 |
| 公開（公告）號： | CN103226626A | 公開（公告）日： | 2013-07-31 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王高新;丁幼亮;宋永生 | 申請（專利權(quán)）人： | 東南大學(xué) |
| 主分類號： | G06F17/50 | 分類號： | G06F17/50 |
| 代理公司： | 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204 | 代理人： | 夏雪 |
| 地址： | 210096*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 正交 異性 橋面 疲勞 荷載 效應(yīng) 分析 模型 簡化 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于大跨纜索承重橋梁結(jié)構(gòu)鋼橋面板的疲勞分析與設(shè)計領(lǐng)域，具體來說，涉及一種正交異性鋼橋面板的疲勞荷載效應(yīng)分析模型簡化方法。?
背景技術(shù)
正交異性鋼橋面板由頂板、縱肋和橫肋（扁平鋼箱梁中稱為橫隔板）三部分組成，其中縱肋分布一般較密，而橫肋分布則相對疏松，導(dǎo)致鋼橋面板的縱橫方向剛度不同，進而使得鋼橋面板的受力特性表現(xiàn)為正交異性。正交異性鋼橋面板的結(jié)構(gòu)行為十分復(fù)雜，其除了具有橋面板和橋面系的作用外，還作為主梁的一部分發(fā)揮作用，例如當正交異性鋼橋面板作為承受汽車荷載的局部受力構(gòu)件時，頂板可視為四周邊彈性支承在縱肋上，縱肋是彈性支承在橫肋上，橫肋則是彈性支承在主梁上。?
因此，在對正交異性鋼橋面板的疲勞荷載效應(yīng)進行有限元分析時，通常需要建立其大跨纜索承重橋梁結(jié)構(gòu)體系的整體結(jié)構(gòu)尺度模型，然而此模型的單元網(wǎng)格劃分較粗會導(dǎo)致計算結(jié)果的不夠精確，單元網(wǎng)格劃分較細又會導(dǎo)致龐大的計算量，因此在分析時往往利用子模型法，建立整體結(jié)構(gòu)尺度模型的鋼箱梁局部精細模型，采用鋼箱梁局部精細模型計算正交異性鋼橋面板的疲勞荷載效應(yīng)精確解。然而子模型法也存在一定缺陷：①其邊界約束條件會因疲勞荷載的不斷變化而改變，使得計算過程變得復(fù)雜；②其單元網(wǎng)格的精細劃分也會導(dǎo)致單元個數(shù)達到幾十萬個，使得計算量仍舊龐大。因此，在對正交異性鋼橋面板進行疲勞荷載效應(yīng)的有限元分析時，有必要找出一種計算效率高、計算結(jié)果精確的合理簡化模型。?
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種正交異性鋼橋面板的疲勞荷載效應(yīng)分析模型簡化方法，得到的簡化模型可以高效準確地計算正交異性鋼橋面板的疲勞荷載效應(yīng)。?
技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種正交異性鋼橋面板的疲勞荷載效應(yīng)分析模型簡化方法，包括如下步驟：?
步驟10）：對大跨纜索承重橋梁結(jié)構(gòu)體系進行有限元模擬，建立整體結(jié)構(gòu)尺?度模型；?
步驟20）：利用子模型法，建立整體結(jié)構(gòu)尺度模型的鋼箱梁局部精細模型，并計算其鋼橋面板部位的等效應(yīng)力幅精確解Sa；?
步驟30）：將鋼箱梁局部精細模型簡化為鋼橋面板局部受力結(jié)構(gòu)體系，并基于步驟20）的等效應(yīng)力幅精確解Sa對該結(jié)構(gòu)體系的參數(shù)取值進行優(yōu)化分析，確定鋼橋面板疲勞荷載效應(yīng)分析的簡化模型。?
進一步的，所述步驟10）中，根據(jù)大跨纜索承重橋梁結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計圖紙和資料，對所述大跨纜索承重橋梁結(jié)構(gòu)體系的橋塔、橋面系、邊墩、斜拉索、主纜和吊桿進行整體結(jié)構(gòu)尺度模型的三維有限單元模擬，其中橋塔采用三維梁單元模擬，橋面系中鋼箱梁部分采用殼單元進行模擬，橋面系中鋪裝層部分采用實體單元進行模擬，邊墩采用實體單元模擬，斜拉索、主纜和吊桿采用三維桁架單元模擬。?
進一步的，所述整體結(jié)構(gòu)尺度模型的邊界連接條件處理為：①主梁與索塔的連接：主梁與索塔之間設(shè)有橫向抗風(fēng)支座和豎向抗風(fēng)支座；②索塔與邊墩底部固結(jié)；以及③主梁在各邊墩處，橫橋向、豎向、扭轉(zhuǎn)及繞豎向的轉(zhuǎn)動自由度與墩頂節(jié)點建立主從關(guān)系。?
進一步的，所述步驟20）中，包括如下步驟：?
（a）從整體結(jié)構(gòu)尺度模型中切割出一段鋼箱梁，并進行精細網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分水平取為5，得到鋼箱梁局部精細模型；?
（b）對步驟10）得到的整體結(jié)構(gòu)尺度模型進行較粗網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分水平取為1，施加車輛荷載并計算求解，得出鋼箱梁局部精細模型的邊界部位的位移響應(yīng)；?
（c）將第（b）步所得的位移響應(yīng)作為邊界條件，采用線性插值法施加到鋼箱梁局部精細模型的切割邊界；?
（d）保持車輛荷載加載不變，對鋼箱梁局部精細模型進行計算求解，得出其鋼橋面板部位的等效應(yīng)力幅精確解Sa。?
進一步的，所述步驟30）中，包括如下步驟：?
a）將鋼箱梁局部精細模型簡化為僅由頂板和縱肋組成的鋼橋面板局部受?力結(jié)構(gòu)體系；?
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