铁路大桥ANSYS建模论文04740.doc

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1、桥址概况安庆长江铁路大桥是南京至安庆城际铁路和阜阳至景德镇铁路的重要组成部分，位于安庆前江口汇合口处下游官山咀附近，距上游已建成通车的安庆长江公路大桥约21km；线路在池州侧晏塘镇靠近长江的刘村附近右拐过江，过江后从安庆的长风镇穿过。安庆铁路长江大桥全长2996.8m，其中主桥采用跨度为101.5+188.5+580+217.5+159.5+116m的钢桁梁斜拉桥；非通航孔正 桥采用6孔跨径64m预应力混凝土简支箱梁；东引桥采用16孔梁长32.6m预应力混凝土简支箱梁；跨大堤桥采用48.9+86+48.8m预应力混凝土 连续箱梁；西引桥采用15孔梁长32.6m预应力混凝土简支梁及2孔梁长24.

2、6m预应力混凝土简支梁，其中宁安线采用箱梁，阜景线采用T梁。主桥桥式及桥型特点主桥采用103+188.5+580+217.5+159.5+117.5m两塔钢桁斜拉桥方案，全长1366m。主梁为三片主桁钢桁梁，桁间距 2x14m，节间长14.5m，桁高15m。主塔为钢筋混凝土结构，塔顶高程+204.00m，塔底高程-6.00m，斜拉索为空间三索面，立面上每塔两 侧共18对索，全桥216根斜拉索。所有桥墩上均设竖向和横向约束，4#塔与主梁之间设纵向水平约束，3#塔与梁间使用带限位功能的粘滞阻尼器。主梁 为”N”字型桁式，横向采用三片桁结构，主桁的横向中心距各为14m，桁高15m，节间距14.5m2

3、。结构构造 主桥采用两塔钢桁斜拉桥方案，主梁为三片主桁钢桁梁，主桁上下弦杆均为箱型截面，上弦杆内高1000mm，内宽1200mm，板厚2048mm。 下弦杆内高1400mm，宽1200mm，板厚2056mm。下弦杆顶板向桁内侧加宽700mm与整体桥面板焊接。腹杆主要采用H型截面。H型杆件宽 1200mm，高720和760mm，板厚2048mm。根据不同的受力区段选用不同的杆件截面，在辅助墩附近的压重区梁段，腹杆采用箱型截面杆件。主 桁采用焊接杆件，整体节点。在节点外以高强度螺栓拼接的结构形式，上下弦杆四面等强对接拼装。H型腹杆采用插入式连接。箱型腹杆采用四面与主桁节点对拼的 连接形式。主桁拼接

4、采用M30高强螺栓。项目进展2005年元月，安庆长江铁路大桥项目前期工作协调领导小组办公室委托铁道第四勘察设计院编制安徽省铁路总体规划安庆过江通道深化研究及大桥选址报告，随后铁四院专家组来宜现场勘察，采集相关资料，并于2月份完成该报告。2005年8月，安徽省发改委主持召开“安庆长江铁路大桥桥位专家咨询会”，邀请中国工程院院士陈新等知名专家对大桥桥位进行咨询研究，并对选址报告进行评审。2005年10月，经省部协商，铁道部将沿江城际铁路及安庆长江铁路大桥项目补列入国家“十一五”规划，并向铁四院下达前期工作任务书。2005年12月，铁道部主持召开了宁安城际铁路及安庆长江铁路大桥项目预可研报告审查会。

5、2006年元月，宁安城际铁路及安庆长江铁路大桥项目列入国家“十一五”规划。2006年7月5日，安庆长江铁路大桥设计竞标工作会议在北京举行，经研究、审核、竞标，铁四院与中铁大桥院联合体中标。2006年9月，中铁大桥院和铁四院正式启动工程可行性研究报告的编制程序,同时编制了桥梁建设对长江航道的影响书,河势分析,桥位所在枯、中水流影响、流速及航迹图。2006年10月9日，安庆市与铁四院、中铁大桥院联合举行了宁安城际铁路及安庆长江铁路大桥工可勘察开钻仪式;10月份武汉水文站和中铁大桥院近100人的设计、水文、勘测、物探等四个工作组进入安庆进行实地勘测。2009年3月20日，安庆长江铁路大桥开工建设表1

6、.2 安庆长江大桥主要工程数量表项目材料规格单位数量备注混凝土主塔C50m351200塔座C40m37920预应力钢筋钢绞线T398fpk=1860MPa粗钢筋T380fpk=930MPa普通钢筋Hrb335T11270钢料索导管20号热轧无缝T90垫板Q235BT70检查设施Q235BT187劲性骨架Q235BT1280锚具群锚15-19套840JL-32粗钢筋锚具套11160波纹管100mmM1816245mmM57100金属扩张网GM50075型M21550表 2.1 设计构件节点和单元数全桥节点数169403全桥单元数294602主桁单元数176680桥面板单元数117499斜拉索单元

7、数216桥塔单元数207表 2.2安庆长江铁路大桥模型主要参数列表材料弹性模量(Pa)泊松比密度(kg/m3)结构构件Q370qD钢2.1e110.37850上弦杆、腹杆Q420qD钢2.1e110.37850下弦杆C50混凝土3.5e70.162500主塔C40混凝土3.5e70.162500塔座斜拉索2.1e110.37850斜拉索表2.3 模型实常数结构部分实常数截面性质梁单元（beam44）R1未定义参数（由截面文件直接读入）板壳单元（shell63）R2厚度16mm拉索单元（link8）R3,R4,R5, R6（拉索面积）R,3,134.31e-4,R,4,115.84e-4,R,5

8、,108.91e-4,R,6,100.000e-4,/nerr,0!将参数读入数据库finish/clear/PREP7!单元类型编号et,1,beam44et,2,shell63et,3,link8!材料类型编号 Q420/Q370/拉索-1，混凝土C40/C50-2，刚臂-3mp,ex,1,2.1e11mp,prxy,1,0.3mp,dens,1,7850mp,alpx,1,1e-5mp,ex,2,3.5e7mp,prxy,2,0.16mp,dens,2,2500mp,alpx,2,1e-5mp,ex,3,1e15mp,prxy,3,1mp,dens,3,0mp,alpx,3,0!读取自定

9、义截面并编号*dim,name,char,24name(1)=Sec_1aname(2)=Sec_2aname(3)=Sec_3aname(4)=Sec_4aname(5)=Sec_5aname(6)=Sec_6aname(7)=Sec_7aname(8)=Sec_1name(9)=Sec_2name(10)=Sec_3name(11)=Sec_4name(12)=Sec_5name(13)=Sec_6name(14)=Sec_7name(15)=Sec_8name(16)=Sec_9name(17)=Sec_10name(18)=Sec_11name(19)=Sec_12name(20)=S

10、ec_13name(21)=Sec_14name(22)=Sec_15name(23)=Sec_16name(24)=Sec_x2*do,i,1,24,1sectype,i,beam,mesh,secread,name(i),mesh*enddo!将ta_sec参数读入数据库!读取自定义截面并编号*dim,name2,char,15name2(1)=ta_1name2(2)=ta_2name2(3)=ta_3name2(4)=ta_4name2(5)=ta_5name2(6)=ta_6name2(7)=ta_7name2(8)=ta_8name2(9)=ta_9name2(10)=ta_10n

11、ame2(11)=ta_11name2(12)=ta_12name2(13)=ta_13name2(14)=ta_14*do,i,1,14,1sectype,40+i,beam,mesh,secread,name2(i),mesh*enddo SECTYPE, 26, BEAM, HREC, , 0SECOFFSET, USER, 0.1, 0.266 SECDATA,0.2,0.266,0.006,0.006,0.006,0.006,0,0,0,0 SECTYPE, 27, BEAM, I, , 0 SECOFFSET, USER, 0, 0.584 SECDATA,0.240,0.240,

12、0.6,0.016,0.016,0.012,0,0,0,0 SECTYPE, 28, BEAM, T, T_nin, 0SECOFFSET, USER, 0, 1.4 SECDATA,0.6,1.4,0.032,0.018,0,0,0,0,0,0 SECTYPE, 29, BEAM, T, T_max, 0SECOFFSET, USER, 0, 2.1 SECDATA,0.6,2.1,0.032,0.016,0,0,0,0,0,0 SECTYPE, 31, BEAM, HREC, , 0SECOFFSET, CENT SECDATA,0.548,0.500,0.016,0.016,0.016,

13、0.016,0,0,0,0 SECTYPE, 32, BEAM, I, , 0 SECOFFSET, CENT SECDATA,0.560,0.560,0.500,0.028,0.028,0.016,0,0,0,0 !刚臂的截面SECTYPE, 100, BEAM, CSOLID, , 0 SECOFFSET, CENT SECDATA,0.06,0,0,0,0,0,0,0,0,0r,1,r,2,0.016,!拉索截面控制!7-349r,3,134.31e-4,!7-301r,4,115.84e-4,!7-283r,5,108.91e-4,!7-241r,6,100.000e-4,finish

14、!开始建立模型/prep7!*!xiaXianGan!*SET,j,-14*do,i,1,(94*25+1)*2,94*25+1n,i,0,j,0 n,94*25+i,1363.000,j,0FILL,i,94*25+i,94*25-1,1,!中桁*if,i,eq,94*25+2,then!7截面type,1mat,1 secnum,14 *do,a,1,3*25,1E,i-1+a,i+a *enddo*do,b,1,11*25,1E,35*25-1+i+b,35*25+i+b *enddo*do,c,1,8*25,1E,77*25-1+i+c,77*25+i+c *enddo !6截面 ty

15、pe,1mat,1 secnum,13 *do,a,1,3*25,1E,i+3*25-1+a,i+3*25+a *enddo*do,b,1,3*25,1E,32*25-1+i+b,32*25+i+b *enddo*do,c,1,3*25,1E,46*25-1+i+c,46*25+i+c *enddo*do,d,1,1*25,1E,i+76*25-1+d,i+76*25+d *enddo*do,e,1,7*25,1E,87*25-1+i+e,87*25+i+e *enddo!5截面type,1mat,1 secnum,12 *do,a,1,25,1E,8*25-1+i+a,8*25+i+a *e

16、nddo*do,b,1,2*25,1E,30*25-1+i+b,30*25+i+b *enddo*do,c,1,2*25,1E,49*25-1+i+c,49*25+i+c*enddo*do,d,1,2*25,1E,72*25-1+i+d,72*25+i+d*enddo!4截面type,1mat,1 secnum,11 *do,a,1,3*25,1E,9*25-1+i+a,9*25+i+a *enddo*do,b,1,4*25,1E,26*25-1+i+b,26*25+i+b *enddo*do,c,1,3*25,1E,51*25-1+i+c,51*25+i+c*enddo*do,d,1,4*2

17、5,1E,68*25-1+i+d,68*25+i+d*enddo!3截面type,1mat,1 secnum,10 *do,a,1,1*25,1E,7*25-1+i+a,7*25+i+a *enddo*do,b,1,5*25,1E,12*25-1+i+b,12*25+i+b *enddo*do,c,1,4*25,1E,22*25-1+i+c,22*25+i+c*enddo*do,d,1,4*25,1E,54*25-1+i+d,54*25+i+d*enddo*do,e,1,5*25,1E,63*25-1+i+e,63*25+i+e*enddo!2截面type,1mat,1 secnum,9*do

18、,a,1,1*25,1E,6*25-1+i+a,6*25+i+a *enddo*do,b,1,2*25,1E,17*25-1+i+b,17*25+i+b *enddo*do,c,1,1*25,1E,21*25-1+i+c,21*25+i+c*enddo*do,d,1,1*25,1E,58*25-1+i+d,58*25+i+d*enddo*do,e,1,2*25,1E,61*25-1+i+e,61*25+i+e*enddo*do,f,1,2*25,1E,74*25-1+i+f,74*25+i+f*enddo*do,g,1,1*25,1E,85*25-1+i+g,85*25+i+g*enddo!1

19、截面type,1mat,1 secnum,8*do,a,1,2*25,1E,19*25-1+i+a,19*25+i+a *enddo*do,b,1,2*25,1E,59*25-1+i+b,59*25+i+b *enddo*do,c,1,1*25,1E,86*25-1+i+c,86*25+i+c*enddo!左边桁*elseif,i,eq,(94*25+1)*2+1,then!7截面type,1mat,1secnum,7*do,a,1,3*25,1E,i+a,i-1+a *enddo*do,b,1,11*25,1E,35*25+i+b,35*25-1+i+b *enddo*do,c,1,8*25

20、,1E,77*25+i+c,77*25-1+i+c *enddo !6截面 type,1mat,1 secnum,6*do,a,1,3*25,1E,i+3*25+a,i+3*25-1+a *enddo*do,b,1,3*25,1E,32*25+i+b,32*25-1+i+b *enddo*do,c,1,3*25,1E,46*25+i+c,46*25-1+i+c *enddo*do,d,1,1*25,1E,i+76*25+d,i+76*25-1+d *enddo*do,e,1,7*25,1E,87*25+i+e,87*25-1+i+e *enddo!5截面type,1mat,1 secnum,5

21、*do,a,1,25,1E,8*25+i+a,8*25-1+i+a *enddo*do,b,1,2*25,1E,30*25+i+b,30*25-1+i+b *enddo*do,c,1,2*25,1E,49*25+i+c,49*25-1+i+c*enddo*do,d,1,2*25,1E,72*25+i+d,72*25-1+i+d*enddo!4截面type,1mat,1 secnum,4 *do,a,1,3*25,1E,9*25+i+a,9*25-1+i+a *enddo*do,b,1,4*25,1E,26*25+i+b,26*25-1+i+b *enddo*do,c,1,3*25,1E,51*

22、25+i+c,51*25-1+i+c*enddo*do,d,1,4*25,1E,68*25+i+d,68*25-1+i+d*enddo!3截面type,1mat,1 secnum,3 *do,a,1,1*25,1E,7*25+i+a,7*25-1+i+a *enddo*do,b,1,5*25,1E,12*25+i+b,12*25-1+i+b *enddo*do,c,1,4*25,1E,22*25+i+c,22*25-1+i+c*enddo*do,d,1,4*25,1E,54*25+i+d,54*25-1+i+d*enddo*do,e,1,5*25,1E,63*25+i+e,63*25-1+i+

23、e*enddo!2截面type,1mat,1 secnum,2 *do,a,1,1*25,1E,6*25+i+a,6*25-1+i+a *enddo*do,b,1,2*25,1E,17*25+i+b,17*25-1+i+b *enddo*do,c,1,1*25,1E,21*25+i+c,21*25-1+i+c*enddo*do,d,1,1*25,1E,58*25+i+d,58*25-1+i+d*enddo*do,e,1,2*25,1E,61*25+i+e,61*25-1+i+e*enddo*do,f,1,2*25,1E,74*25+i+f,74*25-1+i+f*enddo*do,g,1,1*

24、25,1E,85*25+i+g,85*25-1+i+g*enddo!1截面type,1mat,1 secnum,1*do,a,1,2*25,1E,19*25+i+a,19*25-1+i+a *enddo*do,b,1,2*25,1E,59*25+i+b,59*25-1+i+b *enddo*do,c,1,1*25,1E,86*25+i+c,86*25-1+i+c*enddo!右边桁*else !7截面type,1mat,1 secnum,7 *do,a,1,3*25,1E,i-1+a,i+a *enddo*do,b,1,11*25,1E,35*25-1+i+b,35*25+i+b *enddo

25、*do,c,1,8*25,1E,77*25-1+i+c,77*25+i+c *enddo !6截面 type,1mat,1 secnum,6 *do,a,1,3*25,1E,i+3*25-1+a,i+3*25+a *enddo*do,b,1,3*25,1E,32*25-1+i+b,32*25+i+b *enddo*do,c,1,3*25,1E,46*25-1+i+c,46*25+i+c *enddo*do,d,1,1*25,1E,i+76*25-1+d,i+76*25+d *enddo*do,e,1,7*25,1E,87*25-1+i+e,87*25+i+e *enddo!5截面type,1m

26、at,1 secnum,5 *do,a,1,25,1E,8*25-1+i+a,8*25+i+a *enddo*do,b,1,2*25,1E,30*25-1+i+b,30*25+i+b *enddo*do,c,1,2*25,1E,49*25-1+i+c,49*25+i+c*enddo*do,d,1,2*25,1E,72*25-1+i+d,72*25+i+d*enddo!4截面type,1mat,1 secnum,4 *do,a,1,3*25,1E,9*25-1+i+a,9*25+i+a *enddo*do,b,1,4*25,1E,26*25-1+i+b,26*25+i+b *enddo*do,c

27、,1,3*25,1E,51*25-1+i+c,51*25+i+c*enddo*do,d,1,4*25,1E,68*25-1+i+d,68*25+i+d*enddo!3截面type,1mat,1 secnum,3 *do,a,1,1*25,1E,7*25-1+i+a,7*25+i+a *enddo*do,b,1,5*25,1E,12*25-1+i+b,12*25+i+b *enddo*do,c,1,4*25,1E,22*25-1+i+c,22*25+i+c*enddo*do,d,1,4*25,1E,54*25-1+i+d,54*25+i+d*enddo*do,e,1,5*25,1E,63*25-

28、1+i+e,63*25+i+e*enddo!2截面type,1mat,1 secnum,2*do,a,1,1*25,1E,6*25-1+i+a,6*25+i+a *enddo*do,b,1,2*25,1E,17*25-1+i+b,17*25+i+b *enddo*do,c,1,1*25,1E,21*25-1+i+c,21*25+i+c*enddo*do,d,1,1*25,1E,58*25-1+i+d,58*25+i+d*enddo*do,e,1,2*25,1E,61*25-1+i+e,61*25+i+e*enddo*do,f,1,2*25,1E,74*25-1+i+f,74*25+i+f*en

29、ddo*do,g,1,1*25,1E,85*25-1+i+g,85*25+i+g*enddo!1截面type,1mat,1 secnum,1 *do,a,1,2*25,1E,19*25-1+i+a,19*25+i+a *enddo*do,b,1,2*25,1E,59*25-1+i+b,59*25+i+b *enddo*do,c,1,1*25,1E,86*25-1+i+c,86*25+i+c*enddo*endif*SET,j,j+14 *enddo!*!T_beam AND shell63s nodes!*/prep7ngen,2,7053,1,2351,1,0,0,0.7,ngen,4,23

30、51,7054,7054+2350,1,0,0.57,0,ngen,4,2351,7054+3*2351,7054+3*2351+2350,1,0,0.60,0,ngen,3,2351,7054+6*2351,7054+6*2351+2350,1,0,0.45,0,ngen,2,2351,7054+8*2351,7054+8*2351+2350,1,0,0.60,0,ngen,3,2351,7054+9*2351,7054+9*2351+2350,1,0,0.45,0,ngen,2,2351,7054+11*2351,7054+11*2351+2350,1,0,0.70,0,local,11,

31、0,0,-7,0nsym,y,2351*12,7054+2351,32914+2*2351,1csys,0nsym,y,58775,7054,65828,1ngen,2,122252,2352,2352+2350,1,0,0,0.7,!生成 边上 4条 U肋type,1mat,1secnum,26*do,h,6,9,1*do,k,1,2350,1e,2351*h+k,2351*h+1+k*enddo*enddo!生成T梁1type,1mat,1secnum,27*do,k,1,2350,1e,2351*10+k,2351*10+1+k*enddo!生成 U肋 2条type,1mat,1 sec

32、num,26*do,h,11,12,1*do,k,1,2350,1e,2351*h+k,2351*h+1+k*enddo*enddo!生成T梁2type,1mat,1 secnum,27*do,k,1,2350,1e,2351*13+k,2351*13+1+k*enddo!生成 U肋 另外2条type,1mat,1 secnum,26*do,h,14,15,1*do,k,1,2350,1e,2351*h+k,2351*h+1+k*enddo*enddo!镜像四分之一纵向的单元csys,11!（最好用*get 最大节点号单元号）esym,2351*12,7051,30550,1!生成横梁type

33、,1mat,1secnum,29*do,h,7054,9404,25*do,k,h,h+11*2351,2351e,k,k+2351*enddo*enddo*do,h,37617,39967,25*do,k,h,h+10*2351,2351e,k,k+2351*enddo*enddo*do,h,35266,37616,25e,h,h+2351*12*enddo!生成横肋type,1mat,1secnum,28*do,ah,7059,9384,25*do,ac,0,15,5*do,ak,ah+ac,ah+ac+11*2351,2351e,ak,ak+2351*enddo*enddo*enddo*

34、do,ah,37622,39947,25*do,ac,0,15,5*do,ak,ah+ac,ah+ac+10*2351,2351e,ak,ak+2351*enddo*enddo*enddo*do,ah,35271,37596,25*do,ac,0,15,5e,ah+ac,ah+ac+2351*12*enddo*enddo!镜像一半单元csys,0esym,58775,7051,65354,1!补充横梁type,1mat,1 secnum,29 *do,h,37617,39967,25e,h,h+86987 *enddo*do,h,96392,98742,25e,h,h+28212 *enddo

35、!补充横肋type,1mat,1secnum,28*do,ah,37622,39947,25*do,ac,0,15,5e,ah+ac,ah+ac+86987*enddo*enddo*do,ah,96397,98722,25*do,ac,0,15,5e,ah+ac,ah+ac+28212*enddo*enddo!刚臂type,1mat,3 secnum,100 *do,h,1,2351,1e,h,h+7053*enddo *do,h,4703,7053,1e,h,h+61126*enddo*do,h,2352,4702,1e,h,h+124604-2352*enddo!*!shell!*type

36、,2mat,1 real,2*do,i,0,11,1 *do,h,7054,7054+2349,1e,h+i*2351,h+1+i*2351,h+2352+i*2351,h+2351+i*2351*enddo*enddo*do,h,35266,35266+2349,1e,h,h+1,h+63479-35266,h+63478-35266*enddo*do,i,0,-10,-1 *do,h,63478,63478+2349,1e,h+i*2351,h+1+i*2351,h+i*2351-2350,h+i*2351-2351*enddo*enddo*do,h,37617,37617+2349,1e

37、,h,h+1,h+1+124604-37617,h+124604-37617*enddocsys,0esym,58775,131654,190403,1*do,h,124604,124604+2349,1e,h,h+1,h+1-(124604-96392),h-(124604-96392)*enddo!*!ShangXianGan!*/prep7real,1*SET,Nmax1,300000*SET,j,-14*do,i,Nmax1+1,Nmax1+(92*25+1)*2,92*25+1n,i,14.50,j,15.00 n,92*25+i,1348.50,j,15.00FILL,i,92*2

38、5+i,!中桁*if,i,eq,Nmax1+92*25+2,then!13截面type,1mat,1 secnum,20*do,a,1,2*25,1E,i-1+a,i+a *enddo*do,b,1,6*25,1E,3*25-1+i+b,3*25+i+b *enddo*do,c,1,3*25,1E,70*25-1+i+c,70*25+i+c *enddo*do,d,1,10*25,1E,74*25-1+i+d,74*25+i+d *enddo*do,e,1,3*25,1E,85*25-1+i+e,85*25+i+e *enddo*do,f,1,1*25,1E,91*25-1+i+f,91*25

39、+i+f *enddo !12截面 type,1mat,1 secnum,19 *do,a,1,1*25,1E,i+2*25-1+a,i+2*25+a *enddo*do,b,1,1*25,1E,9*25-1+i+b,9*25+i+b *enddo*do,c,1,8*25,1E,35*25-1+i+c,35*25+i+c *enddo*do,d,1,1*25,1E,i+69*25-1+d,i+69*25+d *enddo*do,e,1,1*25,1E,73*25-1+i+e,73*25+i+e *enddo*do,f,1,3*25,1E,88*25-1+i+f,88*25+i+f *enddo

40、!11截面type,1mat,1 secnum,18 *do,a,1,25,1E,10*25-1+i+a,10*25+i+a *enddo*do,b,1,1*25,1E,18*25-1+i+b,18*25+i+b *enddo*do,c,1,1*25,1E,26*25-1+i+c,26*25+i+c*enddo*do,d,1,4*25,1E,31*25-1+i+d,31*25+i+d*enddo*do,e,1,1*25,1E,43*25-1+i+e,43*25+i+e*enddo*do,f,1,5*25,1E,45*25-1+i+f,45*25+i+f*enddo*do,g,1,1*25,1E,59*25-1+i+g,59*25+i+g*enddo*do,h,1,1*25,1E,68*25-1+i+h,68*25+i+h*enddo!10截面type,1mat,1 secnum,17 *do,a,1,1*25,1E,11*25