基于OpenSEES的圬工拱橋垮塌有限元仿真分析.pdf

1、橋梁是國民經(jīng)濟(jì)重要的生命線樞紐工程。然而，一方面，在橋梁建設(shè)過程中，可能存在的各種不規(guī)范施工行為；另一方面，自橋梁開始建造起，就受到各種荷載和環(huán)境變遷的作用，嚴(yán)重的甚至可以導(dǎo)致橋梁的垮塌破壞，造成嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。圬工拱橋以其受力簡潔，造價(jià)低廉的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在20世紀(jì)60年代達(dá)到建設(shè)的全盛時(shí)期。這些橋梁運(yùn)行至今，很多面臨垮塌的安全隱患。鑒于此，研究圬工拱橋垮塌機(jī)理，探究垮塌的原因顯得尤為必要。
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2、限元計(jì)算程序OpenSEES為求解核心，在作者所在的課題組前期開發(fā)的圬工拱橋建模平臺(tái)內(nèi)建立有限元模型，結(jié)合單元生死和垮塌動(dòng)力計(jì)算等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)圬工拱橋在一定工況下的垮塌模擬，對(duì)圬工拱橋垮塌過程進(jìn)行了詳細(xì)研究，主要包括：
　　 (1)系統(tǒng)的總結(jié)了圬工拱橋垮塌有限元計(jì)算原理，結(jié)合單元生死技術(shù)形成了圬工拱橋垮塌過程計(jì)算的有限元求解思路；
　　 (2)針對(duì)圬工拱橋垮塌計(jì)算需要，驗(yàn)證了OpenSEES中用于圬工拱橋垮塌計(jì)算的兩種單元

3、的計(jì)算精度，并判斷了OpenSEES中接觸單元在橋梁垮塌過程模擬應(yīng)用中的可行性；
　　 (3)配合課題組開發(fā)出圬工拱橋垮塌過程模擬所用到的前處理建模工具及后處理垮塌演示平臺(tái)和實(shí)體模型截面內(nèi)力積分工具，并測(cè)試其準(zhǔn)確性：
　　 (4)對(duì)OpenSEES幾何非線性單元進(jìn)行了二次開發(fā)，為其添加了質(zhì)量矩陣，并驗(yàn)證了二次開發(fā)后的幾何非線性單元TLFD8nBrick的求解精度；
　　 (5)采用本文垮塌技術(shù)對(duì)一座兩垮圬工拱橋的