Abaqus软件在桥梁工程中的应用

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。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。

1、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功能。下图是某大桥施工过程的模拟。

桥梁施工过程模拟

2 桥梁模态分析

Abaqus 提供了三种求解模态的方法：AMS 方法、Lanczos 方法和 Subspace 方法，三种方法各有优缺点，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。右图桥梁长 140m，高 80m。其一阶和四阶振型如下图所示。

桥梁模态分析

3 美国金门桥地震响应分析

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。

4 重庆荆沙长江斜拉桥结构三维仿真

位于湖北省荆州市的荆沙长江公路大桥南汊通航孔主桥如下图所示，主跨布置成 160+300+97m， 桥 梁 全长 557m， 下 图 分 别 是 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。

5 桥梁结构拓扑优化

Abaqus6.11 推出了拓扑优化技术，支持接触、几何非线性、材料非线性及制造约束。一般通过 5 ～ 50次设计循环将获得满意结果，优化后的几何模型还可以通过 Abaqus/CAE 导出为 STL 文件或者 INP 文件，供设计使用。下图为某桥梁的拓扑优化结果。

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