基于桥梁结构动力特性评估的有限元仿真研究

摘 要：基于桥梁结构的元建模方法，通过动力特性评估分析，对有限的动力特性进行计算，对比分析形成的结构复杂程度，对桥梁结构进行设计要求分析。对比分析桥梁动力特性评估中的有限元仿真方法，通过建模分析判断，确定设计的相关参数和标准价值。本文将针对桥梁整体设计要求，分析采用有限元仿真基础，对动力特性评估内容进行分析，明确建模和方法，为设计人员提供必要有效的参考价值内容。

关键词：桥梁结构;动力特性;仿真

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.083

0 引言

桥梁设计有限元仿真方法应用广泛，通过桥梁结构的设计，仿真模拟桥梁跨度结构，判断桥梁设计中可能产生的误差问题，对结构不合理，强度不足、耐久性差等因素进行分析。准确的判断设计不规范的内容，对人员安全、桥梁结构安全、可靠性进行分析。从整体分析桥梁工程结构的实际仿真测算方法，寻求设计缺陷问题，加强有限元仿真对桥梁整体设计必要性水平的分析与判断。

1 桥梁结构基本设计思路

桥梁结构设计中，需要对桥梁横跨距离，桥全长，材料进行分析。采用准确的判断标准，明确桥梁结构的主体，对桥板厚度，正交差异，上下板设置，钢梁柱位置，延主桥梁纵向布局等内容进行分析。准确的判断桥梁橡胶支架、桥面宽度，桥面铺设情况，确定桥梁顶部设置的钢骨架位置。

2 桥梁铺装计算的设计标准

按照桥梁动力的实际特性进行评估，分析动力参数，对动力特性进行指标评价分析，规范特定的区域范围。按照计算标准，规范比值进行分析，明确具体的结构。按照自动振捣频率和周期范围，准确的判断天桥整体参数范围，尽可能的避免出现共振现象问题，加强桥梁整体结构的可靠水平和安全性水平。重视动力参数的规范设计。按照桥梁结构、动力特性进行准确的评估，明确桥梁结构特性标准，对桥梁模型进行系统判断，制定有效符合模型设计的简单力学模式方案。按照模型结构进行分析，辅助估算确定主杆系统模型内容。通过仿真确定模拟的结构，分析其具体的细节，判断可能存在的误差，确定钢桥横截面的尺寸标准。

准确的分析钢结构尺寸标准，确定计算跨度，弹性、横截面，依照具体的杆系统确定符合实际操作的模型标准。

3 有限元仿真的操作实现

3.1 钢桥结构有限元模拟形式方案的判断

依照桥结构建立有限元的模型，准确的计算全桥体系的动力标准，确定特性。根据钢梁桥的主体标准，实施动力特性分析。钢桥采用空间板壳的模拟方式，以更加准确的计算方式，判断钢桥结构的弹性，根据实际数据建立完整的有限元模型标准方案。

有限元模型钢桥结构分析中，需要根据原始数据进行计算，改变传统钢支护模式，通过固定支架端口，确定混凝土、围栏载荷的形式。按照有限元模型单元组合，明确实际精准计算的要求，判断模型整体考虑的结构细节。通过混凝土、硬塑料风挡、骨架形式進行判断，确定优化模拟的操作。

3.2 根据结构细节对钢结构进行优化方案分析

按照有限元模型方案，判断实际加铺情况，调整混凝土模式比例。按照沥青混凝土的实际空间实体情况，准确的判断承载结构，充分考虑载荷形式比例关系。依照实际支护条件，做好支护座的标准判断。橡胶支架需要做好横向、纵向的刚度水平分析，充分利用模拟橡胶支座的情况，考虑风挡钢骨架的抗弯折性，确定硬塑料风挡结构，弹性选配，厚度，保证其最优化结构形式。

3.3 有限元仿真的分析

有限元仿真模拟方案分析中，通过对不同情况的模拟判断，确定最优对比关系。根据计算的形式和结果，准确的判断初始模拟公式内功，推导出结果，确保最优化模拟与初始模拟的振捣关系。按照频率差值进行分析，准确的判断相关的影响因素，确定有效的影响比率关系。

根据桥梁结构振捣周期和频率，分析影响的实际效果。充分考虑沥青混凝土的铺装层，分析承载结构，加强桥梁的刚度，减少振动周期，增强支座桥梁的明显作用。骨架风挡与硬塑料材料的实际风挡板，调整桥梁的振动作用。按照跨度、材质水平进行分析，判断风挡钢骨结构，明确承载的作用。分析刚度增强效果，不断提升自动振捣频率范围，明确振动周期。

通过计算周期振动和有限元模拟的初步结构形式，以最优化的模拟相比其误差范围，明确实际结构标准，确定最优的设计任务内容。依照有限元模拟仿真与理论计算形式，明确检验的准确率和操作办法，分析结构形式的复杂程度，建立明确的模拟桥梁设计工程实施办法。

按照桥梁结构的有限元模型进行仿真优化，加强对整体承载结构细节的分析，判断桥梁动力特性标准，明确实际的影响因素。从有限元仿真的相关数据内容上进行分析，明确试验可行性方案。依照桥梁设计的整体思路，建立有效的模拟数据，充分考虑结构的细节标准，从桥梁结构入手，判断强度水平，提高整体耐久度水平，完善设计整体形式和要素标准内容。

通过桥梁结构有限元的数据分析，判断沥青混凝土铺装层可能产生的影响，判断橡胶支架的动力特性范围。根据风挡、钢骨架结构的影响因素进行分析，明确实际计算过程中无法达到的设计标准要求。依照桥梁设计思路，对设计仿真实施操作，考虑结构材料的强度，对质量、刚度进行分析，充分避免可能产生的共振问题，建立有效的模式方法和计算标准，明确桥梁设计的参数。

4 结语

综上所述，桥梁结构的特性评估过程中，需要分析桥梁有限元仿真的操作模式和方法，对桥梁结构进行合理的设计，通过仿真可以实现对预先设计的桥梁结构特点进行分析，判断操作标准和实施办法，对桥梁沥青混凝土整体支撑进行判断，确定操作标准和共振方式，调整桥梁的整体设计思路，确定强度和耐久性，调整振动周期，制定合理的刚度、质量条件管控。

参考文献：

[1]贾明晓，连鑫.桥梁结构损伤识别方法及仿真综述[J].科技风，2017（11）.

[2]赵少杰，唐细彪，任伟新.桥梁事故的统计特征分析及安全风险防控原则[J].铁道工程学报，2017（05）.

作者简介：栾大为（1987-），男，甘肃定西人，本科，助理工程师，研究方向：结构有限元仿真、结构拓扑优化、焊接技术仿真。