摘要：随着计算机技术的迅速发展，在工程领域中，有限元分析越来越多地用于仿真模拟，以求解实际的工程问题。这些年来，借助有限元软件，对桥梁结构进行有限元分析成为研究实际工程的可靠方法。本文基于MIDAS/Civil 和ANSYS两种有限元软件，对某斜拉桥进行建模，通过理论分析，对比两种有限元软件的计算结果。研究结果表明：两种有限元软件能够在斜拉桥有限元分析中取得较为一致的效果。本文的研究成果，可为实际桥梁工程领域有限元计算提供理论借鉴。
关键词：有限元软件；斜拉桥；理论分析，仿真模拟
1引言
斜拉桥主桥为（245+565+245m）m 三跨双塔双索面钢-混结合梁斜拉桥，全长 1055m。主梁断面形式为双工字型钢梁+混凝土桥面板，纵向为半漂浮体系，纵桥向在索塔下横梁和 梁体间设置纵向阻尼器，横桥向索塔内侧设置横向抗风支座。索塔采用“H”型，钢筋混凝土结构，设置上、下两道横梁，塔柱分为上、中、下三部分。斜拉索扇形布置，梁上索距为 12m、8m、4.5m 共三种，塔上索距为 2.5～3.5m。
索塔基础：索塔墩基础均为整体式矩形承台、下接钻孔灌注群桩，摩擦桩设计；过渡墩及基础：盖梁为实心截面，墩身为薄壁空心墩、矩形断面，整体式承台下接钻孔灌注桩、摩擦桩设计。
公路大桥主桥施工现场照片
公路大桥立面图
2模型介绍
Midas Civil：MIDAS/Civil是个通用的空间有限元分析软件，可适用于桥梁结构、地下结构、工业建筑、飞机场、大坝、港口等结构的分析与设计。特别是针对桥梁结构，MIDAS/Civil结合国内的规范与习惯，在建模、分析、后处理、设计等方面提供了很多的便利的功能，目前已为各大公路、铁路部门的设计院所采用。
ANSYS：ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD，computer Aided design）软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo，NASTRAN、Algor、I－DEAS、AutoCAD等。是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。ANSYS功能强大，操作简单方便，现在已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年的FEA评比中都名列第一。目前，中国100多所理工院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。
本文针对实体工程，采用上述两种计算软件进行建模计算，分析两种软件计算结果。
（1）Midas Civil模型：计算采用midas2017专业桥梁计算程序建立整体截面计算模型，斜拉索采用桁架单元模拟；对钢-混结合梁的模拟采用等效刚度的方式将混凝土板抗力转化为钢板，统一建为钢梁截面。
（2）ANSYS模型
计算采用平台软件ANSYS专业有限元计算分析程序建立模型。其中主梁和主塔采用beam44单元建立，并采用换算刚度鱼骨梁模型；斜拉索采用link10单元建立；钢臂采用beam177单元建立，并赋予合适的实常数及材料特性。计算模型如图：
3计算结果
通过采用商用软件平台Midas/civil建立的模型进行施工阶段及成桥状态分析，得到关键施工阶段及成桥阶段的桥梁结构响应。构件响应较大的关键施工阶段，建立基于大型通用计算平台ANSYS的实体单元数值模型或整体鱼骨梁模型进行精细化分析及验证。
Midas Civil模型计算结果
ANSYS模型计算结果
4结论
在相同荷载作用下，比较ANSYS平台模型及Midas/Civil平台模型的结构响应增量，判断各平台间建模之间的差异。结果表明，两模型由二期荷载造成的斜拉索索力增幅基本相同，仅在1、2#索处出现较大差异。主塔的塔顶位移增幅，相差也极小。通过计算结果表明：ANSYS模型计算出的大部分斜拉索索力较Midas模型计算出的斜拉索索力大，拉索差值百分比处于5%之内；由此表明，由Midas/Civil 平台建立的模型与由ANSYS平台建立的模型吻合性良好。
参考文献：
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论文作者:徐有良
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/28
标签：模型论文; 有限元论文; 软件论文; 斜拉桥论文; 建模论文; 结构论文; 两种论文; 《基层建设》2018年第35期论文;