全国结构设计大赛计算书B.docx

全国结构设计大赛计算书
为了真实模拟结构在拟定荷载作用下结构的各项计算指标，本次结构建模采用专业有限元软件Midas Civil进行建模，结构各构件均以梁单元进行模拟，结构分析关键节点选用各跨跨中节点。
根据结构分布特点，将该桥梁模型拆分为A段和B段分别进行分析。其中A段桥梁模型节点共计419个，单元共计419个。B段桥梁结构模型节点共计207个，单元共计206个。

图X B段结构有限元分析模型
结合结构模型设计要求，在各支撑杆端底部节点均采用固结方式约束，拉杆两端节点均采用刚性连接的方式连接,主梁两侧采用固结方式约束。

图X B段模型结构边界处理
1 B段静力计算
根据该结构设计特点，结合模型加载小车速度运行速度较慢，需进行结构静载作用分析。现分别将小车荷载2kg和4kg简化为集中静荷载20N和40N作用在结构关键节点上，分析结构模型在静载作用下的内力、位移及应力分布。结合结构模型各计算跨跨径分布选用节点21、54和70为关键加载节点。
1.1 2kg荷载作用下
1.1.1 13节点集中荷载

图X 13节点加载模式

图X 结构位移分布

图x 单元轴力

图X 单元弯矩

图X 单元应力分布
1.1.2 54节点集中荷载

图X 54节点加载模式

图X 结构位移分布

图x 单元轴力

图x 单元弯矩

图x 单元应力分布
1.1.3 70节点集中荷载

图x 70节点集中加载模式

图x 结构位移分布

图x 单元轴力

图x 单元弯矩

图x 单元应力分布
1.2 4kg荷载作用下
1.2.1 21节点集中荷载

图x 结构位移分布

图x 单元轴力

图x 单元弯矩

图x 单元应力
1.2.2 54节点集中荷载

图x 结构位移分布

图x 单元轴力

图x 单元弯矩

图x 单元应力
1.2.1 70节点集中荷载

图x 结构位移分布

图x 单元轴力

图x 单元弯矩

图x 单元应力
2 B段动力计算
根据大赛赛题要求，需在设计制作的结构模型主梁部位使用2Kg和4Kg载重的小车通过，为反映小车在沿主梁运行过程中结构各节点位移和应力及各单元内力分布，本次模拟中采用车道加载车辆荷载方式进行分析模拟。
2.1 2Kg汽车荷载作用

图x 结构最大位移分布

图x 结构位移最小分布

图x 单元最大轴力

图x 单元轴力最小

图x 单元弯矩最大

图x 单元弯矩最小
2.2 4Kg汽车荷载作用

图x 结构最大位移

图x 结构最小位移

图x 单元轴力最大

图x 单元轴力最小

图x 单元弯矩最大

图x 单元弯矩最小

根据结果模型在汽车荷载作用下撑杆的3单元轴力较大，可作为控制性条件。此外主梁单元20的弯矩值较大也可作为主控参数进行单元分析。

图x 3单元轴力影响线

图x 20单元弯矩影响线