桥梁结构分析的有限元原理及其程序简介.pdf

桥梁软件开发及Midas应用 兰州交通大学土木学院 蔺鹏臻 课程内容 • 桥梁结构分析的有限元原理及其程序设计简介 • Midas/civil软件简介 • 预应力效应的计算原理及程序设计 • 混凝土收缩、徐变效应的计算原理及程序设计 • 温度效应分析及程序设计 • 活载效应分析 • 等 课程说明 • 桥梁计算理论的综合性课程 • 基础是：力学、有限元和桥梁工程 • 目标：掌握桥梁结构主要力学问题的计算 原理及程序实现思路 • 方法：结合程序实现反思基本理论，达到 融会贯通 学习建议 • 有限元已成为土木工程结构辅助设计、分 析中必不可少的重要工具。 • 有限元的理论基础是力学知识。 • 有限元的应用基础是对结构力学性能的宏 观把握，是与操作者的专业知识密不可分 的。 • 盲目相信和依赖有限元软件是结构分析的 大忌。 参考书 • 力学、有限元、桥梁工程等相关资料 • 蔺鹏臻《桥梁结构有限元分析》 • 肖汝城《桥梁结构分析程序系统》 第一章 桥梁结构分析的有限元 原理及其程序设计简介 本章内容 • 杆系结构有限元回顾 • 桥梁结构有限元分析的特点 • 桥梁结构分析程序设计的关键点 1、杆系结构有限元基本原理 • 杆系结构有限元基本原理在“结构有限元” 课程中进行了讲解； • 杆系结构有限元程序设计的基本流程如下： 启动 线性 输入初始数据 静力 组集结点荷载 P 有限 元程 组集结构总刚度矩阵 K 序框 求解结点平衡方程组 Kδ＝P 图 计算单元内力，支反力 结束 返回 杆系结构有限元法的主要步骤是： 1. 结构离散化 划分单元，对结点和单元予以编号。 2. 结构描述 选定整体坐标系。输入确定结构几何、材料、 荷载和支承条件的全部数据。主要是：结点坐标、 单元信息、荷载信息、约束信息以及有关的控制 变量。 3. 单元特性计算 根据各单元两端结点号码和结点坐标以及有关 信息，算出： （1）局部坐标系下的单元刚度矩阵K e 、由单 E 元跨间荷载引起的单元等效结点荷载 P e 以及由温 q 度变化引起的等效结点荷载 P e 。 T （2）整体坐标系下的单元特性 e T e ⎫ K R K R E ⎪