学 生 姓 名学 号指 导 老 师学 科 专 业桥梁与隧道工程作业提交日期 2024 年 07 月 13《桥梁结构仿真分析》作业题一：一根长度为 120m 的斜拉索，水平夹角为 35°2，弹性模量为 1.95E8kPa，分析其索力在600kN 至 1800kN 之间变化时（增量为 100kN）索力与第一阶自振频率的关系曲线（边界条件按铰接考虑，并且不考虑垂度的影响）。根据要求，将斜拉索模拟为一根带拉力的弦，索的两端铰接，并不考虑垂度对拉索线性的影响。在建立模型的过程中考虑拉索倾斜角对荷载边界条件施加的影响，建模如图 1：图 1 单元荷载及边界条件通过在索端节点施加不同的索轴向拉力，对模型进行模态分析，得到不同索力对应的第一阶自振频率如图 2：图 2 索力从 600 千牛变化到 1800 千牛的一阶自振频率将数据导入 malab，可绘出索拉力与一阶自振频率的关系曲线如图 3 所示，并且可以通过拟合得出索力和频率的曲线方程。图 3 索力-频率关系曲线拟合所得到的曲线方程是：题二：高 100m 的桥墩，C50 混凝土，墩底和墩顶截面布置如图所示。要求分析其在自重和墩顶精品文档---下载后可任意编辑作用竖向集中荷载 50000kN 下的特征值稳定安全系数和非线性屈曲（初始缺陷为 20cm）稳定安全系数（要求给出荷载－位移曲线）。（要求使用 BEAM189 单元）图 4 桥墩截面示意图根据题意，可知桥墩为变截面，从墩底截面到墩顶截面按线性变化，采纳 ansys 中的SECTYPE 和 SECDATA 命令创建变截面桥墩的几何模型。将几何模型沿高度方向划分成 20 段，形成单元类型为 beam189 的有限元模型，如图 5 所示。将墩底截面的自由度全部约束，墩顶的Y 向旋转自由度约束住，就形成了计算中使用的计算模型了。图 5 桥墩有限元模型示意图特征值屈曲：首先获得静力解，在静力求解中必须打开预应力效应 PSTRES,ON，然后进行特征值屈曲求解。由于屈曲分析所得到的特征值是屈曲荷载系数，这里既包含活载又包含恒载，即屈曲荷载=屈曲系数×(活载+恒载)。这种屈曲荷载系数并不是我们想要的，我们想得到的屈曲荷载=恒载+屈曲系数×活载，因此需要迭代求解得到屈曲系数。通过计算得到的屈曲系数为 PMODI=，施加的单位荷载 p=50000KN，所以屈曲荷载为。非线性屈曲：非线性屈曲分析是一种逐渐增加荷载的非线性静力分析求得临界荷载的方法。非线性屈曲分析考虑到实际结果的非理性情况，给要计算的模型加了一定的初始缺陷，在计算过程中结构的位...
