2。5 主桁架杆的挠度计算 14

2。6 钢桁架桥梁的三维建模 15

第三章 桥梁的静力学分析、模态分析和疲劳分析 17

3。1 引言 17

3。2 有限元软件 ANSYS 的介绍 17

3。3 钢桁架桥梁的静力学分析 17

3。3。1 有限元法静力学分析理论概述 17

3。3。2 钢桁架的应力和位移计算求解 18

3。3。3 理论计算值与有限元分析结果的对比分析 21

3。4 钢桁架桥梁得模态分析 22

3。4。1 有限元模态分析理论的概述 23

3。4。2 钢桁架桥的模态振型和固有频率 23

3。5 钢桁架桥梁的疲劳分析 25

3。5。1 有限元疲劳分析理论的概述 25

3。5。2 桥梁的安全系数和寿命的求解 25

3。6 本章小结 27

第四章 桥梁的形状拓扑优化 28

4。1 引言 28

4。2 有限元软件 ANSYS 中的优化模块简介 28

4。3 钢桁架桥梁的优化设计 29

4。4 对优化后的模型进行静力学分析 31

4。5 比较优化前后桥梁的受力结果的变化 32

4。6 本章小结 33

第五章 全文总结 34

5。1 论文总结 34

5。2 论文尚存在的不足之处及完善措施 34

致谢 36

参考文献 37

第一章 绪论

1。1 选题的目的和意义

当代，桥梁的种类和数目已经十分庞大，但其中不少桥梁都多多少少存在着不少 安全问题，包括在桥梁的使用寿命还没有达到预期寿命时，就产生了变形、断裂等严 重影响桥梁正常使用的状况[9]。针对这些问题，在设计桥梁时就要对桥梁进行各种受 力分析，以检验桥梁是否满足各种强度理论。

但是，就算人为的计算再怎么精准，正确，传统理论强度分析毕竟有缺陷。毕竟 桥梁问题更多的是安全问题，所以在这种大背景下，我想用一种更科学，更可靠的研 究方法对桥梁进行一次必要的分析。每次科研技术的革新，就必须有技术层面和科研 意义层面相关问题的解决。好比如在桥梁领域，截面参数，结构布置等问题，要解决 这些要求很高的技术性问题，光靠人力计算是很难达到期望值的，所以就必须要借助 计算机辅助软件来解决。有限元软件的问世，在很大程度上解决了工程中遇到的难以 解决计算的问题，这类软件是一种强大的数值分析软件，它不仅可以模拟有限元模型 的整个受力的过程，而且还具有各种仿真优化的功能，对工程上的疑难问题的解决帮 助极大。本论文就是利用有限元软件对工程中的结构进行仿真分析并进行优化改进。 1。2 国内外发展现状

国外很多学者在有限元分析工程问题这块已经研究了很多，取得了很大的突破 和成就，包括各种动静态分析，也做了很多结构优化设计。如 H。C。G。Gee 就另辟蹊径， 在恒载下，通过改变施力的范围，利用有限元软件对桥梁的布置进行了优化设计。Pawn 利用 ANSYS 的优化模块对杆件的截面进行了优化，提高了杆件的受力强度。当然，国 内的很多从事力学方面的专家学者在有限元分析这个领域做了很多钻研和风险。如李 志文老先生的专著中就当时的研究总结了一系列经验，很多理论一直沿用至今。还有 赵煜澄前辈总结了他近 20 年来的桥梁理论研究，对传统桥梁和有限元分析之间的比 较做出了巨大贡献[3]。