岙山大桥结构关键部位实体有限元计算分析开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

江南大桥主桥为中承式钢管混凝土桁架拱桥，主桥跨径192m，全桥共34根吊杆，两桁均采用4根主钢管形成平行四边形形式。大桥采用钢材制造主要承载结构，大大减轻了结构自重，同时钢管混凝土桁架式拱肋的结构形式也兼顾了大桥美观的要求。

江南大桥自2007年动工，到2008年下半年竣工，共历时17个月，经历2年的试运行后竣工验收。随着大桥运营时间的增长，主体承载结构、构件可能出现各类的损伤以及结构退化等，都将给大桥的安全运营埋下隐患。

常规的定期检查结果可获得桥梁当前的状态信息，并给出运营状态的评估，但并不能有效保证大桥在检查后的运营安全状态。如美国密西西比河大桥虽然于2005和2006年分别对这座大桥进行过检查，当时并没有发现明显结构性安全隐患，但该桥还是在2007年发生了垮塌。

2. 研究的基本内容与方案

针对岱山江南大桥这一大型中承式钢管混凝土拱桥，使用ANSYS有限元软件建立江南大桥拱脚处的实体有限元模型，细致分析营运典型工况及维修期换索工况下江南大桥拱脚处的位移和应力，为实时健康监测系统的传感器布设及监测结果的分析评估提供一定的依据。

依照“从整体到局部”的分析方法，首先利用桥梁专业分析软件Midas/Civil建立江南大桥全桥整体杆系模型，充分把握结构全局受力状态，并提取拱脚局部模型截断处的内力值，作为局部实体模型的外荷载；再利用大型通用有限元分析软件ANSYS建立拱脚处的局部空间模型，在实体建模过程中，根据圣维南原理，为消除边界效应，拟将截断截面向分析的局部两端延伸足够的长度。计算模型采用三维实体单元模拟混凝土结构，用壳单元模拟钢拱肋结构，并采用疏密过渡的网格划分方法对结构进行离散。使用Midas/Civil计算的整体内力对局部有限元模型加载，计算并系统分析拱脚重点部位的位移和应力状态。

3. 研究计划与安排

第1~3周 根据任务书要求，撰写开题报告，完成英文文献翻译；

第4周 阅读、消化岙山大桥的资料和图纸；

第5周 学习使用midas-civil空间有限元软件，完成若干例题；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 陈宝春.钢管混凝土拱桥发展综述[j].桥梁建设,1997(2).

[2] 韦立林,谢开仲,秦荣,钢管混凝土拱桥吊杆索力测试与有限元分析[j]，中外公路，2007，27（2），66~69

[3] 陈宝春,叶琳.我国混凝土拱桥现状调查与发展方向分析[j].中外公路,2008(2).