江北大　劉治宏　蔡曉紅

地震是造成橋梁破壞的重要原因之一。為降低地震造成的損失，需要對橋梁的地震響應進行相應的分析，使橋梁在設計上滿足抗震要求。

80m下承式簡支鋼桁架橋在鐵路工程中被廣泛使用。設某橋跨度為80m，寬度為24m，高度為13m，兩側橋墩為重力式，桿件截面為H型，由兩塊豎板和一塊橫板焊接而成，如圖1所示，圖中1為上下弦桿，2為端斜桿，3為豎桿，4為腹桿。豎向活載采用鐵路標準活載。

1 ANSYS分析方法

1.1 譜分析技術

譜分析技術是一種將模態(tài)分析結果與一個已知的譜聯系起來，然后計算模型的位移和應力的分析技術。主要用于確定結構在隨機載荷或時間變化載荷作用下的動力響應，如地震、風載等。ANSYS的譜分析方法主要有：單點響應譜分析，多點響應譜分析，動力設計分析，功率譜密度分析。

1.2 瞬態(tài)動力學分析

瞬態(tài)動力學分析也稱時間歷程分析，可以用來分析結構在承受任意的、隨時間變化的載荷作用時的動力響應。有如下三種方法：

1）Full法：采用完整的系統(tǒng)矩陣計算瞬態(tài)響應，允許有結構非線性特性。

2）Reduced法：采用主自由度及縮減矩陣壓縮問題規(guī)模，先計算主自由度位移，然后將其擴展到初始的完整自由度上。

3）Mode Superposition法：通過模態(tài)分析得到的振型，再乘以參與因子并求和來計算結構的響應。

2建立有限元模型

2.1 單元的選擇

空間結構使用梁單元BEAM188模擬，該三維單元適用于分析細長的梁。元素基于Timoshenko梁理論，具有扭切變形效果，此元素能很好的應用于線性分析以及大偏轉、大應力的非線性分析。

2.2 材料的屬性

所設計的H型截面桿件，其相關參數如圖1所示，并設置E=2.0e+11、μ=0.3、ρ=7850kg/m3。

2.3 建立空間幾何模型

根據圖1所示桁架橋結構，在ANSYS中建立空間有限元模型。共40個節(jié)點，94個單元。

3地震波瞬態(tài)分析

3.1地震波參數

采用El Centro地震波進行模擬分析，其時程曲線如圖2所示。

3.2地震波的加載求解

在ANSYS的工作目錄下建立地震波的時間-加速度的txt文件。然后采用時程分析法中的Full法，比例阻尼值設置為0.05，地震波時間設置為16秒，時間間隔設置為0.02秒，每個加載步的加載形式為ramp，每個加載步分為10個子步，使用命令流求解得到結果。

3.3查看結果

在時間后處理器中，選擇跨中上下節(jié)點node1和node3的Z方向的兩個變量。node1和node3的Z方向的位移響應的比較如圖3所示，如圖所示，兩個節(jié)點的響應曲線基本上重合，表明兩節(jié)點間的位移響應無遲滯效應。

4結論

本文利用BEAM188單元建立桁架橋空間有限元模型，對其在El Centro地震波作用下進行了瞬態(tài)動力學分析，計算結果表明節(jié)點間位移沒有發(fā)生遲滯效應，說明結構設計是合理的。

（作者單位：陸軍工程大學軍械士官學?；A部機械基礎教研室）