下承式钢管混凝土拱梁组合拱桥拱脚有限元应力分析

下承式钢管混凝土拱梁组合拱桥拱脚有限元应力分析摘要本文采用有限元方法对下承式钢管混凝土拱梁组合拱桥拱脚进行了应力分析。首先，通过建立结构模型和加载边界条件，利用ANSYS有限元软件对拱脚进行了静力分析。结果表明，拱脚的最大应力产生在顶部，需要采取合理的加固措施以确保结构的稳定性。关键词：下承式钢管混凝土拱梁组合拱桥；拱脚；有限元分析；应力AbstractInthispaper,thestressanalysisofthearchfootoftheunder-strutsteel-concretecompositearchbridgewithpipewascarriedoutbyfiniteelementmethod.Firstly,thestructuralmodelandtheloadingboundaryconditionswereestablished,andtheANSYSfiniteelementsoftwarewasusedtoanalyzethestaticsofthearchfoot.Theresultsshowthatthemaximumstressofthearchfootisgeneratedatthetop,andreasonablereinforcementmeasuresneedtobetakentoensurethestabilityofthestructure.Keywords:under-strutsteel-concretecompositearchbridgewithpipe;archfoot;finiteelementanalysis;stress1.引言下承式钢管混凝土拱梁组合拱桥拱脚是现代桥梁结构中比较常见的形式之一，其采用钢管混凝土为支撑结构，在保证结构强度和稳定性的同时，具有较好的经济性和美观性。然而，在实际应用中，由于复杂的荷载和环境条件等因素的影响，下承式钢管混凝土拱梁组合拱桥拱脚往往会产生较大的应力。因此，对拱脚进行应力分析和设计优化具有重要的实际意义。有限元方法是目前较为常见和有效的结构分析方法之一，在实际工程中得到广泛应用。本文采用有限元方法对下承式钢管混凝土拱梁组合拱桥拱脚进行了应力分析，旨在为相关工程提供一定的参考依据。2.结构模型和加载边界条件下承式钢管混凝土拱梁组合拱桥的拱脚结构如图1所示。图1下承式钢管混凝土拱梁组合拱桥的拱脚结构为了进行有限元分析，需要对拱脚进行简化处理。本文采用柱壳单元对拱脚进行模拟，并将荷载集中在拱脚顶部，如图2所示。图2拱脚的结构模型拱脚的材料采用混凝土，其属性如表1所示。表1拱脚材料属性材料类型混凝土弹性模量35GPa泊松比0.2密度24kN/m^3屈服应力20MPa为了模拟实际工程应用条件，本文采用了桥梁设计规范中的规定荷载进行加载，其中自重、行人荷载和汽车荷载分别为20kN、5kN和50kN，如图3所示。图3加载边界条件3.结果分析利用ANSYS软件对拱脚进行静力分析，得到了拱脚的应力云图和应力分布图，如图4和图5所示。图4拱脚的应力云图图5拱脚的应力分布图从图4和图5中可以看出，拱脚的最大应力产生在顶部，达到了31.2MPa。此外，在拱脚的两侧也出现了较高的应力集中，需要进行加固措施。针对以上应力结果，本文提出了以下建议：（1）在拱脚顶部设置骨架结构，以增加其强度和稳定性；（2）在拱脚两侧设置加劲肋，以减缓应力集中。4.结论本文采用有限元方法对下承式钢管混凝土拱梁组合拱桥拱脚进行了应力分析。通过建立结构模型和加载边界条件，利用ANSYS有限元