桥梁设计可靠性仿真分析计算评估
工程设计可靠性仿真评估 | ||
序号 | 仿真分析计算方向 | 仿真目的及成果价值 |
1 | 路桥设计可靠性仿真分析计算评估 | 1. 对任何结构形式的桥梁进行全桥仿真分析，如梁式桥 、拱桥、刚架桥、悬索桥、斜拉桥等等，缩短路桥的设计周期，提高设计分析效率； 2. 通过对各种载荷工况的组合，较为精确地反映出桥梁在各种因素作用下的综合特征，如桥梁的应力分布、变形情 况、自振频率、振形、地震响应特征、失稳特征等等，通过优化计算可以更大程度上使桥梁既经济美观又安全可靠； 3. 大限度地减轻设计者的工作量，让设计人员有更多的时 间去对研究结构问题，去对造型进行创新； 4. 减少结构测试：仿真能确保一次性结构测试成功率，确保产品设计方案按时交付，提升效率； |
2 | 岩土桥梁结构可靠性仿真分析计算评估 | 1. 模拟各种岩土桥梁工况，包括岩石边坡失稳崩塌等极端工况，确保岩土结构的安全稳定； 2. 提升岩土工程分析设计能力：现代岩土工程的复杂性要求研究人员处理复杂的多物理场多相耦合岩土工程问题（例如边坡稳定性的非饱和流-固耦合分析，冻土的水-热-力耦合分析 等）； 3. 减少岩土材料用量，降低施工成本：通过优化工具，改变边坡分析结果，寻优出性价比高的方案，从而降低原料成本； 4. 降低施工故障率：对岩土挖掘分析，可以判别施工设备的工作状态以及结构可靠性，降低设备故障率； 5. 提升岩土结构可靠性：在施工前期就可凭借有限元分析确定 可能的边坡失稳以及隧道岩土流固耦合作用； |
3 | 风管通风流体仿真分析计算评估 | 1. 充分模拟风管设计的流动效率，管道阻力等，优化产品性能，提高产品质量， 提升产品竞争力； 2. 提供新的风管系统设计，验证设计和优化的方法，帮助用户更快找到优化的风管系统设计方案，进一步提升产品的可靠性； 3. 减少测试次数，提高测试成功率，确保产品按时交付， 提高生产效率。 |
4 | 建筑群外流场仿真分析计算评估 | 1. 建筑群中各建筑物间的气流组织夏季有利于通风 ，避免通风死角，冬季避免风速过高区域有利于污染物的扩散； 2. 建筑群污染物扩散分析，污染源的危害评估，分析污染范围 ，指导下游污染预防便于及时准确指导疏散，指导不可避免污染源的合理的设计位置。 3. 建筑风载预测，预测在各种气象条件 (不同室外风速)下建筑物 ，尤其是高大建筑物的风力载荷，用于考虑建筑的结构强度有助于优化建筑的几何外形。 4. 进行城市热岛效应，城市局部气候条件等大范围与建筑室外风环境相关的现象的分析. |
5 | 给排水系统仿真分析计算评估 | 1. 充分模拟排水系统中洪涝 、污染物迁移、管道磨蚀特性等，优化产品性能，提高产品质量，提升产品竞争力； 2. 提供新的排水系统相关问题研究的方法，帮助用户更快找到排水系统设计问题带来工程问题的原因，优化排水系统的设计，进一步提升产品的可靠性； 3. 减少测试次数，提高测试成功率，确保产品按时交付，提高生产效率。 |
6 | 建筑抗震仿真分析计算评估 | 1. 对于特殊载荷地震荷载，在设计前段充分考虑意外荷载，帮助设计师及客户提高建筑设计安全性。 2. 在建筑抗震仿真中，通过对建筑结构弹性动力特征的科学分析，对建筑的抵抗地震作用进行综合考虑，优化建筑的抗震结构。 3. 对整体建筑的抗震仿真，有利于面对偶然荷载时，结构的安全性。 |
7 | 混凝土护栏碰撞仿真分析计算评估 | 1. 护栏碰撞仿真分析可以有效的利用计算机评估各类护栏的力学性能，从而达到设计的准确性和安全性。 2. 护栏多用于公路等交通道路，通过仿真可以在设计端把控交通运输中人员的安全性。 3. 作为设计手段，对护栏的仿真分析可以免去原型实验及发生事故中的经济损失，对护栏整体的设计具有节省成本的经济意义。 |
施工过程安全仿真评估 | ||
序号 | 仿真分析计算方向 | 仿真目的及成果价值 |
1 | 桥梁的各种施工过程仿真分析计算评估 | 1. 大型桥梁结构复杂，组成部分多，各部分的施工工艺多种多样，施工工序重叠交织多。通过施工过程仿真，可以预判避免因流程或建筑顺序带来的刚度、强度等破坏问题。 2. 桥梁施工过程仿真时在设计阶段对整个施工阶段的预演，找出相对危险不安全的施工因素，通过施工过程仿真，可以确保设计的精准性。 3. 施工过程仿真对企业具有早发现、早整改的监测手段，保证整个施工过程的安全。 |
2 | 岩体开挖和锚杆支护过程仿真分析计算评估 | 1. 地下洞室、厂房、隧道在开挖前， 岩体中的每个质点均受到天然应力的作用而处于平衡状态。开挖后， 周边的岩体失去了原有岩体的支撑，破坏了原有的受力平衡状态，通过施工过程仿真可在设计前段综合考虑开挖过程的合理性及安全性。 2. 利用仿真模拟岩基、边坡和隧道在不同施工条件下、不同开挖顺序下，边帮及地板的回弹、错动以及高地应力区岩爆发的过程，保证开挖过程中的安全性。 |
3 | 建筑物建设施工过程中安装建设顺序、建筑物交接处强度刚度仿真分析计算评估 | 1. 建筑施工过程仿真技术可以对建筑工程的施工过程进行模拟，在工程正式施工之前，就可以对建筑工程结构构件的力学性能进行验证，准确的计算出建筑工程相关结构的应力情况，以便可以及时的对建筑工程施工方案进行优化。 2. 建筑施工过程仿真技术在建筑工程施工中的应用有助于施工技术的创新，同时缩短了建筑工程的施工周期，降低了建筑工程的施工风险。 3. 建筑施工过程仿真技术可以对建筑工程的施工全过程进行模拟，发现建筑工程存在的施工质量问题，同时也帮助施工人员对整个施工流程进行了解，可以保证施工人员的人身安全。 |
1. 对任何结构形式的桥梁进行全桥仿真分析，如梁式桥 、拱桥、刚架桥 悬索桥、斜拉桥等等，缩短路桥的设计周期，提高设计分析效率； 2. 通过对各种载荷工况的组合，较为精确地反映出桥梁在各种因素作用 下的综合特征，如桥梁的应力分布、变形情况、自振频率、振形、地 震响应特征、失稳特征等等，通过优化计算可以更大程度上使桥梁既 经济美观又安全可靠； 3. 大限度地减轻设计者的工作量，让设计人员有更多的时 间去对研究 结构问题，去对造型进行创新； 4. 减少结构测试：仿真能确保一次性结构测试成功率，确保产品设计方 案按时交付，提升效率； | |
对该桥进行全桥仿真，并对其动力特性进行分析，如右图分别为为该桥的 第一、二、三和五阶振型。计算结果表明，模拟结果与实测分析结果的频 率相符，振型形态完全相同；斜拉索力值与实测值基本吻合，可以反映大 桥斜拉索力的实际情况。 | |
结构为塔、梁、墩固结体系，主跨为钢箱梁、副跨为混凝土箱梁。由于 该桥受力复杂，所以按照其实际情况，进行仿真分析，如右图分别为该 桥的第一、二阶振型，右图为该桥在横桥向地震荷载作用下的变形情 况。计算结果可以较真实地反映大桥的受力和变形情况 | |
如右图，对该桥进行强度、屈曲全桥仿真分析。分析该桥的轴力分布图 对该桥进行各种载荷工况组合，经过计算分析，发现某些杆件（红颜色 赶件）不满足设计要求，需要重新设计 | |
在进行桥梁仿真分析的过程中，离不开各种荷载的组合，桥梁所受的荷 载复杂，但归纳起来可分为三类：永久载荷、可变载荷、偶然载荷，通 过模拟各种载荷工况，如图 并对这些工况进行组合 | |
桥梁局部分析：如右图V型刚构连续组合梁桥。V形支撑的主要承载构件包 括混凝土构件、普通钢筋、预应力钢筋，如图 针对V型刚构进行详尽的 数值分析计算，该模型克服了杆系结构有限元分析中由于各种假设条件 所带来的不足，建立了局部完整的结构分析体系，得到详尽、准确、可 靠的分析结果可用于指导修改设计 | |
研究桥墩在车桥耦合振动和结构与地基相互作用下横向位移的合理值。如 右图为排架墩一阶模态。由计算结果表明排架墩的横向刚度相对较弱，墩 顶大横向位移是相邻重力式墩的十几至几十倍，说明排架墩存在横向刚 度不足的隐患，影响了列车运行的平稳性和行车安全。这一点已被试验及 分析证实。 | |
如右图为钢结构体系，采用万能杆件拼装而成，形成空间桁架。按照实际 施工过程，计算从右图排架墩一阶模态一节段到八节段悬臂施工的整个过 程中拱架的变形、内力、应力和稳定性。计算表明拱架的过渡段应设置横 向连接斜杆；拱架在分段施工过程中应加入斜向扣索，若未考虑斜向扣索 就会致使施工过程中杆件的应力超限，加入斜向扣索后，变形值会大大减 小， 拱架杆件的应力会相应降低。 | |
车桥风载耦合分析 计算横风中不同来流攻角下，车辆-桥梁组合体的阻力系数和升力系数，通过计算可得出车辆-桥梁在横风中的空气动力学特性 列车在桥梁上运行的临界倾覆风速、与离心力叠加时的横向稳定系数、桥梁设计风荷载值，并为风速监测、报警系统的建立提 供可靠依据。如下图分别为车辆-桥梁绕流的速度流迹图、车辆绕流的速度流迹图和桥梁绕流的速度流迹图。计算表明当车辆 通过桥梁时，车辆和桥梁所受风荷载均比各自单独存在时明显增大，并认为在桥梁设计时，应考虑车辆过桥对桥梁风荷载的影响。 | |