Comsol桥梁工程设计
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桥梁，一般会指架设在江河湖海上，使车辆行人等能顺利通行的构筑物。为适应现代高速发展的交通行业，桥梁亦引申为跨越山涧、不良地质或满足其他交通需要而架设的使通行更加便捷的建筑物。桥梁一般由上部构造、下部结构、支座和附属构造物组成，上部结构又称桥跨结构，是跨越障碍的主要结构；下部结构包括桥台、桥墩和基础；支座为桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置；附属构造物则指桥头搭板、锥形护坡、护岸、导流工程等。
桥梁按照受力特点划分，有梁式桥、拱式桥、钢架桥、悬索桥、组合体系桥（斜拉桥）五种基本类型。梁桥一般建在跨度很大，水域较浅处，由桥柱和桥板组成，物体重量从桥板传向桥柱。拱桥一般建在跨度较小的水域之上，桥身成拱形，一般都有几个桥洞，起到泄洪的功能，桥中间的重量传向桥两端，而两端的则传向中间。悬桥是如今最实用的一种桥，桥可以建在跨度大、水深的地方，由桥柱、铁索与桥面组成，早期的悬桥就已经可以经住风吹雨打，不会断掉，吊桥基本上可以在暴风来临时岿然不动。
图1. 港珠澳大桥
历史和现状上看，绝大多数桥梁均架设在水面上，只有阁道桥和现代城市的行人天桥和行车天桥，是架设于高楼崇阁之间或通衢大道之上。从对天生桥的利用到人工造桥，这是一个历史的飞跃过程。从简单的独木桥到今天的钢铁大桥；从单一的梁桥到浮桥、索桥、拱桥、园林桥、栈道桥、纤道桥等；建桥的材料从以木料为主，到以石料为主，再到以钢铁和钢筋混凝土为主，这是一个非常漫长的发展过程。然而，中国桥梁建筑都取得了惊人的成就。
著名的科学技术史学家、英国剑桥大学李约瑟博士在《中国科学技术史》中说，中国桥梁“在宋代有一个惊人的发展，造了一系列巨大的板梁桥”。到了当代中国，所建造的武汉、南京长江大桥等，更受到世人称赞。可见，中国的桥梁，经过了一个从童年、少年、青年到壮年的发展过程，愈趋成熟。中国在发展桥梁方面于14世纪以前处于领先地位，如今依然是世界上举足轻重的桥梁大国。
根据桥梁设计图纸搭建桥梁三维模型，具体简化模型如图2所示。计算过程需设置桥梁各个部分的泊松比、密度和杨氏模量，为了结果的准确性，以上参数均从相关论文资料以及现有实验数据中获得，如图3所示。
图2. 物理模型
图3. 材料参数
计算模型选择固体力学模块进行计算，桥梁初始位移和应力均为0，桥梁整体施加体荷载1e8N，底部支撑梁设置固定约束条件，其余边界设置为自由边界，详细的边界条件如图4所示。
图4. 物理场边界条件
根据有限元法的求解原理，剖分越精细，求解越准确，数值计算前通过网格划分对模型计算区域进行离散化处理，采用非结构网格对模型进行划分，网格质量分布如图5所示。
计算模型采用稳态全耦合方法进行求解，通过计算得到桥梁位移、应变和应力分布如下所示。
图6.位移分布
图7. 应变分布
图8. 应力分布
供稿：小砼
编辑：小苏
审核：赵佳乐
