圬工拱橋垮塌過程模擬前后處理關鍵技術研究.pdf

1、近年來，由于設計、施工、超載和使用環(huán)境條件等各方面的原因，發(fā)生了多起橋梁垮塌事故。因此，研究橋梁垮塌機理，探究橋梁垮塌原因，顯得尤為迫切。隨著計算機三維仿真技術的高速發(fā)展，采用計算機仿真技術模擬研究橋梁倒塌過程是一種經濟、實用并且可行的研究方法。鑒于此，本研究以圬工拱橋垮塌過程為研究對象，研究圬工拱橋垮塌所需的計算機輔助關鍵技術，主要研究內容包括：
　　 第一部分：針對圬工拱橋建模難度較大，耗時費力，并且具有不可重復性等特點，本

2、研究建立如下圬工拱橋三維有限元建模方法。
　　 1)截面拉伸，以定義的基準面，沿指定的方向及長度，拉伸形成橋梁實體。
　　 2)三維實體交叉并算法，基于計算機圖形學原理對三維實體進行交、叉、并等運算，形成特定的幾何體
　　 3)設計模型輸出的接口格式，形成可供OpenSEES計算的有限元模型
　　 第二部分：基于OpenGL圖形庫，采用面向對象程序開發(fā)語言C＃，系統地開發(fā)了橋梁垮塌有限元分析后處理系統，主

3、要內容包括：
　　 1)有限元靜力計算結果的可視化，通過建立的一系列類以及幾何算法，顯示計算結果的應力及位移云圖。
　　 2)橋梁倒塌全過程動力計算結果的可視化，針對單元生死模擬技術，設計了單元顯示的動態(tài)更新和刪除算法，全過程動態(tài)模擬橋梁的倒塌過程。
　　 3)測點布置方案及測點應力提取算法，采用冒泡排序法，建立了通過節(jié)點快速查找相關節(jié)點的算法，進一步利用三角單元已知節(jié)點應力，通過形函數插值計算出單元中測點的應力

4、值。
　　 4)實體單元剖分算法的實現，以六面體實體單元為例，基于面與線段計算交點的原理，完成面與實體單元的相交面的計算。
　　 5)關鍵截面內力積分算法的實現與驗證，將關鍵截面進行三角網劃分，利用截面內力等效積分原理計算。
　　 6)大文件讀取算法，采用堆棧分步讀取計算結果數據，讀取與顯示模型動力計算結果同時進行。
　　 最后，本文以堤溪沱江大橋為例，與課題組成員共同建立了包含前處理、有限元計算和后處理