拱橋三維建模及倒塌模擬分析.pdf

1、橋梁是國民經(jīng)濟重要的樞紐工程。自橋梁開始施工起，就受到各種荷載和環(huán)境變遷的作用，嚴重的甚至可以導致橋梁的倒塌破壞，造成嚴重的人員傷亡和經(jīng)濟損失。
　　 本研究系統(tǒng)的開展了如下幾個方面的研究以實現(xiàn)對橋梁倒塌全過程仿真模擬：首先，在系統(tǒng)查閱國內(nèi)外文獻及詳細對比相關設計軟件的基礎上，形成了拱橋建模的基本參數(shù)列表。其次，研究了基于布爾運算、周邊轉折點、變寬點和折板法的截面表達以及移動、復制、拉伸、漸變等基本的三維建模方法，結合以上技術建

2、立了拱橋有限元計算模型：其中，基于布爾運算的截面表達方法實現(xiàn)了具有工程語義的截面設計特征參數(shù)與實體幾何面之間的映射，方便進行快速的拱橋參數(shù)化建模。第三，系統(tǒng)的研究基于Facade的設計模式，通過引入一個Facade對象，減小了系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間的關聯(lián)，為一個復雜系統(tǒng)提供相對簡單接口，為系統(tǒng)容錯、構件組織、圖形顯示和系統(tǒng)計算等功能提供了相互獨立的系統(tǒng)模塊。第四，采用C＃程序設計語言，在Microsoft Visual DotNet2005

3、環(huán)境下開發(fā)了基于OpenGL技術的拱橋建模三維圖形顯示平臺，實現(xiàn)了拱橋建模的可視化操作及多文檔的設計界面。第五，研究了基于COM技術的有限元計算模塊的集成方法和系統(tǒng)子模塊之間數(shù)據(jù)交換方法，以充分利用和集成以往相關設計及計算模塊。
　　 最后以堤溪沱江大橋為分析案例。在結合自行開發(fā)的分析系統(tǒng)基礎上，利用離散元工具模擬了在一定倒塌工況下該橋的倒塌過程；倒塌模擬結果與堤溪沱江大橋倒塌現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行了對比，進而論證了離散單元法(3MDEM