桥梁结构弯曲变形与振动的有限元数值分析文献综述
1.引言
桥梁使道路、铁路或人行道跨越河流、湖泊、河谷、峡谷或其他道路。

桥梁大多是固定的，但有些桥梁可以升起或旋转。

无论是哪一类桥梁，工程师面对的设计及建筑问题是使桥梁结构牢固，不会因承受重量而下陷或破裂。

要解决这个问题就需要我们根据当地的自然条件和使用要求设计合理的桥梁结构，并在建造之前对桥梁结构进行弯曲变形与振动的有限元数值分析，提前发现桥梁设计不合理的地方，避免不必要的浪费。

2.桥梁的产生
在人为桥梁之前，自然界由于地壳运动或其他自然现象的影响，形成了不少天然的桥梁形式。

如浙江天台山横跨瀑布上的石梁桥，江西贵溪因自然侵蚀而成的石拱桥（仙人桥）。

人类从这些天然桥中得到启示，便在生存过程中，不断仿效自然。

开始时大概是利用一根木料在小河上，或氏族聚居群周围的壕沟上搭起一些独木桥（桥之所以始称“梁”，也许便是因这种横梁而过的原故），或在窄而浅的溪流中，用石块垫起一个接一个略出水面的石蹬，构成一种简陋的“跳墩子”石梁桥（后园林中多仿此原始桥式，称“汀步桥”、“踏步桥”）。

这些“独木桥”“跳墩子桥”便是人类建筑的最原始的桥梁，以后随着社会生产力的发展，不断由低级演进为高级，才逐渐产生各种各样的跨空桥梁。

3.桥梁的现状
现代桥梁与过去相比无论是建造材料，桥梁结构还是桥梁跨度，载荷能力都有了极大的提升。

4.桥梁的几种常见类型
桥梁分类的方式很多，通常从受力特点、建桥材料、适用跨度、施工条件等方面来划分。

4.1按受力特点分
4.1.1梁式桥
梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构。

由于外力(恒载和活载)的作用方向与承重结构的轴线接近垂直，故与同样跨径的其他结构体系相比，梁内产生的弯矩最大，通常需用抗弯能力强的材料来建造。

4.1.2拱式桥
拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋。

这种结构在竖向荷载作用下，桥墩或桥台将承受水平推力，同时这种水平推力将显著抵消荷载所引起的在拱圈(或拱肋)内的弯矩作用。

拱桥的承重结构以受压为主，通常用抗压能力强的圬工材料(砖、石、混凝土)和钢筋混凝土等来建造。

4.1.3刚架桥
刚架桥的主要承重结构是梁或板和立柱或竖墙整体结合在一起的刚架结构。

梁和柱的连接处具有很大的刚性，在竖向荷载作用下，梁部主要受弯，而在柱脚处也具有水平反力，其受力状态介于梁桥和拱桥之间。

同样的跨径在相同荷载作用下，刚架桥的正弯矩比梁式桥要小，刚架桥的建筑高度就可以降低。

但刚架桥施工比较困难，用普通钢筋混凝土修建，梁柱刚结处易产生裂缝。

4.1.4悬索桥
悬索桥以悬索为主要承重结构，结构自重较轻，构造简单，受力明确，能以较小的建筑高度经济合理地修建大跨度桥。

由于这种桥的结构自重轻，刚度差，在车辆动荷载和风荷载作用下有较大的变形和振动。

4.1.5斜拉桥
斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。

其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。

其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。

4.1.6组合体系桥
组合体系桥由几个不同体系的结构组合而成，最常见的为连续刚构，梁、拱组合等。

4.2其他分类形式
1.按用途划分，有公路桥、铁路桥、公铁两用桥、农用桥、人行桥、运水桥(渡槽)及其他专用桥梁(如通过管路、电缆等)。

2.按桥梁全长和跨径的不同分为特大桥、大桥、中桥、小桥。

3.按主要承重结构所用的材料来分，有圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥、钢一混凝土结合梁桥和木桥等。

4.按跨越障碍的性质来分，有跨河桥、跨线桥(立体交叉桥)、高架桥和栈桥。

5.按上部结构的行车道位置分为上承式(桥面结构布置在主要承重结构之上)桥、下承式桥、中承式桥。

5.桥梁的三个主要组成部分
5.1上部结构
5.1.1桥跨结构
或称桥孔结构，是桥梁中跨越桥孔、支座以上的承重结构。

按受力不同分为梁式、拱式钢架和悬索等基本体系，并有这些基本体系构成多种组合体系。

它包含主要承重结构、纵横向联合系、拱上建筑、桥面构造和桥面铺装、防水排水系统，变形缝以及安全防护设施等部分。

5.1.2支座
设置在桥梁上下结构之间的传力和连接装置。

其作用是把上部结构的各种载荷传递到墩台上，并适应活载温度变化、混凝土收缩和徐变等因素所产生的位移。

一般分为固定支座和活动支座。

5.2下部结构
5.2.1桥墩和桥台
是支承桥跨结构并将恒载和车辆等活载传递至地基的建筑物。

通常设置桥梁两端的称为桥台，它除了上述作用外，还与路堤相衔接，以抵御路堤填土压力，防止路堤填土的滑坡与坍落，为保护桥台和路堤填土，桥台两侧常做一些防护和导
流工程。

桥墩通常在两桥台之间。

5.2.2基础
桥墩和桥台中使全部载荷传至地基的底部奠基部分，通常称为基础。

它是确保桥梁能够安全使用的关键。

由于基础往往深埋于土层之中，并且需在水下施工，故也是桥梁建筑中比较困难的一部分。

5.2.3锥形护坡
在路堤与桥台衔接处，在桥台两侧设置石砌的锥形护坡。

以保证迎水部分路堤边坡的稳定。

在桥梁建筑工程中，除了上述基本结构外，根据需要还常常修筑护岸导流结构物等附属工程。

5.3附属结构
5.3.1伸缩缝
在桥跨上部结构之间，或桥跨上部结构与桥台端墙之间，设有缝隙保证结构在各种因素作用下的变位。

为使桥面上行驶顺直，无任何颤动，此间要设置伸缩缝构造。

特别是大桥或城市桥的伸缩缝，不但要结构牢固，外观关洁，而且需要经常扫除深入伸缩缝中的垃圾泥土，以保证它的功能作用。

5.3.2灯光照明
现代城市中标志式的大跨桥梁都设置了许多灯光照明，增添了城市中光彩夺目的晚景。

5.3.3桥面铺装
或称行车道铺装，铺装的平整、耐磨性、不翘壳、不渗水是保证行车安全的关键，特别是在钢箱梁上铺设沥青路面的技术要求甚严。

5.3.4排水、防水系统
应迅速排除桥面上的积水，并使渗水可能性降低到最小限度。

此外，城市桥梁排水系统要保证桥下无滴水和结构上无渗水现象。

5.3.5栏杆
它既是保证安全的构造措施，又是有利于观赏的最佳饰件。

6.研究方法
利用Ansys软件建造桥梁模型，进行桥梁结构的弯曲变形与振动的有限元数值分析。

7.文献综述结论
在桥梁建造之前利用Ansys软件对桥梁进行分析有利于提早发现问题，避免不必要的浪费。

参考文献
[1]罗旗帜桥梁工程华南理工大学出版社 2006
[2]城镇桥梁的主要类型有哪些土木工程网。