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我国桥梁结构分析软件的发展与问题
作者:admin  来源:本站  发表时间:2014-6-2 17:31:13  点击:1298
      桥梁结构分析学科是一个即古老又现代的学科,它以结构力学为基础,桥梁设计离不开结构力学分析。在计算机发展之前,桥梁结构分析以解析法为主,演算只能依靠手工,因为手算结构受力要较长的时间,而且容易出错,所以设计周期相对较长,稍微复杂一些的桥梁很难用手算方法分析清楚,只能依靠试验和时间经验进行设计。虽然算盘、计算尺和手摇计算器等辅助计算工具解脱了部分手算的劳作,但由于精度有限、速度不快依然制约着桥梁结构分析和设计的发展。60年代计算机的出现,为桥梁结构分析提供了腾飞的翅膀。用计算机进行桥梁结构有限元分析,是计算机最早应用的领域之一。至今50岁以上的结构分析工程师依然记得早期计算机穿孔录入数据的时代,那时虽然辛苦但一想到可以进行大型计算就兴奋不已。
  现在半个多世纪过去了。伴随着计算机技术和有限元技术的发展,桥梁结构分析技术也不断完善,并逐步走向成熟。现代工程师依靠高性能计算机和高度智能化的桥梁结构分析软件,可以设计出更多结构复杂、造型优美的桥梁。近年来我国建造的千米级斜拉桥、悬索桥,以及各种大跨径拱桥、预应力混凝土连续梁桥和连续刚构桥的建设都离不开现代化的桥梁结构分析技术。可以说桥梁工程的灵魂是设计,而设计的关键技术是桥梁结构分析。现如今开始流行的旧桥加固设计依赖于更深层次的桥梁结构分析技术。可见桥梁结构分析学科虽然古老,但对其研究的任务还很繁重,还要不断迈上新的台阶。
  2、我国桥梁结构分析技术的历史回顾
  我国桥梁结构分析技术的发展与桥梁建设的发展密切相关。建国至70年代末这个时期,国内桥梁多以小跨径钢筋混凝土梁桥或圬工拱桥为主,大跨径预应力混凝土结构和索结构桥梁较少。简支梁和拱桥结构计算量较小,多以手算加查表、拉计算尺为主。这个时期由于计算机尚未普及,有限元发展受到限制,也谈不上研制专业计算程序。
  我国70年代末开始,国内桥梁建设迅猛发展,成就卓越。这个时期由于桥梁结构设计的需要带动了结构分析技术的发展。初期发展主要表现在专业程序的研制,那时虽然国际上通用力学程序已进入国内,如SAP和ADINA。用它们单纯分析特定结构常规受力状态可以,但作为桥梁专业分析还远远不够。这主要因为纯力学程序:①不能分阶段模拟桥梁施工过程;②不能较好地模拟预应力,包括损失计算;③不能动态模拟活载加载及荷载组合。因此,研制桥梁专业程序由于桥梁设计的需求而成为必然。
  我国70年代末80年代初为了大力发展预应力混凝土桥梁结构,当时的交通部公路总局组织全国桥梁电算专家联合攻关,开发出国内最早的桥梁专业软件GQJZ(公路桥梁综合程序)。GQJZ为桥梁结构设计提供了极为有效的工具。尤其是对大跨径连续结构的预应力及混凝土收缩徐变分析,如果采用纯力学程序分析几乎是不可能的。80年初代我国开始兴建的预应力混凝土连续梁和连续刚构桥,如:洛溪大桥、沙洋大桥、包头黄河大桥等,都是用GQJZ进行设计计算的。限于当时的计算机软硬件条件,GQJZ是用我国自己的BCY语言开发,在国产TQ16计算机上运行。当时源程序不能长期寄存在计算机内,要从穿孔纸袋将程序导入计算机并从穿孔纸袋读取输入数据,计算结果的大量数据只能整箱地打印到纸上,人工分组查看数值,手工绘制草图形象分析其合理性。尽管如此,还是大大推动了预应力混凝土连续梁、连续刚构桥和斜拉桥在我国的建设发展。
 

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