[发明专利]基于PBS系统的预弯组合梁Abaqus快速建模方法

说明书

本发明涉及一种基于PBS系统的预弯预应力组合梁Abaqus快速建模方法，属于桥梁工程三维有限元建模技术领域。使用预弯预应力组合梁设计验算系统设计PB主梁，采用安装第三方库函数xlrd2的Python程序运行步骤一中主梁Abaqus建模用表格；通过Python程序脚本文件读取预弯预应力组合梁设计验算系统PBS生成表格文件中的PB主梁参数信息；使用Abaqus运行Python；基本模型、钢梁预弯模型、预弯梁模型、预弯组合梁模型；生成对应设计参数的PB梁基本模型、钢梁预弯模型、预弯梁模型、预弯组合梁模型。本发明在预弯预应力组合梁设计验算系统设计完成PB梁后，直接导出表格文件，实现自动化快速建模过程，便于对预弯预应力组合梁实现施工阶段分析、承载能力分析及参数化分析。

技术领域

本发明涉及一种基于PBS系统的预弯预应力组合梁Abaqus快速建模方法，属于桥梁工程三维有限元建模技术领域。

背景技术

目前，由于公路及城市交通飞速发展，考虑到桥梁建筑高度限制、耐久性等问题，适用桥型也变得较少。而预弯预应力组合梁，简称预弯组合梁，该概念是1949年由比利时利普斯基(A.Lipski)首次提出的。该结构是在预弯工字形钢梁上浇筑一期混凝土及腹板、桥面板等二期混凝土，以利用钢梁的反弹作用对处于受拉区的一期混凝土施加预压应力。预弯预应力组合有以下主要特点：1)建筑高度小；2)结构耐久性好；3)施工简便；4)结构可承受的荷载能力大。正是因为这些特点，预弯预应力组合梁桥适用于公路及城市桥梁建筑高度受限、需要减小桥梁总高度、降低路堤高度等情况。

Abaqus是一款功能丰富且强大的有限元分析软件，可分析复杂的力学系统，模拟复杂结构及材料性能，拥有的单元库及材料库丰富。其不仅包含两个主分析模块，还有一个交互功能强大的图形模块，被广泛用于桥梁结构有限元分析。Abaqus软件设有使用C++及Python语言进行二次开发环境提供的脚本文件接口。Python语言是一门强大且简洁的编程语言，基于该语言，用户可使用Abaqus Scripting Interface这一Python专属脚本接口，通过Python脚本文件执行命令，建立三维有限元仿真模型。

对于预弯预应力组合梁，在设计完成后，分阶段建模模拟施工阶段应力较为繁琐，且当模型较多或需要进行参数化建模时，多次重新修改建立模型时间成本高。在这种情况下，为工程设计者提供快捷及有效的建模方法以在设计完成后得到对应精确模拟结果和有效调整设计参数方向有着独特的意义。

发明内容

本发明提供一种基于PBS系统的预弯预应力组合梁Abaqus快速建模方法，在预弯预应力组合梁设计验算系统(PBS系统)设计完成PB梁后，无需使用第三方建模软体，即可完成预弯组合梁的分阶段建模工作，实现自动化建模过程，便于对预弯预应力组合梁实现施工阶段分析、承载能力分析及参数化分析。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的基于PBS系统的预弯组合梁Abaqus快速建模方法，建模步骤如下：

步骤一、使用预弯预应力组合梁设计验算系统(PBS)设计PB主梁，建立PB主梁的Abaqus建模用表格；

步骤二、采用安装第三方库函数xlrd2的Python程序运行步骤一中主梁Abaqus建模用表格；并选择有限元建模选项；有限元建模选项包括是否加入材料塑性、是否分阶段建立模型、是否打开材料非线性、是否进行参数化建模；

步骤三、通过Python程序脚本文件读取预弯预应力组合梁设计验算系统PBS生成表格文件中的PB主梁参数信息；

步骤四、通过Python脚本文件建立PB主梁模型，共4个模型包括：基本模型、钢梁预弯模型、预弯梁模型、预弯组合梁模型；使用Abaqus运行Python；基本模型、钢梁预弯模型、预弯梁模型、预弯组合梁模型；

步骤五、使用Abaqus运行Python脚本文件，生成对应设计参数的PB梁基本模型、钢梁预弯模型、预弯梁模型、预弯组合梁模型。