桥梁支架施工模拟的等效补偿节点力法及程序实现

本研究旨在简化桥梁支架施工过程模拟中节点单向支承接触计算问题。鉴于当前没有专门针对桥梁支架单向支承模拟的精确算法,且常用的接触力算法,如节点约束法和罚函数法等,存在计算量大或精度及收敛性不足的问题,创新提出等效补偿节点力法,通过提前施加或撤除约束,并同时施加等效的补偿节点力,以有效抵消因提前改变约束所产生的影响,从而得到理论精确解。通过自研软件实现了该算法,并与商业有限元软件进行对比以验证其可靠性及效率优势。依托此方法开发的有限元计算软件已在柳州跨座式单轨、杭衢铁路、宁宣铁路等多个项目成功应用。结果表明:(1)该方法能更真实地模拟结构受力状态,不仅有效规避了搜索临界接触状态的复杂性,而且解决了接触力求解不精确的问题;(2)与成熟商业软件对比,该方法结果可靠、计算效率高;(3)该方法对计算效率的提升,随模型复杂度的增加而更加显著。