车载式应急桥梁由架桥车装载运输,在紧急状态下可以快速完成自动架设,为道路抢通争取宝贵的时间,在抗震救灾时期,对灾区人民的救援和救灾物资的运输工作起到关键的作用。然而,目前我国在灾区抢险中主要还是采用人工搭建临时钢桥,存在架设时间长,人力需要大等缺点。而对于国际上先进的机械化桥梁(如车载式应急桥梁)的研究设计尚处于起步阶段,仅极少量公司投入了一定的技术力量进行研究、设计与生产。但即使这些进行车载式应急桥梁研发的公司,也是在技术上模仿国外成熟产品进行改型,设计手段比较落后,没有进行现代技术的设计与计算,常采用“做大”的方法进行结构设计因此,对桥梁的应力、变形、寿命等关键指标没有较好的把握,造成了设计周期长、材料消耗大、结构不尽合理等现象。对此,本文以某公司初步设计的一种应急桥梁为对象,采用有限元方法进行强度分析、结构优化,在原设计基础上减轻了15%的重量,实现了轻量化,同时,对桥梁的疲劳寿命计算,保证了桥的正常使用寿命。本文的主要工作内容及结果如下:(1)基于25米应急桥梁三维模型,在Hypermesh中进行有限元建模以及前处理工作,采用抽中面方法将桥梁简化为平面结构后划分二维网格,根据实际情况选定几种特定工况进行加载,为后续分析打下基础。(2)在有限元软件Abaqus中完成静力分析,分析获得不同工况下桥梁整体的应力与位移情况,发现车辆的偏载行驶对桥面上的应力集中影响较大;对桥梁稳定性进行屈曲分析,找到结构中最先发生失稳的位置,计算获得失稳临近载荷;采用拓扑优化方法进行结构优化设计,得到桥梁优化方案,在桥梁两侧腹板以及底部适当位置可以通过减少材料分配减少整体重量,实现了减重15%,同时保证结构的强度要求。(3)对桥梁结构进行动态仿真分析,进行模态分析,获得前六阶振型图以及固有频率,结合车辆行驶情况判断桥梁的振动情况,确定安全行驶的车速范围;进行了疲劳寿命计算,根据静力分析结果选取参考节点分析其应力时间历程以确定危险位置,并采用雨流计数法统计和简化危险节点的应力时间历程,按照Goodman方程计算等效应力,结合修正后的零件S-N曲线以及Miner线性累积损伤法则,计算每个周期内危险位置处的疲劳损伤量,并以此估算桥梁的疲劳寿命可以达到2.677?10~5次循环。结果表明,车辆行驶轨迹以及加强筋位置对疲劳破坏有一定影响,桥梁整体的疲劳寿命满足实际使用要求。