MIDAS中索单元预应力的施加方法
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a. 定义混凝土和钢束的材料模型>材料和截面特性>材料。
b. 定义截面的几何尺寸模型>材料和截面特性>截面。
c. 建立桥梁模型(节点、单元、边界条件)d. 定义结构组、边界组在模型>组中定义组名称,考虑施工阶段的过程定义结构组合边界组的内容。
e. 定义自重在荷载>自重中定义,可单独定义为一个荷载组,并一定要在第一个施工阶段开始步骤激活。
f. 定义其他施工阶段荷载挂篮、湿重、二期恒载、其他荷载,同时定义所属的荷载组。
g. 定义移动荷载和人群荷载在荷载>移动荷载分析数据中定义车辆(人群)、车道。
h. 定义温度作用在荷载>温度荷载>系统温度中定义整体温升、温降在荷载>温度荷载>梁截面温度中定义温度梯度作用i. 定义支座沉降在荷载>支座沉降分析数据中定义。
j. 定义钢束截面荷载>预应力荷载>预应力钢束特性值。
k. 布置纵向预应力钢筋荷载>预应力荷载>预应力钢束钢束形状。
l. 布置纵向普通钢筋、弯起钢筋、腹板竖筋、抗扭钢筋、箍筋模型>材料和截面特性>PSC截面钢筋。
m. 定义各纵向预应力钢筋的张拉控制应力荷载>预应力荷载>钢束预应力。
n. 定义各纵向预应力钢筋的张拉控制应力在荷载>预应力荷载>钢束预应力定义,同时定义所属荷载组。
注意注浆阶段。
o. 定义施工阶段在荷载>施工阶段分析数据>定义施工阶段中定义p. 定义分析内容在分析>施工阶段分析控制中选择分析方法和输出选项。
在分析>移动荷载分析控制中选择移动荷载分析方法、冲击计算方法、输出选项。
q. 运行分析分析>运行分析。
r. 建立荷载组合在结果>和荷载组合的一般和“混凝土”中定义。
s. 查看分析结果在结果>反力中各施工阶段、使用阶段的反力在结果>位移中各施工阶段、使用阶段的位移在结果>内力中各施工阶段、使用阶段的内力在结果>应力>梁应力(PSC)中查看法向应力、剪切应力、主应力。
m i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i l12-2-2 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失2l张拉预应力钢筋时在张拉端因为锚具的变形、钢筋的回缩、接缝压缩等原因在锚固端会发生预应力损失。
另外因为钢束和管道之间存在摩擦,该种预应力损失在端部最大,离端部越远损失越小。
这种预应力损失一般可通过超张拉(Overstressing)方法补偿。
程序目前不支持先张法的锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩的预应力损失的计算。
程序中后张法的计算中默认考虑锚固后反摩擦的影响。
midas Civil 中使用了铁路规范(TB10002.3-2005)的附录D 中介绍的应力不动点的概念开发了更准确的考虑锚固后反摩擦影响的预应力损失计算方法,使其能适用于更为复杂的实际工程中。
图12.2.1是程序中两端张拉时考虑锚固后反摩擦的影响计算预应力损失的计算简图之一。
图12.2.1 考虑反摩擦后钢筋预应力损失计算简图之一在midas Civil 中可以考虑钢束张力沿纵向的曲线分布计算锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩的预应力损失。
m i d a s C i v i lm i d a s C i v i l12-2-3 混凝土弹性压缩引起的预应力损失4l张拉预应力钢筋时会引起混凝土受压,混凝土的受压变形会引起预应力钢筋缩短,从而引起钢筋的预应力损失。
如图12.2.2所示先张法构件在截断钢筋的瞬间混凝土会发生弹性变形并发生预应力损失,即张拉时的预应力值和截断后实际加到混凝土上的预应力值是不同的。
程序中输入的是锚下控制应力,因此选择先张法时程序不能考虑张拉该预应力钢筋时发生的弹性变形。
同样,选择后张法时不能考虑张拉该预应力钢筋时发生的弹性变形。
但是如图12.2.3所示按顺序张拉钢筋时,程序可以考虑后张拉的钢束引起的混凝土弹性变形对已有钢束的影响。
当结构的变形相对杆件长度已不能忽略时,为了在结构变形后的形状上建立平衡,并考虑初始缺陷对结构屈曲承载力的影响,必须对结构进行基于大挠度理论的非线性屈曲分析。
在midas中可以这样处理:对于索结构或张悬梁结构中,定义的只受拉索单元并不能进行特征值分析,因为其只能定义在几何非线性分析中。
如要进行特征值分析,那么要将只受拉索单元转换为只受拉桁架单元。
先对该结构进行几何非线性,得出自重作用下的初始索力,然后将索单元定义为只受拉桁架单元,将计算所得的索力按初始荷载加到单元中:荷载->初始荷载->小位移->初始单元内力加入张力。
1、问:在MIDAS 中如何计算自重作用下活荷载的稳定系数(屈曲分析安全系数)?答:稳定分析又叫屈曲分析,所谓的荷载安全系数(临界荷载系数)均是对应于某种荷载工况或荷载组合的。
例如:当有自重W 和集中活荷载P 作用时,屈曲分析结果临界荷载系数为10 的话,表示在10*(W+P)大小的荷载作用下结构可能发生屈曲。
但这也许并不是我们想要的结果。
我们想知道的是在自重(或自重+二期恒载)存在的情况下,多大的活荷载作用下会发生失稳,即想知道W+Scale*P 中的Scale 值。
我们推荐下列反复计算的方法。
步骤一:先按W+P 计算屈曲分析,如果得到临街荷载系数S1。
步骤二:按W+S1*P 计算屈曲,得临界荷载系数S2。
步骤二:按W+S1*S2*P 计算屈曲,得临界荷载系数S3。
重复上述步骤,直到临街荷载系数接近于1.0,此时的S1*S2*S3*Sn 即为活荷载的最终临界荷载系数。
(参见下图)midas官方网站的说话,供大家参考:考虑几何非线性同时进行稳定分析可以实现。
方法如下:1、将进行稳定分析所用荷载定义在一个荷载工况下;2、定义非线性分析控制,选择几何非线性,在非线性分析荷载工况中添加此荷载工况,并对其定义加载步骤;3、分析;4、查看结果中的阶段步骤时程图表,查找变形发生突变的位置点,及加载系数,即可推知发生失稳的极限荷载。
预应力的施加方法预应力是通过将钢筋在混凝土预应力构件内部施加拉力,从而产生压应力的一种施加方法。
预应力技术的应用可以有效地提高混凝土结构的承载能力、抗震性能和耐久性,广泛应用于桥梁、建筑物等工程领域。
预应力的施加方法主要有两种:预应力预制和动态施加预应力。
1. 预应力预制方法预应力预制是指在混凝土构件浇筑前,先施加预应力力量将钢筋拉紧,然后再将混凝土浇筑在预应力钢筋上。
预应力预制的主要步骤如下:(1)设计预应力构件根据工程需要,确定构件的尺寸、形状等参数,并结合受力分析和计算,确定预应力设计方案。
预应力设计需要考虑构件受力状态、荷载情况、混凝土性能等因素。
(2)制作预应力钢束根据设计要求,在工厂制作预应力钢束,一般采用高强度钢材,如普通高强度钢丝、螺旋肋钢筋等。
预应力钢束一般为直径为12mm~31.8mm的钢筋。
(3)固定预应力钢束将预应力钢束按设计要求布置在混凝土构件内,一般采用预留孔或放置金属套筒的方式将预应力钢束固定在构件中。
(4)拉紧预应力钢束在混凝土浇筑前,使用专用的拉紧设备对预应力钢束进行拉紧,施加预应力力量。
(5)浇筑混凝土在预应力钢束拉紧后,将混凝土浇筑在预应力钢束上,同时采取措施确保混凝土的均匀浇筑和充实。
(6)维持预应力力量在混凝土达到规定强度后,除去拉紧设备,让预应力钢束产生的压应力转移到混凝土中,并通过预应力钢束与混凝土之间的粘结力进行传递。
维持预应力力量的稳定,可以采取喷涂保护层、加固承台等措施。
2. 动态施加预应力方法动态施加预应力是指在混凝土构件已经施工完成后,通过施加动态荷载或其他外力作用的方式,使构件产生预应力。
(1)动载施加方法在结构施工完成后,在结构上施加动载荷,如车辆荷载、风荷载等。
通过动载荷施加,结构产生位移,从而使结构内的钢筋受到拉力作用,产生预应力效应。
(2)快速往复施加方法在结构施工完成后,通过快速往复施加外力的方式,使结构内的钢筋受到拉力作用,产生预应力效应。
8、MIDAS/Civil软件的使用方法-钢束预应力荷载8.1.1荷载预应力荷载对话框8.1.2钢束钢性值8.1.3.预应力钢束的特性值8.1.4添加编辑钢束特性值8.1.5材料选择1860钢绞线8.1.6预应力钢束的截面面积8.1.7编辑添加钢束特性值对话框8.1.8布置钢束形状8.1.9布置钢束形状对话框8.1.10添加编辑钢束形状对话框8.1.11添加编辑钢束形状对话框名词解释:钢束名称—TENDON1钢束特性值—用刚才定义的钢束组---关心预应力损失时用的,这里我们定义钢束组1,定义钢束组2,选择钢束组1。
分配的单元----指的是这根应力钢束所属的混凝土的单元,是那些单元。
这里第一根钢束考虑布置的是1-18号单元。
用鼠标选择1-18号单元。
布置钢束的坐标---选择3-D(三维布置)。
我们通常是输入钢束的坐标以及它的弯曲半径,就可以了。
在设计图纸中:钢束的坐标以及它的弯曲半径都是已知的,我们可以把它输入到EXCLE中,复制粘贴到程序中即可,对称点—我们可以生成一个对称钢束。
输入对称的这一半的钢束的形状,通过对称来形成另一半钢束的布置形状。
钢束插入点---就是钢束的第一个位置0,0,0点。
8.1.12完成钢筋束编辑8.1.13完成钢筋束1编辑图形8.1.14下面继续第二根钢筋钢束名称—TENDON2钢束特性值—用刚才定义的钢束组---关心预应力损失时用的-钢束组2分配的单元----指的是这根应力钢束所属的混凝土的单元,是那些单元。
这里第二根钢束考虑布置的是12-30号单元。
直接输入12to30就可以了。
布置钢束的坐标---选择3-D(三维布置)。
我们通常是输入钢束的坐标以及它的弯曲半径,就可以了。
在设计图纸中:钢束的坐标以及它的弯曲半径都是已知的,我们可以把它输入到EXCLE中,复制粘贴到程序中即可,8.1.15选择24米处插入修改坐标。
都减少24米。
8.1.16完成第二束钢筋束8.1.17钢筋束预应力荷载8.1.18完成第一束钢筋束预应力荷载名词解释:对于侯章混凝土我们涉及到一个混凝土灌浆换算成对截面进行一个换算截面的计算,这里我换算,灌浆是下一个施工阶段进行灌浆,还是当前施工阶段进行灌浆,也就是说是考虑,即拉即筑型,还是即拉后筑型注浆—混凝土注浆,0表示当前施工阶段灌浆,1表示下一个施工阶段灌浆,这里我们选择1,下一个施工阶段灌浆,即拉后筑型注浆。
MIDAS CIVIL中预应力钢束的输入具体步骤如下:(1)为了后面提取坐标,根据图纸画钢绞线图于CAD。
注意单位,竖平弯关系及曲线半径,为了后面方便及直观,最好画出梁的立面图。
(2)转换钢绞线中的圆弧部分在钢束形状输入过程中圆弧的控制点不是圆弧的两端点,而是两直线延长线的交点加圆弧半径,图4.2为用户手册中的控制点半径示意图。
转换过程如下:①.把圆弧两端相连的直线延长并相交②删去弧线,转换前后如图 4.3所示。
(3)生成多段线(pline):命令pedit→M(多条)→......→合并(J)→......(省略部分为默认即空格)。
(4)提取坐标:工具→宏→加载工程(加载坐标提取工具dvb文件)→Alt+F8(运行宏)→点击要提取坐标的多段线,选择原点。
这样可以将导线的坐标输出到excel表中,程序可自动检测是否启动excel,若已打开excel表则直接写入此表中,否则自动启动excel,建立新表写入数据。
注意:①.竖弯钢束直接选择梁顶端点作为原点(这与前面偏心“中-上”保持一致);平弯选择始点为原点,后来根据图纸平移。
钢束平竖弯始末点的坐标一定要相同,否则输入时出错。
②.最好在一个独立的Excel工作表中提取坐标,然后复制到另一个中编号、修改、保存。
提取坐标过程中有时会覆盖前面前面提取的坐标,这使得更有必要复制到另一个工作表。
(5)钢束输入①.钢束特性值应提前定义好,其名字起n束为好。
②.钢束的名称与图纸对应并结合位置。
③.平竖弯都有的选择2d,只有竖弯的选择3d。
④.分配单元相当重要,输入钢束所在的所有单元,。
当分派分配单元不同时,相同钢束产生的作用(预应力)也不同。
⑤.注意:a.输入坐标默认x从小到大,当粘贴一组x从大到小的坐标时,x自动按从小到大的顺序排列,而其他坐标并不随着变化,从而引起坐标不对应的错误,故最好线在Excel中排好顺序(从小到大)再复制的Midas中。
b.钢束输入后应通过不同的视图方式检查是否正确(对称性等)。
midascivil常见问题总结28、计算自振周期的问题首先要在主菜单的模型>结构类型中选择将结构的自重转换为X、Y、Z方向,当只要查看竖向自振周期时,选择转换为Z方向。
然后在分析>特征值分析控制中填写相应数据。
29、地震反应谱计算中模态数量的选择规范规定反应谱分析中振型参与质量应达到90%以上,在MIDAS软件中的主菜单>结果>分析结果表格>振型形状中提供振型参与质量信息。
在分析结束后,用户应确认振型参与质量是否达到了90%,当没有达到90%时,应在分析>特征值分析控制中增加模态数量。
30、关于屈曲分析目前MIDAS软件中的屈曲分析是线性屈曲分析,可进行屈曲分析的单元有梁单元、桁架单元、板单元等。
首先要在主菜单的模型>结构类型中选择将结构的自重转换为X、Y、Z 方向。
然后在分析>特征值分析控制中选择相应荷载工况和模态数量。
31、关于施工阶段分析中自重的输入首先要定义自重所属的结构组名称(如定义为自重组)。
然后在荷载>自重中定义定义自重(在Z中输入系数-1),并在荷载组中选项中选择相应荷载组名称(如自重组),该项必须要选!然后在荷载>施工阶段分析数据>定义施工阶段中定义第一个施工阶段时,将自重的荷载组激活。
以后阶段中每当有新单元组增加时,程序都会自动计算自重。
即自重只需在第一个施工阶段激活一次,且必须在第一个施工阶段激活一次。
32、关于支座沉降MIDAS中有两种方式定义支座沉降,一种是在荷载>支座强制位移中定义,一种是在荷载>支座沉降分析数据中定义。
在荷载>支座强制位移中定义时,可以定义沿各方向的沉降量。
同时以两个荷载工况定义两个支座的沉降时,这两个工况可以互相组合。
当已知某支座的沉降时,可采用此方法定义支座沉降。
当仅考虑支座沿整体坐标系Z轴方向的沉降时,推荐在荷载>支座沉降分析数据中定义支座沉降。
当不能缺确切知道某支座发生沉降时,既用户欲计算所有支座不同时发生沉降或发生不同沉降量时,可采用此方法。
w w w.M i d a s U s e r.c o m预应力混凝土结构分析和验算预应力混凝土结构分析和验算概要 (1)1 前言 (2)2 工程概况 (3)3 建立几何模型 (4)4 定义结构组、荷载组和边界组 (6)5 定义边界条件 (8)6 输入一般荷载 (9)7 输入预应力荷载 (11)8 定义施工阶段分析数据 (15)9 定义结构类型 (17)10 运行分析和荷载组合 (18)11 查看预应力损失 (19)12 施工阶段验算 (20)13 使用阶段验算 (24)预应力混凝土结构分析和验算预应力混凝土结构分析和验算1预应力混凝土结构分析和验算2 1.前言在民用建筑的混凝土结构中,许多大跨度结构都使用预应力方案,如:一些地下室大梁、大跨板柱结构、转换大梁、体育场看台等。
预应力混凝土结构比普通混凝土结构计算工作量大,主要原因有二。
其一,计算施加在结构上的预应力在结构中产生的弯矩(含偏心弯矩和次弯矩),精确计算这个弯矩一般用等效荷载法。
其二,准确计算预应力损失,对于钢筋或钢束形状、张拉方式以及锚具等不同差别非常大。
目前,工程领域中处理的方法包括:估算、手算、工具箱、设计软件以及通用有限元软件。
设计软件用的较多的是建研院的PREC,流程包括:首先初选有效预应力筋及线型、根数,软件根据所布预应力筋自动计算预应力等效荷载,分析预应力综合内力与次内力,验算多种组合下的极限承载力,验算长期荷载和短期荷载组合下的挠度、抗裂度和裂缝宽度,及冲切验算与施工阶段验算。
预应力混凝土结构参考的规范包括:《混凝土结构设计规范》GB50010、《无粘结预应力混凝土结构技术规程》JGJT 92、《预应力混凝土结构抗震设计规程》JGJ140-2004和上海市工程建设规范《预应力混凝土结构设计规程》DGJ08-69。
MIDAS/Gen能完成各类预应力混凝土结构的建模和分析,并提供详细准确的分析结果,包括:预应力损失图表,施工阶段和正常使用阶段的挠度、内力和应力。
m i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i lm i d a s C i v i l12-2-2 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失2l张拉预应力钢筋时在张拉端因为锚具的变形、钢筋的回缩、接缝压缩等原因在锚固端会发生预应力损失。
另外因为钢束和管道之间存在摩擦,该种预应力损失在端部最大,离端部越远损失越小。
这种预应力损失一般可通过超张拉(Overstressing)方法补偿。
程序目前不支持先张法的锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩的预应力损失的计算。
程序中后张法的计算中默认考虑锚固后反摩擦的影响。
midas Civil 中使用了铁路规范(TB10002.3-2005)的附录D 中介绍的应力不动点的概念开发了更准确的考虑锚固后反摩擦影响的预应力损失计算方法,使其能适用于更为复杂的实际工程中。
图12.2.1是程序中两端张拉时考虑锚固后反摩擦的影响计算预应力损失的计算简图之一。
图12.2.1 考虑反摩擦后钢筋预应力损失计算简图之一在midas Civil 中可以考虑钢束张力沿纵向的曲线分布计算锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩的预应力损失。
m i d a s C i v i lm i d a s C i v i l12-2-3 混凝土弹性压缩引起的预应力损失4l张拉预应力钢筋时会引起混凝土受压,混凝土的受压变形会引起预应力钢筋缩短,从而引起钢筋的预应力损失。
如图12.2.2所示先张法构件在截断钢筋的瞬间混凝土会发生弹性变形并发生预应力损失,即张拉时的预应力值和截断后实际加到混凝土上的预应力值是不同的。
程序中输入的是锚下控制应力,因此选择先张法时程序不能考虑张拉该预应力钢筋时发生的弹性变形。
同样,选择后张法时不能考虑张拉该预应力钢筋时发生的弹性变形。
但是如图12.2.3所示按顺序张拉钢筋时,程序可以考虑后张拉的钢束引起的混凝土弹性变形对已有钢束的影响。
目录Q1、实体单元内力如何查看 (2)Q2、板、实体应力结果查看时单元平均和节点平均的含义及使用特点 (3)Q3、关于Tresca应力和有效应力(von-Mises应力)计算特点及适用情况 (3)Q4、在MIDAS/Civil的移动荷载分析中,如何得到发生内力最大值时同时发生的其他内力? (3)Q5、能否只查看模型的一部分在各施工阶段的结果? (4)Q6、移动荷载分析时应力输出原则和应力计算方法 (5)Q7、梁单元应力、梁单元应力PSC、PSC设计截面应力的区别 (5)Q8、索单元i、j端转角变形不同 (5)Q9、单元水平布置,预应力钢筋水平布置,为何在悬臂端出现剪力? (6)Q10、如何考虑支座宽度对弯矩折减的影响 (7)Q11、钢束预应力荷载对屈曲分析没有影响 (8)Q12、分析时提示预应力钢束没有张拉 (9)Q13、预应力损失计算 (9)Q14、钢束预应力进行施工阶段分析和一般静力分析得到的结果有什么不同? (10)Q1、实体单元内力如何查看A1.使用“结果〉局部方向内力的合力”功能查看选定剖断面的内力。
局部方向内力合力也可以用于板单元剖断面内力查看。
局部方向内力合力的计算方法:将所选平面上节点的节点内力相加得到。
因此使用“局部方向内力合力查看”功能时,要注意选择的剖断面或剖断线必须完整剖分结构,不能查看剖断面上局部单元的内力合力。
进行实体的局部方向内力查看时,选择方向不同,所选的单元也不同,计算结果亦不同。
当实体单元为四面体时,尽量不要使用此功能查看内力的合力,因为很难保证实体的一个面完全位于所选的剖断面上。
图示可以查看的剖断面内力-所选单元的一面都位于所选的剖断面上,所选单元以虚线显示图示不能查看的剖断面内力——该剖断面上有部分单元没有倍选择,因此不能使用局部方向内力查看功能。
Q2、 板、实体应力结果查看时单元平均和节点平均的含义及使用特点A2. 根据有限单元法基本原理,由位移元得到的位移解在全域是连续的,应力解是由位移解得到的,在单元内部是连续的而在单元间是不连续的,即在单元边界上发生突变。
目录Q1、钢束布置形状中坐标轴与适用桥型的关系 (2)Q2、如何进行体外预应力模拟? (2)Q3、目前程序可以进行哪些移动荷载分析 (2)Q4、车道和车道面定义时的注意事项 (2)Q5、车道单元、虚拟车道、横向联系梁都适用于哪些情况? (2)Q6、车道定义时桥梁跨度和跨度始点的作用 (3)Q7、车辆荷载定义时车轮宽度的影响 (3)Q8、人群荷载定义时“宽度”的作用 (3)Q9、公路车道荷载和城市车道荷载计算时荷载取值原则 (3)Q10、移动荷载工况定义中单独与组合的应用 (3)Q11、移动荷载分析控制选项 (4)Q12、移动荷载分析时如何得到同时发生反力情况 (4)Q13、公路QC移动荷载分析时的QC加载方法 (5)Q14、移动荷载分析时不能使用的其他功能 (6)Q1、钢束布置形状中坐标轴与适用桥型的关系A1.直线法:适用于所有类型构件的钢束布置;曲线法:仅适用于圆曲线梁上的钢束布置;单元法:仅适用于直梁、斜梁上的钢束布置。
严禁用于弯桥钢束布置中。
Q2、如何进行体外预应力模拟?A2.体外预应力有两种,一种是体外预应力钢筋,一种是体外预应力拉索。
前者用钢束预应力荷载模拟,钢束特性值选择体外;后者通过建立拉索的桁架单元来模拟拉索,并对拉索施加初拉力荷载模拟体外荷载。
用体外预应力钢筋模拟时,体外放大弯矩在线帮助说的很清楚:输入计算抗弯承载力时所需的体外束的有效预应力的增加量。
所输入的预应力增加量将用于预应力混凝土结构的设计中。
这项内容仅在PSC设计的抗弯承载力计算时作为预应力提供的抗弯承载力的一部分存在。
可以不予输入。
体外类型荷载工况是专门针对成桥阶段桁架单元施加初拉力而言的,在成桥阶段,默认桁架单元的初拉力荷载的加载方式为体内力,如果要按体外力形式加载,可以通过设置体外荷载类型来实现。
该功能对其他单元、其他荷载分析不起作用。
在施工阶段,桁架单元初拉力的加载方式是体内还是体外,可以在施工阶段分析控制选项中指定。
MIDAS中索单元预应力的施加方法最近用MIDAS计算单索幕墙,发现MIDAS中提供了好几种对索施加预应力的方法,简单总结如下:1.定义索的初拉力或Lu/L:此方法需要在定义索单元时输入索的初拉力值或Lu/L,个人感觉类似于ANSYS 中的给LINK单元定义实常数里的"Initial Strain"。
需要指出的是MIDAS里的Lu/L和ANSYS里的"Initial Strain"不是一个概念:Midas中,Lu指索没有内力时的自由长度;L指索的初始状态长度(实际就是索单元两个节点的空间直线距离)。
当Lu/L大于1时索初始处于松弛状态,当Lu/L小于1时索初始处于张紧状态,于是根据材料力学的基本知识有:Lu/L=1-ε(ε指索的初应变:ε=F/EA)于是初拉力F和Lu/L就有了一个换算关系:Lu/L=1-F/EA下图是用这种方法算得的一个单索在水平荷载作用下的位移分布(和ANSYS结果比较接近):注:这种方法定义的预应力大小在MIDAS中好像不可以用图形的方式显示,只能列表查看;另外也不能得到预应力施加后施工状态结果。
2.给索单元指定几何刚度初始荷载这种方法需要绘索单元施加【荷载】-->【初始荷载】-->【大位移】-->【几何刚度初始荷载】,基本和定义索初拉力(Lu/L)的方法一样,也同样不能得到预应力施加后的施工状态结果,下图是用这种方法算得的位移分布:3.通过施加初拉力荷载这种方法需要给索单元施加【荷载】-->【预应力荷载】-->【初拉力荷载】,结果稍微和以上两种方法有点差异,但可以图形显示每根索的预应力,也可以得到预应力施加后的施工状态结果,下图是这种方法算得的位移分布:通过和ANSYS几何非线性的比较,个人认为MIDAS的几何非线性分析结果是可信的,同时也给我们提供了丰富的施加预应力的方法。
在考虑几何非线性进行迭代计算时,MIDAS提供了三种收敛准则(能量、位移和力),感觉使用能量准则更利于快速收敛,三种准则结果差异不大。
在MIDAS/Gen添加索单元的初拉力2009-09-25 21:54:13| 分类:工程设计|举报|字号大中小订阅1、索初拉力的预估工程中一般凭设计经验估算索的初拉力,常用的有如下几种:1)索控制应力取应变值为0.0015~0.00175时的应力值;2)索控制应力直接取0.53倍的强度标准值,或有效应力的0.13倍;注意索的初拉力还要满足有关规范、规程的要求,例如《点支式幕墙规程》(CECS 127-2001)规定:索的挠度应控制在跨度的1/300以内;索的拉力不大于最小整索的破断拉力的1/2.5。
2、利用MIDAS/Gen试算索中初拉力的一种方法:首先把索单元变成桁架单元,利用“初始荷载>小位移>初始荷载控制数据”,添加“初始内力组合”,一般工程中考虑索拉力和自重平衡的时候为初始态,所以可以选择自重荷载工况。
利用小位移分析,可以在“结果>分析结果表格>初始单元内力”中得到索单元的拉力。
然后将表格中“初始单元内力”的索单元内力值作为索的初拉力,使用大位移分析,看看自重作用下,结构的变形是否接近0,如果不接近0,则调整索单元的初拉力,一般反复试算几次,即可得到索单元的初拉力值3、添加索单元的初拉力主菜单>荷载>初始荷载>大位移>几何刚度初始荷载。
选择好需要加初拉力的索单元后,利用该菜单给索单元加初拉力。
注:在MIDAS/Gen中,进行几何非线性分析(大位移)分析时,给索单元加初拉力的方法有三种:1、荷载>初始荷载>大位移>几何刚度初始荷载,分为大位移和小位移两项,其内又分为几何刚度初始荷载、初始荷载控制数据、初始单元内力3项内容(如下图所示)。
其作用分别如下:1.大位移→几何刚度初始荷载用于几何非线性分析,描述荷载作用之前的结构的初始状态。
其中施加的初始荷载不对结构现有的变形起作用,程序会自动按现有的几何构型和内力找到一个平衡点,因此,在初始荷载(多为预拉力)作用下结构位移为零。
MIDAS中索单元预应力的施加方法
最近用MIDAS计算单索幕墙,发现MIDAS中提供了好几种对索施加预应力的方法,简单总结如下:
1.定义索的初拉力或Lu/L:
此方法需要在定义索单元时输入索的初拉力值或Lu/L,个人感觉类似于ANSYS 中的给LINK单元定义实常数里的"Initial Strain"。
需要指出的是MIDAS里的Lu/L和ANSYS里的"Initial Strain"不是一个概念:Midas中,Lu指索没有内力时的自由长度;L指索的初始状态长度(实际就是索单元两个节点的空间直线距离)。
当Lu/L大于1时索初始处于松弛状态,当Lu/L小于1时索初始处于张紧状态,于是根据材料力学的基本知识有:
Lu/L=1-ε(ε指索的初应变:ε=F/EA)
于是初拉力F和Lu/L就有了一个换算关系:
Lu/L=1-F/EA
下图是用这种方法算得的一个单索在水平荷载作用下的位移分布(和ANSYS结果比较接近):
注:这种方法定义的预应力大小在MIDAS中好像不可以用图形的方式显示,只能列表查看;另外也不能得到预应力施加后施工状态结果。
2.给索单元指定几何刚度初始荷载
这种方法需要绘索单元施加【荷载】-->【初始荷载】-->【大位移】-->【几何刚度初始荷载】,基本和定义索初拉力(Lu/L)的方法一样,也同样不能得到预
应力施加后的施工状态结果,下图是用这种方法算得的位移分布:
3.通过施加初拉力荷载
这种方法需要给索单元施加【荷载】-->【预应力荷载】-->【初拉力荷载】,结果稍微和以上两种方法有点差异,但可以图形显示每根索的预应力,也可以得到预应力施加后的施工状态结果,下图是这种方法算得的位移分布:
通过和ANSYS几何非线性的比较,个人认为MIDAS的几何非线性分析结果是可信的,同时也给我们提供了丰富的施加预应力的方法。
在考虑几何非线性进行迭代计算时,MIDAS提供了三种收敛准则(能量、位移和力),感觉使用能量准则更利于快速收敛,三种准则结果差异不大。