midas连续梁分析实例
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目录第一部分逐跨施工模型 (1)1.1预应力钢束布置 (1)1.2施工阶段定义 (3)1.3调整模型 (4)第二部分应力分析 (5)2.1施工阶段的应力 (5)2.2成桥阶段应力(恒+活+支座沉降) (6)2.3移动荷载 (6)第三部分PSC验算结果 (7)3.1施工阶段的法向压应力验算 (7)3.2受拉区钢筋的拉应力验算 (11)3.3使用阶段正截面压应力验算 (12)3.4使用阶段斜截面主压应力验算 (13)3.5结论 (14)第一部分逐跨施工模型1.1预应力钢束布置图1-1 第一跨钢筋布置图1-2 第二跨钢筋布置图1-3 第三跨钢筋布置图1-4 第四跨钢筋布置本次桥梁的总体布置,四跨连续梁桥,跨度分别是29.95m+30m+30m +29.95m图如下所示:图1-5-8 桥梁整体布置图汇总的预应力张拉表格,张拉控制应力为0.75的高强钢绞线,控制应力为1395MPa,具体的表格如下所示:1.2施工阶段定义逐跨施工,我们采用满堂支架的方法,依次从梁一施工到四号梁,中间存在从简支梁到连续梁的体系转换,为本次设计修改的难点。
我们的施工过程定义为三个步骤满堂支架的施工和主梁施工、预应力张拉、拆除满堂支架,最后完成全线的浇筑。
从midas中提取的施工阶段细节具体如下:NAME=主梁1-浇筑, 20, YES, NOAELEM=主梁1, 7, 节点1, 7ABNDR=满堂1, DEFORMED, 支座1, DEFORMED, 支座2,DEFORMEDALOAD=自重, FIRSTNAME=主梁1-张拉, 1, YES, NOALOAD=预应力1, FIRSTNAME=主梁1-拆除支架, 2, YES, NODELEM=节点1, 100DBNDR=满堂1NAME=主梁2-浇筑, 20, YES, NOAELEM=主梁2, 7, 节点2, 7ABNDR=支座3, DEFORMED, 满堂2, DEFORMEDNAME=主梁2-张拉, 1, YES, NODELEM=节点2, 100ALOAD=预应力2, FIRSTNAME=主梁2-拆除支架, 2, YES, NODELEM=节点2, 100DBNDR=满堂2NAME=主梁3-浇筑, 20, YES, NOAELEM=主梁3, 7, 节点3, 7ABNDR=满堂3, DEFORMED, 支座4, DEFORMEDNAME=主梁3-张拉, 1, YES, NOALOAD=预应力3, FIRSTNAME=主梁3-拆除支架, 2, YES, NODELEM=节点3, 100DBNDR=满堂3NAME=主梁4-浇筑, 20, YES, NOAELEM=主梁4, 7, 节点4, 7ABNDR=支座5, DEFORMED, 满堂4, DEFORMEDNAME=主梁4-张拉, 5, YES, NOALOAD=预应力4, FIRSTNAME=拆除满堂支架, 10, YES, NODELEM=节点4, 100DBNDR=满堂4NAME=二期恒载, 10, YES, NOALOAD=二期, FIRSTNAME=工后100, 100, YES, NONAME=工后3600, 3600, YES, NO1.3调整模型通过调整预应力的束数,来调整结构在施工中出现的简支梁体系(跨中弯矩增大的影响),以及在体系转换中连续梁顶的拉力。
4×30m连续梁结构分析对4*30m结构进行分析的第一步工作是对结构进行分析,确定结构的有限元离散,确定各项参数和结构的情况,并在此基础上进行建模和结构计算。
建立斜连续梁结构模型的详细步骤如下。
1. 设定建模环境2. 设置结构类型3. 定义材料和截面特性值4. 建立结构梁单元模型5. 定义结构组6. 定义边界组7.定义荷载组8.定义移动荷载9. 定义施工阶段10. 运行结构分析11. 查看结果12.psc设计13. 取一个单元做横向分析页脚内容1概要:在城市桥梁建设由于受到地形、美观等诸多方面的限制,连续梁结构成为其中应用的最多的桥梁形式。
同时,随着现代科技的发展,连续梁结构也变得越来越轻盈,更能满足城市对桥梁的景观要求。
本文中的例子采用一座4×30m的连续梁结构(如图1所示)。
1、桥梁基本数据桥梁跨径布置:4×30m=120;桥梁宽度:0.25m(栏杆)+2.5m(人行道)+15.0m(机动车道)+2.5m(人行道)+0.25(栏杆)=20.5m;主梁高度:1.6m;支座处实体段为1.8m;行车道数:双向四车道+2人行道桥梁横坡:机动车道向外1.5%,人行道向内1.5%;施工方法:满堂支架施工;页脚内容2图1 1/2全桥立面图和1.6m标准断面页脚内容32、主要材料及其参数2.1 混凝土各项力学指标见表1表12.2低松弛钢绞线(主要用于钢筋混凝土预应力构件)直径:15.24mm弹性模量:195000 MPa标准强度:1860 MPa抗拉强度设计值:1260 MPa抗压强度设计值: 390 MPa张拉控制应力:1395 MPa热膨胀系数:0.000012页脚内容42.3普通钢筋采用R235、HRB335钢筋,直径:8~32mm弹性模量:R235 210000 MPa / HRB335 200000 MPa标准强度:R235 235 MPa / HRB335 335 MPa热膨胀系数:0.0000123、设计荷载取值:3.1恒载:一期恒载包括主梁材料重量,混凝土容重取25 KN/m 3。
m i d a s连续梁分析实例(总18页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1. 连续梁分析概述比较连续梁和多跨静定梁受均布荷载和温度荷载(上下面的温差)下的反力、位移、内力。
3跨连续两次超静定3跨静定3跨连续1次超图分析模型材料钢材: Grade3截面数值 : 箱形截面 400×200×12 mm荷载1. 均布荷载 : tonf/m2. 温度荷载 : ΔT = 5 ℃ (上下面的温度差)设定基本环境打开新文件,以‘连续梁分析.mgb’为名存档。
单位体系设定为‘m’和‘tonf’。
文件/ 新文件文件/ 存档(连续梁分析 )工具 / 单位体系长度> m ; 力 > tonf图设定单位体系设定结构类型为 X-Z 平面。
模型 / 结构类型结构类型> X-Z 平面设定材料以及截面材料选择钢材GB (S )(中国标准规格),定义截面。
模型 / 材料和截面特性 /材料名称( Grade3) 设计类型 > 钢材规范> GB(S) ; 数据库> Grade3模型 / 材料和截面特性 / 截面截面数据截面号 ( 1 ) ; 截面形状 > 箱形截面 ; 用户:如图输入 ; 名称> 400×200×12图 定义材料 图 定义截面建立节点和单元为了生成连续梁单元,首先输入节点。
正面,捕捉点 (关),捕捉轴线 (关)捕捉节点 (开), 捕捉单元 (开),自动对齐模型 / 节点 / 建立节点坐标 ( x, y, z ) ( 0, 0, 0 )图 建立节点用扩展单元功能来建立连续梁。
模型 / 单元/ 扩展单元全选扩展类型 > 节点线单元单元属性> 单元类型 > 梁单元材料 > 1:Grade3 ; 截面> 1: 400*200*12 ; Beta 角( 0 )生成形式> 复制和移动 ; 复制和移动 > 任意间距方向> x ; 间距( 3@5/3, 8@10/8, 3@5/3 )图建立单元X Z输入边界条件3维空间的节点有6个自由度(Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)。
4×30m连续梁结构分析对4*30m结构进行分析的第一步工作是对结构进行分析,确定结构的有限元离散,确定各项参数和结构的情况,并在此基础上进行建模和结构计算。
建立斜连续梁结构模型的详细步骤如下。
1. 设定建模环境2. 设置结构类型3. 定义材料和截面特性值4. 建立结构梁单元模型5. 定义结构组6. 定义边界组7.定义荷载组8.定义移动荷载9. 定义施工阶段10. 运行结构分析11. 查看结果12.psc设计13. 取一个单元做横向分析概要:在城市桥梁建设由于受到地形、美观等诸多方面的限制,连续梁结构成为其中应用的最多的桥梁形式。
同时,随着现代科技的发展,连续梁结构也变得越来越轻盈,更能满足城市对桥梁的景观要求。
本文中的例子采用一座4×30m的连续梁结构(如图1所示)。
1、桥梁基本数据桥梁跨径布置:4×30m=120;桥梁宽度:0.25m(栏杆)+2.5m(人行道)+15.0m(机动车道)+2.5m(人行道)+0.25(栏杆)=20.5m;主梁高度:1.6m;支座处实体段为1.8m;行车道数:双向四车道+2人行道桥梁横坡:机动车道向外1.5%,人行道向内1.5%;施工方法:满堂支架施工;图1 1/2全桥立面图和1.6m标准断面2、主要材料及其参数2.1 混凝土各项力学指标见表1表12.2低松弛钢绞线(主要用于钢筋混凝土预应力构件)直径:15.24mm弹性模量:195000 MPa标准强度:1860 MPa抗拉强度设计值:1260 MPa抗压强度设计值: 390 MPa张拉控制应力:1395 MPa热膨胀系数:0.0000122.3普通钢筋采用R235、HRB335钢筋,直径:8~32mm弹性模量:R235 210000 MPa / HRB335 200000 MPa标准强度:R235 235 MPa / HRB335 335 MPa热膨胀系数:0.0000123、设计荷载取值:3.1恒载:一期恒载包括主梁材料重量,混凝土容重取25 KN/m 3。
中南大学2010年1月1。
概要 (1)2. 设置操作环境 (2)3. 定义材料和截面 (3)4. 建立结构模型 (7)5。
非预应力钢筋输入 (10)6。
输入荷载 (30)7. 定义施工阶段 (42)8。
输入移动荷载数据 (48)9. 运行结构分析 (52)10. 查看分析结果 (52)1. 概要本桥为80+2*112+2*81+41六跨混凝土预应力连续梁桥。
图1。
分析模型桥梁概况及一般截面桥梁形式:六跨混凝土悬臂梁桥梁长度:L = 80+112+112+80+80+41m施工方法:悬臂施工T构部分,满堂支架施工边跨现浇段,边跨合龙时,中跨体系转换为简支单悬臂结构,拆除施工支架,然后施工中跨挂梁,挂梁与中跨主梁铰接,施工桥面铺装,并考虑1000天收缩徐变.预应力布置形式:T构部分配置顶板预应力,边跨配置底板预应力梁桥分析与设计的一般步骤1. 定义材料和截面2. 建立结构模型3. 输入非预应力钢筋4. 输入荷载①.恒荷载②.钢束特性和形状③.钢束预应力荷载5. 定义施工阶段6. 输入移动荷载数据①.选择移动荷载规范②.定义车道③.定义车辆④.移动荷载工况7. 运行结构分析8. 查看分析结果使用的材料❑混凝土主梁采用JTG04(RC)规范的C50混凝土,桥墩采用JTG04(RC)规范的C40混凝土❑钢材采用JTG04(S)规范,在数据库中选Strand1860荷载❑恒荷载自重,在程序中按自重输入,由程序自动计算❑预应力钢束(φ15.2 mm×31)截面面积: Au = 4340 mm2孔道直径: 130 mm钢筋松弛系数(开),选择JTG04和0.3(低松弛)超张拉(开)预应力钢筋抗拉强度标准值(fpk):1860N/mm^2预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:0.25管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:1。
5e—006(1/mm)锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值:开始点:6mm结束点:6mm张拉力:抗拉强度标准值的75%,张拉控制应力1395MPa❑徐变和收缩条件水泥种类系数(Bsc): 5 (5代表普通硅酸盐水泥)28天龄期混凝土立方体抗压强度标准值,即标号强度(fcu,f):50N/mm^2t5天长期荷载作用时混凝土的材龄:=ot3天混凝土与大气接触时的材龄:=s相对湿度: %RH=70构件理论厚度:程序计算适用规范:中国规范(JTG D62-2004)徐变系数:程序计算混凝土收缩变形率: 程序计算2。
1. 连续梁分析概述
比较连续梁和多跨静定梁受均布荷载和温度荷载(上下面的温差)下的反力、位移、
内力。
3跨连续两次超静定
3跨静定
3跨连续1次超静定
图1.1 分析模型
➢材料
钢材: Grade3
➢截面
数值: 箱形截面400×200×12 mm
➢荷载
1. 均布荷载: 1.0 tonf/m
2. 温度荷载: ΔT = 5 ℃(上下面的温度差)
设定基本环境
打开新文件,以‘连续梁分析.mgb’为名存档。
单位体系设定为‘m’和‘tonf’。
文件/ 新文件
文件/ 存档(连续梁分析)
工具/ 单位体系
长度> m; 力> tonf
16
图1.2 设定单位体系
设定结构类型为X-Z 平面。
模型/ 结构类型
结构类型> X-Z 平面↵
设定材料以及截面
材料选择钢材GB(S)(中国标准规格),定义截面。
模型/ 材料和截面特性/ 材料
名称( Grade3)
设计类型> 钢材
规范> GB(S); 数据库> Grade3 ↵
模型/ 材料和截面特性/ 截面
截面数据
截面号( 1 ); 截面形状> 箱形截面;
用户:如图输入; 名称> 400×200×12 ↵
选择“数据库”中的任
意材料,材料的基本特
性值(弹性模量、泊松
比、线膨胀系数、容
重)将自动输出。
图1.3 定义材料图1.4 定义截面18
建立节点和单元
为了生成连续梁单元,首先输入节点。
正面,
捕捉点 (关), 捕捉轴线 (关) 捕捉节点 (开), 捕捉单元 (开),
自动对齐
模型 / 节点 /
建立节点
坐标 ( x, y, z ) ( 0, 0, 0 )
图 1.5 建立节点
参照用户手册的“输
入单元时主要考虑事项”
用扩展单元功能来建立连续梁。
模型/ 单元/ 扩展单元
全选
扩展类型> 节点 线单元
单元属性> 单元类型> 梁单元
材料> 1:Grade3; 截面> 1: 400*200*12; Beta 角( 0 )生成形式> 复制和移动; 复制和移动> 任意间距
方向> x ; 间距( 3@5/3, 8@10/8, 3@5/3 )
图1.6 建立单元
X Z
输入梁单元. 关于梁单元的详细事项参照
在线帮助的“单元类
型”的“梁单元”部分
20
输入边界条件
3维空间的节点有6个自由度(Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)。
但结构类型已设定为X-Z平
面(程序将自动约束Y方向的位移Dy和绕X轴和Z轴的转动Rx,Rz),所以只剩下3个自
由度(Dx, Dz, Ry)。
铰支座约束自由度Dx, Dz, 滚动支座约束自由度Dz。
模型/边界条件/ 一般支承
节点号(开)
单选(节点: 4 )
选择>添加; 支承条件类型> Dx, Dz (开) ↵
单选(节点: 1, 12, 15 ) ;支承条件类型> Dz (开) ↵
图图1.7 输入边界条件
输入荷载
定义荷载工况
为输入均布荷载和温度荷载,首先定义荷载工况
荷载/ 静力荷载工况
名称(均布荷载) ; 类型> 用户定义的荷载(USER)
名称(温度荷载) ; 类型> 用户定义的荷载(USER)
图1.8 输入荷载条件
22
输入均布荷载
给连续梁施加均布荷载 1 tonf/m 。
荷载 / 梁单元荷载(单元)
节点号 (关) 全选
荷载工况名称> 均布荷载 ; 选择 > 添加
荷载类型>均布荷载 ; 方向>整体坐标系 Z ; 投影>否 数值 >相对值 ; x1 ( 0 ) ; x2 ( 1 ) ; W ( -1 )
图 1.9 输入均布荷载
荷载方向与整体坐
标系Z 轴方向相反,输入荷载为“-1”。
24输入温度荷载
输入连续梁的上下面温度差(ΔT = 5℃)。
输入温度差后,根据材料的热膨胀系数、温差引起的梁截面产生的应力考虑为荷载。
显示梁单元荷载(关)
荷载/ 温度梯度荷载
全选
荷载工况名称> 温度荷载; 选择> 添加; 单元类型> 梁
温度梯度> T2z-T1z ( 5 )
图1.10 输入温度荷载
复制单元
复制连续梁(模型1)来建立多跨静定梁(模型2,模型3)。
为了同时复制连续梁(模型1)均布荷载、温度荷载、边界条件,使用复制节点属性和复制单元属性功能。
显示
边界条件>一般支承(开)
模型/ 单元/ 单元的复制和移动
全选
形式> 复制; 移动和复制> 等间距
dx, dy, dz ( 0, 0, -5 ); 复制次数( 2 )
复制节点属性(开),复制单元属性(开)
模型1
模型2
模型3
图1.11 复制单元
26
输入铰接条件
在复制的连续梁输入内部铰支座来建立多跨静定梁。
在梁单元的端部使用释放梁端约束功能来生成铰接条件。
模型 / 边界条件/释放梁端约束
单元号(开)
单选 ( 单元 : 19, 23, 33 ) 选择 > 添加/替换
选择释放和约束比率 > j-节点 > My (开), Mz (开) (或
)
图 1.12 输入铰支支座
运行结构分析
对连续梁和多跨静定梁运行结构分析。
分析 /
运行分析
模型 1
模型 2 模型 3 关于内部铰支的详细
说明参照在线帮助的 “释放梁端约束” 部分
生成梁单元时,随着先
指定的i 节点和后指定的j 节点的生成决定坐标系。
只要在图标菜单显示的单元表单下打开单元坐标轴和局部方向就可以确认。
查看分析结果
查看反力
比较均部荷载作用下连续梁和多跨静定梁的反力。
单元号(关)
显示
边界条件> 一般支承(关), 释放梁端约束(开) ↵
结果/ 反力和弯矩
荷载工况/荷载组合> ST:均布荷载; 反力> FXYZ
显示类型> 数值(开),图例(开)
数值
小数点以下位数( 1 ) ; 指数型(关) ; 适用于选择确认时(开) ↵
图1.13 均布荷载引起的反力
28以表格的形式查看均布荷载引起的的反力。
比较外荷载总合和反力的总合来查看模型的建立和荷载的输入是否恰当。
例题Z轴方向荷载为1.0 tonf/m2×20 m×3 = 60 tonf,与表格中Z轴方向的反力(F Z)总和相等。
结果/ 分析结果表格/ 反力
荷载组合> 均布荷载(ST)(开) ; 温度荷载(ST)(关)
图1.14 反力结果表格
比较对温度荷载的反力。
结果/ 反力和弯矩
荷载工况/荷载组合> ST:温度荷载; 反力> FXYZ
显示类型> 数值(开),图例(开)
模型1
模型2
模型3
图1.15 温度荷载产生的反力
30
查看变形图
查看温度荷载产生的变形图。
DXZ=22DZ DX +.
显示 边界条件 > 一般支承 (开) ↵
结果 / 变形 /
变形形状
荷载工况/荷载组合 > ST:温度荷载 ; 变形 > DXZ 显示类型>变形前 (开), 图例 (开) ↵
图 1.16 温度荷载产生的变形图
模型 1
模型 2 模型 3
查看内力
查看均布荷载产生的结构的弯矩。
结果/ 内力/ 梁单元内力图
荷载工况/荷载组合> ST:均布荷载; 内力> My
选择显示> 5 点;不涂色;系数( 2.0 )
显示类型> 等值线(开), 数值(开), 图例(开)
数值
小数点以下位数( 1 ) ; 指数型(关) ; 适用于选择确认时(开) 多跨静定梁(模型2)与连续梁(模型1)相比,可以看出跨中弯矩减小,但支点弯矩增大的情况。
还可以看出,设有一个铰的多跨静定梁(模型3)的铰支点弯矩与(模型2)类似,无铰部分的弯矩与(模型1)类似。
图1.17 节点荷载产生的弯矩
查看温度荷载产生的弯矩。
温度荷载产生的变形图(图1.16)中,可以看出模型2两边的悬臂梁与中间的简支梁的变
形是相互独立的。
温度荷载不会约束梁的变形,所以也不会产生内力。
结果/ 内力/ 梁单元内力图
荷载工况/荷载组合> ST:温度荷载; 内力> My
显示选项> 精确解;不涂色;放大( 2.0 )
显示类型>等值线(开), 数值(开)
数值
小数点以下位数( 1 ) ; 指数型(关) ; 适用于选择确认时(开)
图1.18 温度荷载产生的弯矩图
32
习题
1. 请查看如下图相同跨径(span)的简支梁,多跨静定梁,连续梁及支点部分加强的梁
的正弯矩依次减小,而负弯矩依次增大。
8 m。