桥梁midas分解学习资料
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MIDAS 培训资料第一章关于MIDAS/Civil1.1 midas软件/Civil简介MIDAS系列软件是以有限元为理论基础开发的分析和设计软件。
早在1989年韩国浦项集团成立CAD/CAE研发机构开始专门研发MIDAS系列软件,于2000年9月正式成立Information Technology Co., Ltd.(简称MIDAS IT)。
目前MIDAS系列软件包含建筑(Gen),桥梁(Civil),岩土隧道(GTS),机械(MEC),基础(SDS),有限元网格划分(FX+)等多种软件。
在计算机技术方面,MIDAS/Civil所使用的是客体指向性计算机语言Visual C++,因此可以充分地使32bit视窗环境的优点和特点得到发挥。
以用户为中心的输入输出功能使用的是精确而且直观的用户界面和尖端的电脑图形技术,从而为考虑施工阶段或者材料时间依存性的土木建筑物的建模和分析提供了很大的便利。
在结构设计方面,MIDAS/Civil全面强化了实际工作中结构分析所需要的分析功能。
通过在已有的有限元库中加入索单元、钩单元、间隙单元等非线性要素,结合施工阶段、时间依存性、几何非线性等最新结构分析理论,从而计算出更加准确的和切合实际的分析结果。
建模技术采用的是自行开发的新概念CAD形式的建模技术,可以更加提高建模效率。
特别是由于拥有如桥梁建模助手等高效自动化建模功能,所以只要输入截面形状、桥梁特点、预应力桥的钢束位置等基本数据,就可以自动建立桥梁模型以及施工阶段的各种数据。
悬索桥完成系模型为青潭大桥的抗震设计所进行的特征值分析栈桥模型墩柱静力分析1.2 MIDAS/Civil的适用领域MIDAS/Civil的适用领域如下。
所有形式的桥梁分析与设计钢筋混凝土桥、钢桥、联合梁桥、预应力桥、悬索桥、斜张桥 大体积混凝土的水化热分析桥台、桥墩、防波堤、地铁、其它基础建筑地下建筑的分析地铁、通信电缆管道、上下水处理设施、隧道发电站及工业设施结构设计发电站、铁塔、压力容器、水塔等其它国家基础建设结构设计飞机场、大坝、港湾等1.3 MIDAS/Civil的特点*提供菜单交互式、表格输入、导入CAD等灵活多样的建模功能。
(1)定义建模环境(2)定义材料及截面(3)建立结构模型(4)定义组(5)定义边界条件(6)定义施工荷载(7)定义施工阶段(8)定义成桥阶段荷载(9)结果查看(1)建立截面时要注意截面的偏心,一般情况下,截面的偏心应选在中上部,这样在图形消隐时可以准确地显示模型的实际形状。
截面偏心的设置对分析结果有影响,主要在两方面:荷载和边界条件;荷载可以作用在单元质心或节点上,边界只能作用在节点上,而节点又正是我们定义的截面偏心点。
(2)模拟变截面连续梁桥需要用到Midas中变截面的功能,在建立变截面过程时程序要求变截面的I,J梁端截面需要有相同的控制点。
(3)变截面中的I→J端顺序是根据建立单元时结点选择的先后顺序确定的,例如,某单元两端的结点号为1、2,若建立单元时先点击2后点击1,则这个单元的I端截面为结点2所在的截面,J端截面为结点1所在的单元。
建立结构的模型时应结合施工段的划分来确定单元长度,并且保证结构控制截面如跨中应有节点以方便查找内力。
建立结构模型时,首先在原点建立一个节点,然后选择该节点,利用“单元拓展”→“节点”→“线单元”的功能”建立结构模型。
任意间距中间的分隔符一定是在英文状态下的逗号。
变截面组中应注意,左边跨对称轴应在变截面的I段,右边跨的对称轴在变截面的J段。
Midas模拟悬臂法施工是通过激活和钝化组来实现的,组共有结构组、荷载组、边界组和预应力束四个组别。
首先定义结构组,结构组的定义和施工段的划分是相关联的。
桥梁施工分为0#段浇筑、1#段挂篮施工、1#段混凝土施工(1#段浇筑)、1#段安装……9#段挂篮施工、9#段混凝土施工、9#段安装、边跨满堂支架施工、边跨合龙段挂篮施工、边跨合龙段混凝土浇筑、边跨合龙段安装、中跨合龙段挂篮施工、中跨合龙段混凝土浇筑、中跨合龙段混凝土安装及二期恒载施工。
每个施工阶段对应一个结构组。
有时,结构组不一定要分细,例如1#段挂篮施工和1#段混凝土施工两个施工阶段可以共用一个结构组。
在学习的过程中有不懂的地方可以按F1帮助查找需要的内容,应该经常使用这种工具,使得自己更快的提高。
一建立T型桥墩的体会1学会利用单元扩展功能,利用节点扩展为线单元,平面单元扩展成实体单元,注意扩展的方式,移动还是删除,后者会删除平面单元,而前者则是移动平面单元的位置,如果既不选‘删除’又不选‘移动’那么该组平面就不会移到别的位置上或者被删除,而是留在原位置上。
2学会定义结构组,先选择单元和节点,然后利用拖放即可。
在结构组定义后,容易整体选择他们,例如平面结构组被选择后可以进行单元扩展,要注意在扩展之后结构组的单元组成可能会有变化,例如一个大的结构组中有一个小的结构组,在小的结构组扩展单元后被删除了,哪么大的结构组中包含的小结构组中的单元会被删除;如果大的结构组利用移动方式进行单元扩展,那么该组中包含的小的结构组也会发生变化,随着大的结构组一起移动。
3节点复制和单元复制4利用节点和单元的属性来选择节点和单元。
利用平面选择。
学会利用激活等命令。
5建立好结构模型之后,应该合并或删除多余的单元和节点,例如建立实体单元的时候用到的平面单元来扩展成实体单元,那么最后应该删除平面单元6学会利用选择最新建立的单元7学会利用分割节点间距,和分割单元来建立新的节点和单元。
8学会利用投影的功能来建立新的单元。
9迈达斯的画面与竖直方向即Z方向平行。
10利用建模助手中的板来建立单元,应该注意输入编辑及插入一起连续进行,否则会出错。
同时应该注意板面是平行于Z轴的,所以要是板面垂直于Z轴那么就要旋转相应的角度。
11在输入荷载前需先定义荷载工况,自重系数一般Z方向为-1.先定义自重荷载工况,然后在“菜单”下的“静力荷载”下点击自重来输入相应的自重系数以及其他内容后点击添加。
以及利用‘菜单’的‘节点荷载’或其他项目来具体的设定施加的荷载的类型及大小和方向和位置,位置由自己来选择。
注意,删除荷载的方法,先选择,再删除。
对梁单元施加荷载的时候,例如时间活荷载梁单元荷载,在选择荷载两端点后荷载就自动添加了,在模型上可以看到,此时不用再点击适用以免又加载了一次。
桥梁电算课程讲义编者:张宇辉目录第一章绪论1.1 课程与职业的关系(重要性)1.2 课程的特点(难点)1.3 学习目的1.4 学习内容1.5 学习要求第二章常用桥梁结构分析软件概述2.1 结构力学计算器SM-SOLVER2.2 桥梁博士Dr.bridge2.3 迈达斯Midas Civil2.4 Ansys2.5 其它2.6 工程实例演示第三章桥梁数值计算分析3.1 建模3.2 桥梁荷载介绍3.3 桥梁计算分析3.4 桥梁作用效应组合3.5 桥梁正常使用极限状态验算(自学)3.6桥梁承载能力极限状态验算(自学)第四章上机实践4.1 简支梁桥建模4.2 拱桥建模加载4.3 预应力混凝土梁桥施工阶段分析第一章 绪论1.1 课程与职业的关系(重要性)1.2 课程的特点(难点)1.3 学习目的1.4 学习内容1.5 学习要求1.1 课程与职业的关系(重要性)1 直接相关:本课程将直接应用于以后的生产实践。
(读研、就业)2 针对性:不同的专业,使用的软件不同,对结构设计的要求不同。
3 广泛性:无论以后从事何种职业,都或多或少都会用到本门课程的相关知识。
(科研、设计、施工)1.2课程的特点(难点)1 深厚的理论知识⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫计算机桥梁力学数学 2 实践性强只有通过实践解决实际问题,才能学会。
1.3学习目的掌握桥梁结构分析的基本理论了解桥梁结构分析的一般流程初步了解计算分析软件Midas1.4 学习内容常用桥梁计算软件概述Midas 初级功能桥梁平面杆系模型的建立掌握桥梁荷载效应影响线、恒载内力、活载内力计算荷载效应组合结构强度验算和正常使用性能验算参考教材:《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 MIDAS2006使用说明书1.5 学习要求独立完成常规桥梁的计算分析考核要求:理论课成绩=70%随堂测验+30%平时考勤上机课成绩=70%上机考核+30%平时考勤第二章常用桥梁结构分析软件概述2.1 桥梁结构分析的杆系有限单元法2.2 结构力学计算器SM-SOLVER2.3 桥梁博士Dr.bridge2.4 迈达斯Midas Civil2.5 Ansys2.6 其它2.7 工程实例演示2.1 桥梁结构分析的杆系有限单元法桥梁结构分析,可分为总体分析和局部分析两大部分。
一.定义材料属性及构件截面二.建立轴网及布置构件(1)梁(弧形梁,选中线-建立曲线并分割单元)(2)柱(选中节点-扩展)(3)墙(选中线-扩展,墙开洞-分割单元)三.复制或定义层数据四.定义荷载:(1)静力工况荷载(2)定义楼面荷载类型将荷载转换为质量(3)楼面荷载分配(4)梁单元荷载(5)风荷载(两个方向,迈达斯中迎风面取楼层上下各半层)(6)添加反应谱数据(7)自重 将自重转换为质量五.结构边界条件柱低:约束所有方向嵌固层:约束X 、Y 方向平动和Z 方向转动恒载 DEAD 活载 LIVE 风载 WX 风载 WY一.定义材料属性及构件截面二.建立轴网及布置构件(1)弧形梁,选中线-建立曲线并分割单元次梁采用复制单元和移动, 或者拖放功能(2)柱:选中柱节点—单元扩展(3)墙(选中线-扩展,墙开洞-分割单元)墙开洞口用分割:三.复制或定义层数据四.定义荷载(1)静力工况荷载(2)定义楼面荷载类型(5)风荷载(6)添加反应谱数据(7)自重五.结构边界条件柱低:约束所有方向嵌固层:约束嵌固层周边X、Y方向平动和Z方向转动关于计算结果的对比问题:1.表格结果中层间位移角双向地震找不到按照公式通过单向地震计算2.表格结果中层间偶然偏心的位移角与PKPM相差较大3.设计计算书中位移比是哪个工况的,与表格结果对不起来4.表格结果中位移比偶然偏心与PKPM相差较大5.表格结果中位移比Y方向位移比与PKPM相差较大6.为什么表格结果中位移比、位移角有位移X和位移Y,并且每项下面又分了EX和EY工况7.荷载工况中定义了偶然偏心,设计计算书中仍然无偶然偏心的结果8.EX=EQ1=ECCX(RS)9.计算书中侧向刚度比是EX和EY工况的?10.表格结果中还是分了X和Y,并且每项下面又分了EX和EY工况11.定义虚面单元选A。
1.纵梁抗弯刚度【强制移轴(上部结构中性轴)法】一、剪力-柔性梁格理论a.各纵梁中性轴与上部结构中性轴基本重合b.强制移轴,使各纵梁中性轴与上部结构中性轴基本重合,等效纵梁抗弯刚度MIDAS-桥梁梁格2.横向梁格抗弯刚度3.纵梁、横梁抗扭刚度4.虚拟边构件及横向构件刚度此处d’为顶板厚度。
此处d为顶板厚度。
二、单梁、梁格模型多支座反力与实体模型结果比较比较结果:与实体模型结果相比较,可得出在自重荷载作用下,单梁模型计算的多支座反力结果失真,而梁格模型结果较合理。
多支座单梁模型50010001500梁格模型(kN)梁格模型(kN)050010001500实体模型(kN)实体模型(kN)050010001500支座1支座2支座3支座4支座5支座6单梁模型(kN)单梁模型(kN)多支座梁格模型多支座实体模型1.前言采用梁格建模助手生成梁格模型宽梁桥、斜交桥、曲线桥的单梁模型无法正确计算横向支座的反力、荷载的横向分布、斜交桥钝角处的反力以及内力集中效应,利用梁格法模型可以非常方便的解决以上问题。
梁格法建模的关键在于采用合理的梁格划分方式和正确的等效梁格刚度。
用等效梁格代替桥梁上部结构,将分散在板、梁每一区段内的弯曲刚度和抗扭刚度集中于最邻近的等效梁格内,实际结构的纵向刚度集中于纵向梁格构件内,横向刚度集中于横向梁格内。
理想的刚度等效原则是:当原型实际结构和对应的等效梁格承受相同的荷载时,两者的挠曲将是恒等的,并且每一梁格内的弯矩、剪力和扭矩等于该梁格所代表的实际结构部分的内力。
由于实际结构和梁格体系在结构特性上的差异,这种等效只是近似的,但对一般的设计,梁格法的计算精度是足够的。
梁格法作为桥梁空间分析的一种简化方法,虽然较比板壳、实体有限元方法建模简单、求解方便,但是前期的截面特性计算量大,且对于新手来讲容易出错,非常耗时。
midas Civil的梁格法建模助手功能可以帮助用户轻松实现上述功能。
梁格法建模助手,对于单箱多室箱梁桥、斜交桥、曲线梁桥可自动生成梁格模型。
1.在midas中横向计算问题.在midas中横向计算时遇到下列几个问题,请教江老师.1.荷载用"用户定义的车辆荷载",DD,FD,BD均取1.3m,P1,P2为计算值,输入时为何提示最后一项的距离必须为0?2.同样在桥博中用特列荷栽作用时,计算连续盖梁中中支点的负弯距相差很大.其他位置相差不多.主要参数:两跨2X7.5m,bXh=1.4X1.2m,P1,P2取100midas结果支点活载负弯矩-264.99kn.m桥博结果支点活载负弯矩-430kn.m通过多次尝试及MIDAS公司的大力支持,现在最终的结果如下:肯定是加载精度的问题,可以通过将每个梁单元的计算的影响线点数改成6,或者,将梁单元长度改成0.1米,就能保证正好加载到这一点上。
由这个精度引起的误差应该可以接受的,如果非要消除,也是有办法的。
2.梁板模拟箱梁问题腹板用梁单元,顶底板用板单元,腹板和顶底板间用什么连接,刚性?用这个模型做顶底板验算是否合适?在《铁道标准》杂志的“铁道桥梁设计年会专辑”上有一篇文章,您可以参考一下:铁四院康小英《组合截面计算浅析》里面讨论组合截面分别用MIDAS施工阶段联合截面与梁+板来实现,最后得出结论是用梁+板的结果是会放大板的内力。
可能与您关心的问题有相似的地方。
建议您可以先按您的想法做一个,再验证一下,一定要验证!c3.midas里面讲质量转换为荷载什么意思!是否为“荷载转为质量”?在线帮助中这么写:将输入的荷载(作用于整体坐标系(-)Z方向)的垂直分量转换为质量并作为集中质量数据。
该功能主要用于计算地震分析时所需的重力荷载代表值。
直观的理解就是将已输入的荷载,转成质量数据,不必第二次输入。
一般用得比较多的是将二期恒载转成质量。
另外,这里要注意的是,自重不能在这里转换,应该在模型--结构类型中转换。
准确来讲,是算自振频率时(特征值分析)时用的,地震计算时需要各振形,所以间接需要输入质量。
MIDAS学习技巧(经典)1、如何利用板单元建立变截面连续梁(连续刚构)的模型?建立模型后如何输入预应力钢束?使用板单元建立连续刚构(变截面的方法)可简单说明如下:1)首先建立抛物线(变截面下翼缘) ;2)使用单元扩展功能由直线扩展成板单元,扩展时选择投影,投影到上翼缘处。
;3)在上翼缘处建立一直线梁(扩展过渡用),然后分别向横向中间及外悬挑边缘扩展成板单元;4)使用单元镜像功能横向镜像另一半;5) 为了观察方便,在单元命令中使用修改单元参数功能中的修改单元坐标轴选项,将板单元的单元坐标轴统一起来。
在板单元或实体块单元上加预应力钢束的方法,目前设计人员普遍采用加虚拟桁架单元的方法,即用桁架单元模拟钢束,然后给桁架单元以一定的温降,从而达到加除应力的效果。
温降的幅度要考虑预应力损失后的张力。
这种方法不能真实模拟沿钢束长度方向的预应力损失量,但由于目前很多软件不能提供在板单元或块单元上可以考虑六种预应力损失的钢束,所以目前很多设计人员普遍在采用这种简化分析方法。
MIDAS目前正在开发在板单元和块单元上加可以考虑六种预应力损失的钢束的模块,以满足用户分析与设计的要求。
2、如果梁与梁之间是通过翼板绞接,Midas/Civil应如何建模模拟梁翼板之间的绞接?可以在主梁之间隔一定间距用横向虚拟梁连接,并且将横向虚拟梁的两端的弯矩约束释放。
此类问题关键在于横向虚拟梁的刚度取值。
可参考有关书籍,推荐E.C.Hambly写的"Bridge deck behaviour",该书对梁格法有较为详尽的叙述。
3、如果梁与梁之间是通过翼板绞接,Midas/Civil应如何建模模拟梁翼板之间的绞接?可否自己编辑截面形式可以在定义截面对话框中点击"数值"表单,然后输入您自定义的截面的各种数据。
您也可以在工具>截面特性值计算器中画出您的截面,然后生成一个截面名称,程序会计算出相应截面的特性值。
迈达斯(MIDAS-Civil)结构力学分析(全)迈达斯(MIDAS-Civil)结构力学分析(全)目录1.连续梁分析/ 22.桁架分析/ 203.拱结构分析/ 394.框架分析/ 575.受压力荷载的板单元/ 776.悬臂梁分析/ 977.弹簧分析/ 1208.有倾斜支座的框架结构/ 1419.强制位移分析/ 16210.预应力分析/ 17911.P-Δ分析 / 18812.热应力分析/ 20913.移动荷载分析/ 23314.特征值分析/ 24715.反应谱分析/ 26116.时程分析/ 28117.屈曲分析/ 30511. 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)时的反力、位移、内力。
3跨连续3跨静定3跨连续1图 1.1 分析模型2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/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 1.2 设定单位体系3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。
查看分析结果查看变形图查看荷载工况1(LC1)产生的变形图(deformed shape)。
结果 / 位移 / 位移形状荷载工况/荷载组合 > ST:LC1 ; 步骤 > NL Step 1成分> DXYZ显示类型>变形前(开) ; 数值 (开)变形变形图的比例( 1.5 )图 11.17 查看变形图查看轴力查看荷载条件1(LC1)下产生的柱轴力。
与P-Δ分析结果(图 11.14)做比较, 可以看出模型 1的轴力减少了7.9 tonf。
这是因为横向位移使杆件产生了拉力的缘故。
结果 / 内力 / 梁单元内力图荷载工况/荷载组合 > ST:LC1 ; 步骤> NL Step 1内力> Fx显示选择 > 线涂色;系数( 2 )显示类型> 等值线(关) ; 变形(关)输出位置> 绝对最大 (开)数值 > 数值选择>小数点以下位数 ( 3 )图 11.18 轴力内力图结果比较根据图 11.1 分析模型的静力分析、P-Δ分析、几何非线性分析结果查看位移和内力的变化。
与正解做比较表格 11.1 结果比较作用在柱的横向力或弯矩的影响发生横向位移时,柱结构会产生附加弯矩,随着横向位移也会再次增加。
运行一般的静力分析,其结果不会反映出附加内力的发生,所以要运行P-Δ分析,如果横向位移及轴力的偏心距离不大,则可以求出与正解一致的结果。
与几何非线性分析结果做比较表格11.2 与几何非线性分析结果做比较比较P-Δ分析和几何非线性的分析结果.模型1的几何非线性分析结果的柱上端的位移为5.841 in ,相对于P-Δ分析结果(6.82 in)减少了。
在进行几何非线性分析时内力产生的几何形状的变化会反应在分析结果中,故在模型1中的横向力使柱产生了拉力。
所以柱的轴力从1191.5 lbf 减小到了1183.59 lbf ,这说明构件的几何刚度矩阵的横向刚度增大了。
因为最近要给人讲midas,同时也是自己要总结一下,所以写了一些东西。
对象是有比较丰富的设计经验,但很少搞过结构计算,会一点桥博,这个软件我们买的早。
midas界面也不用教了。
所以把目光都集中在实际问题的处理上。
涉及的问题都比较简单,所以高手们怕都会失望了,但都是实际会大量遇到的,所以希望对大家会有些启发,也请多提意见。
写了的有:预应力铰接空心板的单片梁和整体空间分析、上部结构的横向分析、盖梁这4个。
如果有机会,把做过的简支T梁、连续箱梁等也整理一下。
这是第一篇:后张法预应力混凝土简支梁(铰接空心板)单片梁分析2005年4月8日:初级教程:专讲怎么建立基本模型桁架曲线梁框架桥后张法预应力混凝土简支梁(铰接空心板)单片梁分析一、资料目的:DrBridge和Midas的对比计算,熟悉Midas的桥梁计算过程。
结构:跨度20m,正交,计算跨度19.30m。
横桥向7.7m,两车道,汽-20,无人行。
横向分布系数已经算出,取单片梁分析。
本文只考虑中板。
要求:自重+预应力+二恒+活载,正截面使用应力与强度检算。
说明:只对中板进行单片梁分析,并与桥博结果对比。
横向分布系数由桥博算出。
关于在桥博中的建模和计算,不详细介绍,只列结果。
不考虑收缩徐变及其引起的损失。
关于收缩徐变和预应力损失的问题以后会专门讨论。
本次只是为了熟悉midas的基本计算。
二、Midas建模计算1、建立截面首先在AutoCad中画出截面图形和结构图,钢束图。
要特别注意图形的单位!把截面复制到新文件,输出为DXF,然后导入截面计算器SPC,SPC默认的单位是毫米,如果没改变这个设置的话,在AutoCad也要按照这个比例绘图。
在midas中打开截面计算器,file->import。
然后GenerateSection 最后Export Section 为mct文件。
注意:截面定义不能用pline或块!内部的孔不能用单根封闭线,圆则要用两个圆弧代替。
Midas Civil桥梁工程实例精解一、引言Midas Civil是一款专门针对桥梁工程设计和分析的软件,其功能强大、应用广泛。
本文将重点讨论Midas Civil在桥梁工程实例中的应用和精解,以帮助读者更好地了解该软件的工程实践价值。
二、Midas Civil桥梁工程实例分析1. 拱桥设计与分析以某某大型拱桥工程为例,介绍Midas Civil在拱桥设计与分析中的具体应用。
包括结构建模、材料设定、荷载分析、抗震设计等方面。
2. 梁桥设计与分析以某某梁桥工程为例,介绍Midas Civil在梁桥设计与分析中的具体应用。
包括纵横断面设计、施工阶段分析、架设过程模拟等方面。
3. 悬索桥设计与分析以某某悬索桥工程为例,介绍Midas Civil在悬索桥设计与分析中的具体应用。
包括索塔设计、索缆分析、振动稳定性分析等方面。
4. 桥梁监测与维护介绍Midas Civil在桥梁监测与维护方面的应用,如结构健康监测、裂缝分析、加固方案评估等。
三、Midas Civil在桥梁工程中的优势和应用价值1. 强大的建模和分析功能Midas Civil具有强大的建模和分析功能,能够准确模拟各类桥梁结构,在设计和施工阶段提供可靠的分析结果。
2. 多场景下的适用性Midas Civil不仅适用于各类桥梁类型,还可以应用于不同地理、气候条件下的工程实践,具有较强的通用性和灵活性。
3. 创新的工程实践技术Midas Civil在桥梁工程实践中引入了许多创新的技术和方法,如基于BIM的协同设计、结构优化算法等,推动了桥梁工程实践的进步。
4. 提高工程质量和效率通过Midas Civil的应用,桥梁工程的设计质量和施工效率得到了有效提升,有力支撑了工程质量和进度的保障。
四、Midas Civil在桥梁工程中的应用案例1. 桥梁工程A案例介绍Midas Civil在桥梁工程A中的应用情况,包括具体的建模分析过程、工程效果和成果展示等。
单线铁路下承式栓焊支钢桁梁桥空间分析计算目录第一章计算资料 (1)第一节基本资料 (1)第二节计算内容 (1)第二章桁架梁桥空间模型 (2)第一节调整后的构件截面尺寸 (2)第二节空间模型 (3)第三章恒载和活载作用下竖向变形 (3)第一节恒载作用下的竖向变形 (4)第二节活载作用下的竖向变形 (4)第四章主力和各项附力单独作用下的受力 (5)第一节主力单独作用下的受力 (5)第二节横风荷载单独作用下的受力 (8)第三节制动力单独作用下的受力 (12)第五章主力和各项附力组合作用下的受力...........................................................13第一节主力和横向附力组合作用下的受力 (13)第二节主力和纵向附力组合作用下的受力 (17)第六章自振特性计算.............................................................................................19第一节一阶振型计算 (19)第二节二阶振型计算 (20)第三节三阶振型计算 (20)第四节四阶振型计算 (21)第五节五阶振型计算........................................................................................22第七章总结...........................................................................................................22第一章计算资料第一节基本资料1、设计规范:铁路桥涵设计基本规范(TB10002D1-2005),铁路桥梁钢结构设计规范(TB10002D2-2005)。
2、结构轮廓尺寸:计算跨度 L= 106.5m,钢梁分10个节间,节间长度d=L/10=10.65 m,主桁高度 H=11d/8= 14.64 m,主桁中心距 B=5.75 m,纵梁中心距 b= 2.0m,纵联计算宽度 B0= 5.30 m,采用明桥面,双侧人行道。
3、材料:主桁杆件材料 Q345q,板厚≤40mm,高强度螺栓采用 40B,精致螺栓采用 BL3,支座铸件采用 ZG35Ⅱ,辊轴采用 35 号锻钢。
4、活载等级:中—活荷载。
5、恒载:结构自重根据实际计算,明桥面恒载、横向力、纵向力均按照《铁路桥涵设计基本规范(TB10002D1-2005)》6、连接:工厂采用焊接,工地采用高强度螺栓连接,人行道托架采用精致螺栓,栓径均为 22mm,孔径均为 23mm.高强度螺栓设计预拉力 P=200KN,抗滑移系数μ0=0.45。
第二节计算内容1、全桥建模,汇总各杆件调整后的截面。
2、计算恒载、活载作用下竖向变形(图示和数值说明)。
3、计算主力、各项附加力单独作用的构件轴力、弯矩、轴向应力、弯曲应力、组合应力、支座反力(图示和数值说明)。
4、根据规范要求计算主力和各项附加力组合作用下的构件轴力、弯矩、轴向应力、弯曲应力、组合应力、支座反力(图示和数值说明)。
5、计算结构前 5 阶自振模态。
第二章桁架梁桥空间模型第一节调整后的构件截面尺寸采用如下构件截面建立桁架梁桥空间模型。
表 2-1 桁架梁桥构件截面特征值表(单位 m)杆名类截面形 H Btw TftB2tf2c下弦1 E0E2 用 H型截 0.010.0120.460.460.460.0120.460.024 0.460.460.018 E2E4 0.024下弦用2 H型截0.460.024用 H型截3 0.460.0240.46下弦 E4E5 0.0240.460.460.4640.0240.018 A1A3 上弦用0.024 H型截0.46上弦 A3A5 用 0.036H型截 0.460.4650.0360.0240.6H型截 0.460.01860.60.024 用0.024 E0A1 斜0.010.4670.46型截用 0.016H斜 A1E2 0.460.0160.460.0120.46 E2A3 0.02斜0.020.46用 8H型截0.460.0160.460.460.01型截9用0.016斜 A3E4 H0.0110用0.460.0160.46 0.460.016 H E4A5 斜型截0.010.0120.260.26 0.46 竖0.01211型截用 H0.24 横用H0.024型截 0.0121.290.240.024120.240.0161.290.24纵 0.01型截用13 0.016H0.01下平纵联斜用14 0.012H型截* 0.2130.180.180.012制动撑 0.012用 0.01H型截0.0120.18* 150.2130.18用槽桥门架楣0.10.01160.01 0.250.010.10.1 17 横联上横撑(端0.25) 用户槽钢 0.01 0.01 0.01 0.118 横联上横撑(中 ) 用户0.01 0.01 0.18 0.01H 型截面 0.25 0.1819 横联楣杆 0.01 用户双角钢截面 0.01 0.08 0.125 0.010.18 0.01 上平纵联斜杆20 用户 0.01 H 型截面 0.25 0.18 0.01* 21 用户0.01 0.1 0.1 0.01 角钢纵联间水平斜杆 22纵联间横向连接 0.010.090.010.09角钢用户 *第二节空间模型建立后的空间模型如下图所示:提取研究的主桁杆件编号如下图所示:主桁杆件各构件特征值如下图所示:主桁杆件各构件特征值如下图所示:第三章恒载和活载作用下竖向变形第一节恒载作用下的竖向变形恒载作用下的变形形状如下图所示,最大竖向位移在跨中处,为37.5mm。
支座处竖向位移最小,为零。
活载作用下的竖向变形第二节,活载作用下,桁梁的竖向变形如下图所示。
最大值也发生在跨中,为92mm TB10002D1-2005据《铁路桥涵设计基本规范》规定可知,简支钢桁梁在列车静,故本钢桁梁桥满足容许挠度L/900=109.9mm活载作用下的竖向容许挠度值为要求。
第四章主力和各项附力单独作用下的受力第一节主力单独作用下的受力由《铁路桥涵基本规范TB10002D1-2005》可知,主力包括桥梁恒载、列车静活载和横向摇摆力,横向附力主要是横向风力,纵向附力主要是制动力(牵引力)。
4.1.1主力作用下的轴力活载加载系数未考虑活载均衡发展系数,主力作用作用下主桁杆件的最大和最小轴力如下图由此可知,主桁杆件最大轴力为E4E5杆4170KN,最小轴力为A3'A5'杆-5121KN。
4.1.2 主力作用下的轴向应力主力作用下主桁杆件的最大和最小轴向应力如下图:由图可知,主力作用下主桁的最大轴向应力为E2‘E4'杆 214MPa,最小轴向应力为A3A5杆 -120MPa。
4.1.3 主力作用下的弯矩主力作用下的最大和最小弯矩如图所示:由此可知,主桁杆件最大弯矩为 A1'A3'杆 45KN·m,最小轴力为A1'A3'杆-45 KN·m。
4.1.4 主力作用下的弯曲应力主力作用下主桁杆件的最大和最小弯曲应力如下图:由图可知,主力作用下主桁的最大轴向应力 E0'E2'杆 69MPa,最小轴向应力。
-69MPa杆 '0E2' E为4.1.5 主力作用下的组合应力主力作用下主桁杆件的最大和最小组合应力如下图:由图可知,主力作用下主桁的最大组合应力 E2E4 杆260MPa,最小轴向应力为 A1A3杆-155MPa。
4.1.6 主力作用下的支座反力主力作用下支座的最大和最小反力如下图(单位:KN):由图可知,在主力作用下,支座竖向反力最大为 3189KN,最小为 672KN。
由《铁路桥梁钢结构设计规范 TB10002D2-2005》,钢材 Q345q 的轴向应力容许值为 200MPa,弯曲应力容许值为 210MPa,以上应力均满足规范要求。
第二节横风荷载单独作用下的受力4.2.1 横风荷载作用下的轴力考虑横风荷载时,要区分桥上有车情况和无车情况。
当桥上有车通过时,横向风力作用面积大,对结构受力的影响也就更大。
因此,根据规范,分别计算无车横风荷载和有车横风荷载作用下的结构受力。
无车横风荷载作用下的轴力如下图所示,最大轴力为 E0E2 杆371KN,最小轴力为E4'E5'杆-300KN。
有车横风荷载作用下的轴力如下图所示,最大轴力为 E0E2 杆430KN,最小轴力为 E4'E5'杆—394KN。
4.2.2 横风荷载作用下的弯矩无车横风荷载作用下的轴力如下图所示,最大弯矩为 E0A1杆 124KN·m,最小弯矩为 E0A1杆-89KN·m。
有车横风荷载作用下的轴力如下图所示,最大弯矩为 E0A1 杆 103KN·m,最小弯矩为 E0A1杆-105KN·m。
4.2.3 横风荷载作用下的轴向应力无车横风荷载作用下的轴向应力如下图所示,最大轴向应力为 E0E2 杆24MPa,最小轴向应力为 E2'E4'杆-18MPa。
有车横风荷载作用下的轴向应力如下图所示,最大轴向应力为 E0E2 杆28MPa,最小轴向应力为 E2'E42 杆-25MPa。
4.2.4 横风荷载作用下的弯曲应力无车横风荷载作用下的弯曲应力如下图所示,最大弯曲应力为 E0A1 杆19MPa,最小弯曲应力为 E0A1杆-20MPa。
有车横风荷载作用下的弯曲应力如下图所示,最大弯曲应力为 E0A1 杆16MPa,最小弯曲应力为 E0A1杆-16MPa。
4.2.5 横风荷载作用下的组合应力无车横风荷载作用下的组合应力如下图所示,最大组合应力为 E0E2 杆43MPa,最小组合应力为E1A0 杆-42MPa。
有车横风荷载作用下的组合应力如下图所示,最大组合应力为 E0E2 杆44MPa,最小组合应力为 E1A1 杆-34MPa。
4.2.6 横风荷载作用下的支座反力无车横风荷载作用下的支座反力如下图所示(单位:KN)有车横风荷载作用下的支座反力如下图所示(单位:KN)4.2.7 横风荷载作用下的桥门架效应上平纵联所受的横向力是经由两端的桥门架传至下弦节点,使端斜杆和下弦杆产生附加内力,端斜杆受弯变形如图所示。
(此图为无车横风荷载作用)第三节制动力单独作用下的受力4.3.1 制动力作用下的轴力制动力作用下的轴力如下图所示,最大轴力为 E0E2杆 188KN,最小轴力为E0A1杆-4KN。