midas抗震設(shè)計反應(yīng)譜分析

反應(yīng)譜分析北京邁達斯技術(shù)有限公司目錄TOC\h\z\t"3??????,3,1???,1,2???,2"簡要 1設(shè)定操作環(huán)境及定義材料和截面 2定義材料 2定義截面 3建立結(jié)構(gòu)模型 4主梁及橫向聯(lián)系梁模型 4輸入橫向聯(lián)系梁 5輸入橋墩 5剛性連接 7建立橋墩和系梁 9輸入邊界條件 10輸入支座的邊界條件 10剛性連接 11輸入橫向聯(lián)系梁的梁端剛域 12輸入橋臺的邊界條件 13輸入二期恒載 14輸入質(zhì)量 15輸入反應(yīng)譜數(shù)據(jù) 17輸入反應(yīng)譜函數(shù) 17輸入反應(yīng)譜荷載工況 18運行結(jié)構(gòu)分析 19查看結(jié)果 20荷載組合 20查看振型形狀和頻率 21查看橋墩的支座反力 24簡要本例題介紹使用MIDAS/CIVIL的反應(yīng)譜分析功能來進行抗震設(shè)計的方法。例題模型使用的是簡化了的鋼箱型橋梁模型，由主梁、橫向聯(lián)系梁和橋墩構(gòu)成。橋臺部分由于剛度很大，不另外建立模型只輸入邊界條件；基礎(chǔ)部分假設(shè)完全固定，也只按邊界條件來定義。下面是橋梁的一些基本數(shù)據(jù)?？鐝剑?5m+50m+45m=140m橋?qū)挘?1.4m主梁形式：鋼箱梁鋼材：GB(S)Grade3（主梁）混凝土：GB_Civil(RC)30（橋墩）[單位：[單位：mm]圖1.橋梁剖面圖

設(shè)定操作環(huán)境及定義材料和截面開新文件（新項目），以‘Response.mcb’為名保存(保存)。文件/新項目t文件/保存(Response)將單位體系設(shè)定為kN(力),m(長度)。工具/單位體系長度>m;力>kN定義材料分別輸入主梁和橋墩的材料數(shù)據(jù)。模型/材料和截面特性/材料材料號(1);類型>S鋼材規(guī)范>GB(S);數(shù)據(jù)庫>Grade3材料號(2);類型>混凝土規(guī)范>GB-Civil(RC);數(shù)據(jù)庫>30圖2.定義材料

定義截面使用用戶定義來輸入主梁、橫向聯(lián)系梁以及橋墩的截面數(shù)據(jù)。主梁：箱型截面2000×2500×12×16/18橫向聯(lián)系梁：工字型截面1500×300×12×12/12柱帽：實腹長方形截面1.5×1.5橋墩：實腹圓形截面1.5主梁與橋墩連接的支座部分使用彈性連接(ElasticLink)來模擬。模型/材料和截面特性/截面數(shù)據(jù)庫/用戶名稱(Girder);截面形狀>箱型截面;用戶偏心>中-中心H(2);B(2.5);tw(0.012)tf1(0.016);C(2.3);tf2(0.018)名稱(Cross);截面形狀>工型截面;輸入截面尺寸時，若只輸入tf1，不輸入tf2，則輸入截面尺寸時，若只輸入tf1，不輸入tf2，則tf2與tf1相同。偏心>中-中心H(1.5);B(0.3);tw(0.012);tf1(0.012)名稱(Coping);截面形狀>實腹長方形截面偏心>中-中心用戶;H(1.5);B(1.5)名稱(Column);截面形狀>實腹圓形截面用戶;D(1.5)圖3.定義截面

建立結(jié)構(gòu)模型主梁及橫向聯(lián)系梁模型使用建立節(jié)點建立節(jié)點后，通過擴展單元功能將節(jié)點按28@5m擴展成梁單元來建立主梁。頂面,捕捉節(jié)點(開),捕捉單元(開)自動對齊(開)模型/節(jié)點/建立節(jié)點坐標(0,0,0)復制>復制次數(shù)(1);距離(0,7.7,0)模型/單元/擴展單元全選擴展類型>節(jié)點線單元單元屬性>單元類型>梁單元材料>1:Grade3;截面>1:Girder生成形式>復制和移動復制和移動>等間距dx,dy,dz(5,0,0);復制次數(shù)(28)圖4.輸入主梁

輸入橫向聯(lián)系梁在主梁起點處使用建立單元功能連接兩個節(jié)點建立一個橫向聯(lián)系梁后，可通過將該梁按縱橋方向復制來建立剩余橫向聯(lián)系梁。節(jié)點號(開)模型/單元/建立單元單元類型>一般梁/變截面梁材料>1:Grade3;截面>2:Cross;BetaAngle(0)節(jié)點連接(1,2)模型/單元/復制和移動選擇最新建立的個體形式>復制;復制和移動>等間距dx,dy,dz(5,0,0);復制次數(shù)(28)圖5.輸入橫向聯(lián)系梁輸入橋墩如圖6所示，在橋墩的位置建立模型后，通過剛性連接(RigidLink)來模擬實際結(jié)構(gòu)。橋墩的剖面如圖7所示。[[單位:m]0.750.750.201.250.750.750.201.25剛性連接剛性連接彈性連接剛性連接彈性連接剛性連接剛性連接剛性連接圖6.橋墩和上部結(jié)構(gòu)連接示意圖[單位:m][單位:m]側(cè)面立面1.52.02.011.72@3.85=7.71.52.02.011.72@3.85=7.71.51.51.51.57.07.0圖7.橋墩模型

剛性連接選擇主梁支座處的節(jié)點，將其向z軸方向復制，生成要進行剛性連接的節(jié)點。(參考圖6)顯示邊界>一般支承(開)多邊形選擇(單元:中跨中的單元)激活標準視圖,節(jié)點號(開)模型/節(jié)點/復制和移動單選(Nodes:19,20,39,40)形式>復制;復制和移動>任意間距方向>z;間距(-1.25,-0.2,-0.75)圖8.復制節(jié)點

在要建立橋墩和系梁的位置生成節(jié)點。模型/節(jié)點/分割節(jié)點間距分割>等間距>分割數(shù)量(2)分割的節(jié)點號(67,68);(69,70)模型/節(jié)點/復制和移動單選(節(jié)點:71,72)形式>復制;復制和移動>任意間距方向>y;間距(11.7/2,-11.7)前次選擇方向>z;間距-0.75,7@-1)圖9.輸入橋墩的節(jié)點

建立橋墩和系梁使用建立單元功能建立橋墩和系梁。(參考圖7)模型/單元/建立單元單元類型>一般梁/變截面梁材料>2:30;截面>3:CopingBetaAngle(0);交叉分割>節(jié)點(開)(圖10的eq\o\ac(○,1))節(jié)點連接(73,75)節(jié)點連接(74,76)材料>2:30;截面>4:ColumnBetaAngle(0);交叉分割>節(jié)點(開)節(jié)點連接(77,91)節(jié)點連接(78,92)①①圖10.建立系梁和橋墩

輸入邊界條件輸入支座的邊界條件使用ZoomWindow放大系梁的連接部分，并使用彈性連接功能輸入支座的邊界條件。窗口縮放(放大第一個橋墩的系梁部分)模型/邊界條件/彈性連接選擇>添加/替換;連接類型>一般類型彈性連接各方向彈簧的剛度需按單元坐標系輸入。自由方向輸入為“0”,固定方向輸入為“彈性連接各方向彈簧的剛度需按單元坐標系輸入。自由方向輸入為“0”,固定方向輸入為“1e11”以保證其剛性運動。SRx(0);SRy(0);SRz(0)兩點(59,63)SDx(1e11);SDy(0);SDz(1e11)SRx(0);SRy(0);SRz(0)兩點(60,64)對齊,窗口縮放(放大第二個橋墩的系梁部分)SDx(1e11);SDy(1e11);SDz(0)SRx(0);SRy(0);SRz(0)兩點(61,65)SDx(1e11);SDy(0);SDz(0)SRx(0);SRy(0);SRz(0)兩點(62,66)圖11.只激活連接部分的單元剛性連接將在實際位置建立的主梁和支座、支座和橋墩分別使用剛性連接連接起來。（參考圖6）對齊,窗口縮放(放大第一個橋墩的系梁部分)模型/邊界條件/剛性連接單選(節(jié)點:60)主節(jié)點號(20)已輸入的剛性連接可進行復制。復制剛性連接(開)>方向>x;間距(50)已輸入的剛性連接可進行復制。類型>剛體單選(節(jié)點:59)主節(jié)點號(19)單選(節(jié)點:68)主節(jié)點號(64)單選(節(jié)點:67)主節(jié)點號(63)單選(節(jié)點:77)主節(jié)點號(71)圖12.主梁和支座及橋墩間的剛性連接

輸入橫向聯(lián)系梁的梁端剛域由于建模時所有的單元是以中心軸為準相互連接的，故會有如圖15所示的主梁和橫向聯(lián)系梁間由于主梁的梁寬導致的重復部分出現(xiàn)。對此可使用梁端剛域功能通過輸入剛域長度使程序在計算剛度時將該部分的影響排除。輸入梁端剛域長度的方法有整體坐標系和單元坐標系兩種類型。若選擇整體坐標系類型，則對于所輸入的剛域長度不考慮荷載，只針對剩余的單元長度計算剛度和自重。相反選擇單元坐標系的話，只在計算剛度時排除輸入的剛域長度，而在計算自重和施加荷載時則將該部分包含在內(nèi)。（參考在線幫助手冊）這里使用單元坐標系來輸入剛域長度。此時由于需在梁單元的i、j端輸入軸向的剛域長度，故需事先確認梁單元的單元坐標系方向。左面,隱藏(開)模型/邊界條件/梁端剛域交叉線選擇(單元:橫向聯(lián)系梁)選擇>添加/替換;梁端部剛域長度>類型>單元坐標系RGDi(2.3/2);RGDj(2.3/2)①①①①j端j端i端圖13.輸入橫向聯(lián)系梁的剛域長度

輸入橋臺的邊界條件本例題主梁與橋墩系梁的支座部分使用彈性連接和剛性連接功能來模擬。橋臺的邊界條件如圖14所示?；A(chǔ)則假設(shè)其完全固定，故約束所有自由度。橋臺橋臺45m50m45m雙向自由45m50m45m雙向自由單向自由固定圖14.橋臺的約束條件隱藏(關(guān))，標準視圖，全部激活模型/邊界條件/一般支承單選(節(jié)點:1,57)選擇>添加;支承條件類型>Dy,Dz(開)單選(節(jié)點:2,58)選擇>添加;支承條件類型>Dz(開)單選(節(jié)點:91,92)選擇>添加;支承條件類型>D-All(開),R-All(開)使用查詢>使用查詢>查詢節(jié)點功能(圖12的①)可在信息窗口查詢相應(yīng)節(jié)點的各種輸入情況，并可非常容易地查看兩個節(jié)點間的距離。①①固定端固定端圖15.輸入邊界條件

輸入二期恒載首先定義二期恒載的靜力荷載工況。荷載/靜力荷載工況名稱(DL);類型>恒荷載圖16.輸入靜力荷載工況假設(shè)二期恒載為10kN/m大小的均布荷載，使用梁單元荷載功能輸入。左面荷載/梁單元荷載窗口選擇(單元:主梁，圖17的eq\o\ac(○,1))荷載工況名稱>DL;選擇>添加荷載類型>均布荷載方向>整體坐標系Z;投影>否數(shù)值>相對值;x1(0);x2(1);w(-10)①①①①圖17.輸入主梁二期恒載

輸入質(zhì)量由于在進行反應(yīng)譜分析之前需先進行特征值分析，故輸入進行特征值分析所需的結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。在MIDAS/Civil中輸入質(zhì)量有兩種類型。一個是將所建結(jié)構(gòu)模型的自重轉(zhuǎn)換為質(zhì)量，還有一個是將輸入的其它恒荷載（鋪裝及護欄荷載等）轉(zhuǎn)換為質(zhì)量。對于結(jié)構(gòu)的自重不需另行輸入，即可在模型>結(jié)構(gòu)類型對話框中完成轉(zhuǎn)換。而二期荷載一般是以外部荷載(梁單元荷載、樓面荷載、壓力荷載、節(jié)點荷載等)的形式輸入的，可使用模型>質(zhì)量>荷載轉(zhuǎn)換為質(zhì)量功能來轉(zhuǎn)換。本例題也使用上述兩種方法來輸入質(zhì)量。首先將所輸入的二期荷載（梁單元荷載）轉(zhuǎn)換為質(zhì)量。模型/質(zhì)量/將荷載轉(zhuǎn)換成質(zhì)量質(zhì)量方向>X,Y,Z轉(zhuǎn)換的荷載種類>梁單元荷載(開)重力加速度(9.806);荷載工況>DL組合值系數(shù)(1);添加圖18.將梁單元荷載轉(zhuǎn)換為質(zhì)量

下面將單元的自重轉(zhuǎn)換為質(zhì)量。模型/結(jié)構(gòu)類型將結(jié)構(gòu)的自重轉(zhuǎn)換為質(zhì)量轉(zhuǎn)換到X,Y,Z圖19.將結(jié)構(gòu)的自重自動轉(zhuǎn)換為質(zhì)量質(zhì)量輸入結(jié)束后，可使用查詢>質(zhì)量統(tǒng)計表格功能確認質(zhì)量輸入得是否正確。表格中荷載轉(zhuǎn)化為質(zhì)量是指被轉(zhuǎn)換成質(zhì)量的外部荷載，結(jié)構(gòu)質(zhì)量指的是被轉(zhuǎn)換的自重。在表格下端的合計（圖20的eq\o\ac(○,1)）里的數(shù)值為被轉(zhuǎn)換的所有質(zhì)量的合計。查詢/質(zhì)量統(tǒng)計表格①①圖20.質(zhì)量統(tǒng)計表格

輸入反應(yīng)譜數(shù)據(jù)輸入反應(yīng)譜函數(shù)進行抗震計算，這里使用振型分解反應(yīng)譜法。輸入地震荷載所需的各項參數(shù)如下。基本烈度：7場地類別：I重要性修正系數(shù)：1.0綜合影響系數(shù)：0.20最大周期：10秒如圖21，將以上參數(shù)輸入后就可自動得到公路工程抗震設(shè)計規(guī)范(JTJ004-89)的地震影響系數(shù)曲線。荷載/反應(yīng)譜分析數(shù)據(jù)/反應(yīng)譜函數(shù)>添加設(shè)計反應(yīng)譜;設(shè)計反應(yīng)譜>China(JTJ004-89)反應(yīng)譜函數(shù)中輸入的最大周期必須包含特征值分析所計算出的最大、最小周期的范圍?；玖叶?gt;7反應(yīng)譜函數(shù)中輸入的最大周期必須包含特征值分析所計算出的最大、最小周期的范圍。場地類別>Ⅰ重要性修正系數(shù)>1.0綜合影響系數(shù)>0.20最大周期(10)圖21.輸入反應(yīng)譜函數(shù)

輸入反應(yīng)譜荷載工況輸入反應(yīng)譜函數(shù)后，按橋梁縱向(整體坐標系X方向)和側(cè)向(整體坐標系Y方向)分別定義反應(yīng)譜荷載工況。荷載/反應(yīng)譜函數(shù)/反應(yīng)譜荷載工況荷載工況名稱(X-dir);函數(shù)名稱>CH-JTJ004-89方向>X-Y;地震角度(0)地震荷載的方向與X-Y平面平行，則選擇‘地震荷載的方向與X-Y平面平行，則選擇‘X-Y’方向。操作>添加地震角度是指地震荷載的方向與整體坐標系X軸的夾角，角度的符號對于Z軸遵循右手法則。荷載工況名稱(Y-dir);函數(shù)名稱地震角度是指地震荷載的方向與整體坐標系X軸的夾角，角度的符號對于Z軸遵循右手法則。方向>X-Y;地震角度(90)放大系數(shù)(1);操作>添加①①②②圖22.輸入反應(yīng)譜荷載工況

下面定義進行特征值分析和反應(yīng)譜分析時的分析方法。特征值分析控制(圖22的eq\o\ac(○,1))頻率數(shù)量(25)反應(yīng)譜分析控制(圖22的eq\o\ac(○,2))振型組合方法>SRSS如果分析后振型參與質(zhì)量達不到規(guī)范所規(guī)定的如果分析后振型參與質(zhì)量達不到規(guī)范所規(guī)定的90%，則需適當增加頻率數(shù)量重新進行分析。圖23.特征值分析控制對話框選擇振型組合方法(SRSS,SquareRoot-oftheSumoftheSqua-res)選擇振型組合方法(SRSS,SquareRoot-oftheSumoftheSqua-res)若選擇若選擇考慮振型的正負號，則在對各振型的結(jié)果進行組合時會考慮正負號，并需選擇符號的考慮方式，詳見在線幫助手冊。圖24.反應(yīng)譜分析控制對話框運行結(jié)構(gòu)分析建立模型并所有參數(shù)后，即可運行結(jié)構(gòu)分析。分析/運行分析

查看結(jié)果荷載組合結(jié)構(gòu)分析結(jié)束后，對于分析結(jié)果進行線性組合，并取組合結(jié)果中的絕對值最大值(ABS)。對于橋梁縱向和側(cè)向分別按以下方法進行荷載組合，來查看支座的水平方向反力。荷載組合1(LCB1):1.0|X-dir|+0.3|Y-dir|荷載組合2(LCB2):0.3|X-dir|+1.0|Y-dir|結(jié)果/荷載組合激活(開);名稱(LCB1);類型>ABS荷載工況>X-dir(RS);系數(shù)(1)荷載工況>Y-dir(RS);系數(shù)(0.3)激活(開);名稱(LCB2);類型>ABS荷載工況>X-dir(RS);系數(shù)(0.3)荷載工況>Y-dir(R