midas用戶-技術(shù)正裝分析

概要橋梁基本數(shù)據(jù)荷載設(shè)定建模環(huán)境定義材料和截面特性值成橋階段分析建立模型建立加勁梁模型建立主塔建立建立主塔支座輸入邊界條件索初拉力計算定義荷載工況輸入荷載運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析建立荷載組合計算未知荷載系數(shù)查看成橋階段分析結(jié)果查看變形形狀正裝施工階段分析正裝施工階段分析正裝施工階段分析正裝分析模型定義施工階段定義結(jié)構(gòu)組定義邊界組定義荷載組定義施工階段施工階段分析控制數(shù)據(jù)運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析查看施工階段分析結(jié)果查看變形形狀查看彎矩查看軸力查看計算未閉合配合力時使用的節(jié)點位移和內(nèi)力值成橋階段分析和正裝分析結(jié)果比較斜拉橋是塔、和加勁梁三種基本結(jié)構(gòu)組成的纜索承重結(jié)構(gòu)體系，橋形美觀，且根據(jù)所選的索塔形式以及的布置能夠形成多種多樣的結(jié)構(gòu)形式，容易與周邊環(huán)境融合，一般進(jìn)行斜拉橋分析時首先通過倒拆分析計算初張拉力，然后進(jìn)行正裝施工階段分析。在本例題將介紹建立斜拉橋模型的方法、計算初拉力的方法、施工階段分析方法、采用未閉合配合力功能利用成橋階段分析張力進(jìn)行正裝分析的方法。本例題中的橋梁模型為三跨連續(xù)斜拉橋（如圖1），主跨110m、邊跨跨經(jīng)為40m。1.使用MIDAS/Civil

橋梁基本橋梁形 三跨連續(xù)斜拉橋梁跨 40.0m+110.0m+40.0m=190.0橋梁高 主塔下部:20m，主塔上部:2.分分8010設(shè)定建模文件 新項文件 保存(cable單位長度＞m；力＞tonf3.定義材料和截面特性輸入加勁梁、主塔下部、主塔上部、的材料特性值。在材料和截面框中選定義多種使用適用按鈕會更方

模型/材料和截面特性/材(2.1e7);泊松比容重(7.85)表1.號項彈性模泊松容1加勁2主塔下3主塔上44.模型/材料和截面特性/截(1)截面特性值>面積(0.8)號項截面形面號項截面形面1加勁實腹長方2主塔下實腹長方3主塔上實腹長方4實腹圓圖5.定義截面特性值首先建立斜拉橋的成橋階段二維模型，利用包含索力優(yōu)化功能的未知荷載系數(shù)功能計算初拉力。斜拉橋成橋階段模型參見圖66.建立模首先建立成橋階段分析模型，待成橋階段分析結(jié)束后另存為其它名稱做施工階段分析。建立模建立加勁梁模首先用建立節(jié)點功能建立節(jié)點后使用擴(kuò)展單元功能生成9@10+2@5+9正面正面捕捉節(jié)點(開捕捉點柵格(開自動對齊(開 節(jié)點號(開模型/節(jié)點 建立節(jié)坐標(biāo)(-95,0,0)模型/單元/擴(kuò)展單元全選材料>1:加勁梁;截面>1生成模式>和移動>x間距>9@10,2@5,9@107.建立主在主塔下部利用建立節(jié)點功能建立節(jié)點后，利用擴(kuò)展功能建立模型/節(jié)點模型/節(jié)點 建立節(jié)55,0,-20>次數(shù)(1);距離(110,0,0)模型/單元/擴(kuò)展單窗口選擇8的①；節(jié)點22，23)材料>2:主塔下部;截面>2生成模式>和移動①選擇節(jié)點22,①選擇節(jié)點22,8.選擇節(jié)點后利用擴(kuò)展功能建立加勁梁上部梁單元（10m+5m+3@10m）模型/單元/擴(kuò)展單窗口選擇9的①；節(jié)點26，27)材料>3:主塔上部;截面>3生成模式>和移動>z間距>15,3@10①①①①選擇節(jié)點26,9.建立利用建立單元功能建 單元顯示單元>單元坐標(biāo)軸(開)模型/單元/建立單材料>4:;截面>4:;Beta角(0節(jié)點連接(34,1節(jié)點連接(34,3節(jié)點連接(34,7節(jié)點連接(34,935,1335,15節(jié)點連接(35,193521)10.彈性連接單元是把兩個節(jié)點按用戶所需要的剛度連接而形成的計算單元。彈性度值和3個旋轉(zhuǎn)剛度性連接單元的單元坐彈性連接單元軸向剛度輸入單位長度所施加的力，旋轉(zhuǎn)剛度輸入單位轉(zhuǎn)角所施輸入剪切型彈性支①①

建立主塔使用彈性連接(ElasticLink)建立主塔上的支座。SDx:500000tonf/m,SDy tonf/m,SDz:1000窗口縮放(圖21的①);連接類型>一般類型SDx(tonf/m)(500000);SDy(tonf/m) );SDz(tonf/m)到端點I的距離SDy(1)SDz1)Beta角>(0)2點2點(27,17)11.輸入邊界主塔下端:固定端(Dx,Dy,Dz,Rx,Ry,Dy,DzRx,自動對齊窗口選擇12的①；節(jié)點22,23);支承類型>D-ALL,R-ALL窗口選擇12的②；節(jié)點1,21)選項>添加;支承類型>Dy,Dz,Rx,Rz②②②①①圖12.索初拉力斜拉橋是多次超靜定結(jié)構(gòu)體系，所以計算初拉力需要多次的反復(fù)計算。另外，對于每跟的張力并不是只有一個解，對同一個斜拉橋不同的設(shè)計者可能選擇不同的MIDAS/Civil的未知荷載系數(shù)功能使用了索力優(yōu)化法則，可以計算出特定約束條件的最佳荷載系數(shù)，在計算斜拉橋初拉力非常有效。使用未知荷載系 功能計算斜拉橋初拉力的計算步驟如表3步驟 建立斜拉橋模步驟2.步驟 建立斜拉橋模步驟2.定義主梁恒荷載 步驟 輸入恒荷載和單位荷步驟 建立恒荷載和單位荷載的荷載組步驟 步驟 查看分析結(jié)果以及索初拉表3.初拉力計算步驟流程初始平衡狀態(tài)分為了使斜拉橋結(jié)構(gòu)在恒載作用下垂度、加勁梁的彎矩、錨固點坐標(biāo)、張力、主塔坐標(biāo)達(dá)到設(shè)計期望值，通過初始平衡狀態(tài)分析計算初始節(jié)點坐標(biāo)、變形前長最小狀態(tài)。對于斜拉橋分析，初始平衡狀態(tài)分析非常重要,且初始平衡狀態(tài)分析能夠計算出變形前長度、追蹤張力、加勁梁和主塔的預(yù)拱度、加勁梁的彎矩圖等設(shè)計參數(shù)。斜拉橋的特殊結(jié)構(gòu)體系決定了主塔和加勁梁上將產(chǎn)生很大的軸力，這些軸力和的張力決定結(jié)構(gòu)的變形形狀。為了確定的初始張力，順橋向的變形和的張力要反映到結(jié)構(gòu)分析計算中。但斜拉橋是多次超靜定結(jié)構(gòu)體系，計算初拉力需要多次的反復(fù)計算，所以計算出滿足初始狀態(tài)的施工控制張力不是簡單的事情。另外，對于每跟的張力并不是只有一個解，對同一個斜拉橋不同的設(shè)計者可能計算出不同的初拉力。利用MIDAS/Civil的未知荷載系數(shù)功能計算初拉給斜拉橋的施加初拉力，使加勁梁產(chǎn)生的彎矩趨于最小，用這種方法來設(shè)計出更非常。件的最佳荷載系數(shù)，利用這些荷載系數(shù)計算初拉力。③最終索力不集中在幾根，而是適當(dāng)分布在每根上定義荷載為了計算恒載引起的初拉力，定義自重、二期荷載、單位初拉力等荷載工使用MCT命令窗口輸入荷載工況更

荷載靜力荷載工名稱自重類型恒荷載說明(自重)明(二期荷載)名稱(1);類型>用戶定義的荷載說明(1-單位初拉力)名稱(4);類型>用戶自定義荷載說明(4-單位初拉力)載支座強(qiáng)制位移);類型>用戶自定義荷載說明(邊跨支座強(qiáng)制位移)輸入名稱(1)至名稱(4)的荷載工況13.輸入荷為了計算初拉力輸入的單位荷載。對齊自自重系數(shù)>Z(-1)14.使用梁單元荷載功能輸入防撞墻、橋面鋪裝荷載，荷載大小為3.0tonf/m荷載/梁單元荷載（單元窗口選擇151～23)荷載類型>均布荷 ;方向>整體坐標(biāo)系x1(0)x2(1)W3)二期荷載：二期荷載：30tonf/①15.預(yù)應(yīng)初拉力荷交叉線選擇1633,40)荷載工況名稱>1;荷載組名稱>默認(rèn)選項>添加;初拉力(1)?荷載工況名稱>4;荷載組名稱>默認(rèn);初拉力(1)①①①①圖16.輸入的單位初拉荷載工單元荷荷載工單元荷載工單元133,335,234,436,圖17.已輸入的單位初拉利用支座強(qiáng)制位移功能輸入邊跨支座的支座強(qiáng)制位移荷

豎向位移:0.01荷載支座強(qiáng)制位移窗口選擇181,21)位移>Dz(0.01)①①①①18.運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析/運(yùn)行分析建立荷載荷載荷載工況>自重(ST) ;分項系數(shù)(1.0)荷載工況>二期荷載(ST) ;分項系數(shù)(1.0)荷載工況>1(ST) ;分項系數(shù)(1.0)荷載工況>2(ST) ;分項系數(shù)(1.0)荷載工況>3(ST) ;分項系數(shù)(1.0)荷載工況>4(ST) ;分項系數(shù)(1.0)荷載工況>支座強(qiáng)制位移(ST);分項系數(shù)(1.0)19.計算未知荷載系在未知荷載系數(shù)框輸入荷載工況、約束條件、構(gòu)成目標(biāo)函數(shù)的方法等結(jié)果未知荷載系未知荷載系數(shù)組>項目名稱(未知荷載系數(shù));荷載組合>LCB載工況>1(開)荷載工況>2(開荷載工況>3(開荷載工況>4(開圖20.未知荷載系數(shù)詳細(xì)在約束條件中輸入主塔的水平方向位移約束條件和控制加勁梁彎矩的約束條本例題將主塔水平位移和主梁彎矩作為約束條件。因分析模型是對稱結(jié)構(gòu)所以

節(jié)點號(34)位移>數(shù)值(0)約束條件 約束名稱(單元單元號(5)I-端內(nèi)力>My數(shù)值(-300)約束條件 約束名稱(單元單元號(6)J-端內(nèi)力>My數(shù)值(-200)約束條件 約束名稱(單元單元號(8)J-端內(nèi)力>My數(shù)值(-400)可以使用MCT命令窗口方便地輸入計算未知荷載系數(shù)的約束條件。使用方法參照“斜拉橋成橋階段圖21.約束條件 關(guān)于未知荷載系數(shù)在未知荷載系數(shù)結(jié) 框中查看約束條件和相應(yīng)的未知荷載系數(shù)。計算的詳細(xì)說明參節(jié) 未知荷載系數(shù)組 ①②圖22為使用未知荷載系數(shù)功能計算的未知荷 ①②點擊生成荷載組合可自動生成未知荷點擊生成Excel文件按鈕，導(dǎo)出Excel22.利用生成荷載組合(圖22的①)，自動生成使用未知荷載系數(shù)的荷載組合，查看新的荷載組合的分析結(jié)果是否滿足約束條件。23.LCB2荷載24.查看變形可以調(diào)整變形顯

結(jié)果/位移/位移形CB:LCB位移>顯示類變形開開)變形>變形圖的比例(0.5)窗口縮放25.段分析(Forwardysis)。通過正裝施工階段分析驗算施工中產(chǎn)生的應(yīng)力、檢查施工順斜拉橋正裝施工階段分析較的部分是如何計算出的施工控制張力。MIDAS/Civil可以利用未閉合配合力（LackofFitForce）功能，準(zhǔn)確計算出初拉26(1)未閉合配合力的計利用兩端的位移，求變形前長度（L）與變形后長度（L’）之差。根據(jù)差值求出相應(yīng)的附加初拉力(ΔT)。把求出的附加初拉力(ΔT)和初始平衡狀態(tài)分析時計算(ui,(ui,(uj,L'-LL=VbCos?T=EALTf=Ti+2728定義正裝施工階利用初始平衡狀態(tài)分析計算得出的初拉力，直接進(jìn)行了正裝施工階段分析。只5. 備注Stage主塔、主塔和加勁梁的臨時連Stage邊跨施工、支架、邊跨支考慮未閉配合Stage施加掛籃1荷Stage拆除施工支架、生成(單元考慮未閉配合Stage生成加勁梁構(gòu)件(單元6,714,Stage生成(單元35,考慮未閉配合Stage拆除掛籃1荷載施加掛籃2荷Stage7-生成(單元33,考慮未閉配合Stage生成加勁梁(單元8,912,Stage生成(單元36,考慮未閉配合Stage拆除掛籃2荷載施加掛籃3荷Stage拆除掛籃Stage11-生成10,考慮未閉配合Stage主塔與加勁梁連接體系轉(zhuǎn)換，施加支座強(qiáng)制位移荷剛體連接彈性連Stage二期荷載、成橋階正裝施工階段分1173529.另存為cablestayedforward正裝分析位初拉力（1~4）。荷載荷載組合列表>名稱>刪除LCB1,LCB2荷載靜力荷載工名稱 1)~名稱(4)名稱(初拉力);類型>用戶自定義荷載說明(正裝分析初拉力)圖30.初拉力荷載工況的定選擇屬性-單元選擇類型>單元類型(桁架)(開)31.定義施工定義相同名稱以序列號定義多個施工

定義施工階段>施工階Stage1to7保存結(jié)果>施工階段(開)Stage7-1保存結(jié)果>施工階段(開)Stage);后綴(8to11保存結(jié)果>施工階段(開)Stage11-1保存結(jié)果>施工階段(開)Stage);后綴(12to13保存結(jié)果>施工階段(開)輸出分析保存每個施工階段的圖32.施工階段圖33.施工階段圖34.施工階段圖圖35.施工階 圖36.施工階段定義結(jié)構(gòu)組>結(jié)構(gòu)組>新建名稱(Stage);后綴(1to13)名稱(未閉合配合力)37.Stage1Stage2階段為邊跨設(shè)置了支架的狀態(tài)，Stage3階段為了在中跨設(shè)置加勁梁而施加掛窗口選擇(圖38的)Stage1(拖放)窗口選擇(圖38的)Stage2(拖放)StageStage①①Stage②②圖38.生成結(jié)構(gòu)組Stage1和結(jié)構(gòu)組Stage交叉(圖39的)Stage4(拖放)窗口選擇(圖39的)Stage5(拖放)Stage①①Stage②②圖39.生成結(jié)構(gòu)組Stage4和結(jié)構(gòu)組Stage交叉(圖40的)Stage6(拖放)Stage7(拖放)StageStage①①Stage7②圖40.生成結(jié)構(gòu)組Stage6和結(jié)構(gòu)組Stage窗口選擇(圖41的)Stage8(拖放)Stage①①Stage②②Stage①①Stage②②圖41.生成結(jié)構(gòu)組Stage8和結(jié)構(gòu)組Stage定義合攏段添加階段(Stage11)窗口選擇(圖42的①)Stage11(拖放)Stage①圖42.生成結(jié)構(gòu)組Stage選擇節(jié)點1to610to1216to21(圖43的選擇單元1to510to1116to2033to3637to40(圖43的(拖放①①圖43.生成結(jié)構(gòu)組（未閉合配合力組定義邊界全部激活組>邊界組>新建名稱(主塔固定端)名稱(橋臺鉸支座)名稱(支架)44.窗口選擇(圖45的)選擇邊界類型>一般支承(開)窗口選擇(圖45的)橋臺鉸支座(拖放選擇邊界類型>一般支承(開)②②①①45.彈性連接的一般類型SDx:500,000tonf/m, SDy:100,000,000tonf/m, SDz:1,000tonf/mSRx:0tonf/m, SRy:0tonf/m, SRz:0tonf/m選項>刪除窗口選擇（節(jié)點：26，5，27，17）SDx(tonf/m)(500000);SDy(tonf/m) );SDz(tonf/m)SRx(tonf/m)(0);SRy(tonf/m)(0);SRz(tonf/m)(0)兩點兩點(27,17)46.主塔和加勁梁的臨時支座利用彈性連接的剛性來連兩點(26,5)兩點(27,17)47.SDx:0tonf/m, SDy:10,000,000tonf/m, SDz:10,000,000tonf/mSRx:10,000,000 SRy:0 SRz:10,000,000模型邊界條件/節(jié)點窗口選擇(圖48的；節(jié)點：2,4,18,20選項>添加SDx(tonf/m)(0);SDy(tonf/m) );SDz(tonf/m) SRx(tonf/m) );SRy(tonf/m)(0);SRz(tonf/m) )①①①48.定義荷載名稱(初拉力1)名稱(初拉力2)名稱(初拉力3)名稱(初拉力4)名稱(掛籃1)名稱(掛籃2)名稱(掛籃3)49.自001荷載組名稱>自重操作>50.全選二期荷載(拖放選擇荷載類型>梁單元荷(開)全選支座強(qiáng)制位移(拖放固定位移(開)51.輸入掛籃荷載。掛籃荷載隨施工階段的變化移動位置。在不同的位置輸入掛籃1輸入所個荷

荷載靜力荷載工載名稱：（掛籃)施工階段荷載況時可使用MCT命令

節(jié)點窗口選擇(圖53的①6,161節(jié)點荷載>FZ(-80)窗口選擇(圖53的②8,142節(jié)點荷載>FZ(-80)窗口選擇(圖53的③10,123節(jié)點荷載>FZ(-80)52. ③ 53.利用初拉力荷載功能給索單元輸入在成橋階段分析中計算的各初拉力預(yù)應(yīng)初拉力荷交叉線選擇5436,37)荷載工況名稱>初拉力;荷載組名稱>初拉力;初拉力(340.80)?荷載工況名稱>初拉力;荷載組名稱>初拉力;初拉力荷載(254.40)①①①① 表6.通過初始平衡狀態(tài)分析計算的初拉荷載單元初拉力荷荷載單元初拉力荷36,35,33,34,定義施工首先定義Stage1施工階段，Stage1為主塔施工狀態(tài)。荷載/施工階段分析數(shù)據(jù) StageStage激活>激活>激活>激活>圖55.定義施工階段Stage1的單圖56.定義施工階段Stage1的邊界條57.定義施工階段Stage1荷激激鈍激鈍激鈍Stage主塔固(變形后主塔臨時支(變形后自Stage(變形后Stage掛籃Stage支初拉力StageStage初拉力Stage掛籃掛籃Stage7-初拉力StageStage初拉力Stage掛