MIDAS悬臂梁桥分析与设计资料下载.pdf
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130mm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/mm2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/mm2长期荷载作用时混凝土的材龄:
=ot5天混凝土与大气接触时的材龄:
=st3天相对湿度:
%70=RH构件理论厚度:
程序计算适用规范:
中国规范(JTGD62-2004)徐变系数:
程序计算混凝土收缩变形率:
程序计算?
移动荷载移动荷载适用规范:
公路工程技术标准(JTGB01-2003)荷载种类:
公路I级,车道荷载,即CH-CDMIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计42.设置操作环境设置操作环境打开新文件(新项目新项目),以混凝土悬臂梁混凝土悬臂梁为名保存(保存保存)。
将单位体系设置为KN和m。
该单位体系可根据输入数据的种类任意转换。
文件文件/新项目新项目文件文件/保存保存(混凝土悬臂梁混凝土悬臂梁)工具工具/单位体系单位体系?
长度长度m;
力力KN图图4.设置单位体系设置单位体系?
单位体系还可以通过点击画面下端状态条的单位选择键(单位体系还可以通过点击画面下端状态条的单位选择键()来进行转换)来进行转换。
MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计53.定义材料和截面定义材料和截面定义材料定义材料下面定义模型中所使用的混凝土和钢束的材料特性。
模型模型/材料和截面特性材料和截面特性/材料材料类型类型混凝土混凝土;
规范规范JTG04(RC)数据库数据库C50名称主梁名称主梁?
类型类型混凝土混凝土;
规范规范JTG04(RC)数据库数据库C40名称桥墩名称桥墩?
名称名称(Strand1860);
类型类型钢材钢材;
规范规范JTG04(S)数据库数据库Strand1860图图5.定义材料对话框定义材料对话框定义截面定义截面预应力混凝土连续梁通常采用箱梁截面,可以使用截面数据库中的设计截面来定义。
首先定义控制位置的一般截面,然后再使用一般截面定义变截面。
因为对于主梁要进行PSC设计和RC设计,因此主梁截面必须用设计截面来定义,而墩截面必须用数据库/用户截面来定义。
)?
同时定义多种材料特性时,使用同时定义多种材料特性时,使用键可以连续输入键可以连续输入。
MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计6模型模型/材料和截面特性材料和截面特性/截面截面/添加添加截面类型截面类型设计截面设计截面单箱单室单箱单室截面号截面号
(1);
名称名称(跨中跨中)图图6.定义跨中位置处截面定义跨中位置处截面按照左图输入跨中位置处截面的各控制尺寸,并且打开程序自动定义剪切验算位置和自动搜索腹板厚度功能考虑剪切变形(开)偏心中-上部按照左图输入跨中位置处截面的各控制尺寸,并且打开程序自动定义剪切验算位置和自动搜索腹板厚度功能考虑剪切变形(开)偏心中-上部MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计7图图7.定义支座位置处截面定义支座位置处截面按照左图输入支座位置处截面的各控制尺寸,并且打开程序自动定义剪切验算位置和自动搜索腹板厚度功能考虑剪切变形(开)偏心中-上部按照左图输入支座位置处截面的各控制尺寸,并且打开程序自动定义剪切验算位置和自动搜索腹板厚度功能考虑剪切变形(开)偏心中-上部MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计8根据已定义的等截面定义变截面模型模型/材料和截面特性材料和截面特性/截面截面/添加添加截面类型截面类型变截面变截面单箱单室单箱单室截面号截面号(3);
名称名称(跨中跨中-支座支座)偏心偏心中中-上部上部截面截面I、J端通过导入已经定义的跨中截面和支座截面来定义。
端通过导入已经定义的跨中截面和支座截面来定义。
图图8.变截面“跨中变截面“跨中-支座”定义对话框支座”定义对话框图图9.变截面“支座变截面“支座-跨中”定义对话框跨中”定义对话框在变截面I端导入跨中截面,J端导入支座截面截面偏心选择中-上部注:
变截面梁实际的变化规律以变截面组中定义的规律为准。
MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计9图图10定义桥墩截面定义桥墩截面使用“数据库/用户”中截面定义桥墩截面截面偏心选择中心MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计10挂梁截面与跨中截面形式一样,可由跨中截面复制生成。
在材料和截面列表中选择跨中截面,然后点击截面列表右侧的复制命令,生成新的截面,然后再对新生成的截面修改截面名称即可。
图图11复制生成挂梁截面复制生成挂梁截面注:
对复制生成的截面修改截面名称即可。
MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计11最终全桥截面数据如下图所示图图12.截面列表截面列表定义材料时间依存特性并连接定义材料时间依存特性并连接施工过程需要考虑主梁和桥墩的收缩徐变特性,为了考虑徐变、收缩,下面定义混凝土材料的时间依存特性。
材料的时间依存特性参照以下数据来输入。
?
标号强度:
fcu,k=50000KN/m2(主梁),fcu,k=40000KN/m2(桥墩)?
相对湿度:
RH=70%?
理论厚度:
1m(采用程序自动计算)?
拆模时间:
3天模型模型/材料和截面特性材料和截面特性/时间依存性材料时间依存性材料(徐变和收缩徐变和收缩)名称名称(主梁收缩徐变主梁收缩徐变);
设计标准设计标准China(JTGD62-2004)标号强度标号强度(50000)环境年平均相对湿度环境年平均相对湿度(4099)(70)构件的理论厚度构件的理论厚度
(1)?
水泥种类系数水泥种类系数(Bsc):
5开始收缩时的混凝土材龄开始收缩时的混凝土材龄(3)名称名称(桥墩收缩徐变桥墩收缩徐变);
设计标准设计标准China(JTGD62-2004)标号抗压强度标号抗压强度(40000)环境年平均相对湿度环境年平均相对湿度(4099)(70)构件的理论厚度构件的理论厚度
(1)?
5开始收缩时的混凝土材龄开始收缩时的混凝土材龄(3)?
截面形状比较复杂时,可使用截面形状比较复杂时,可使用模型材料和截面特性值修改单元材料时间依存特性模型材料和截面特性值修改单元材料时间依存特性的功能来输入h值的功能来输入h值。
MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计12图图13.定义主梁的徐变和收缩特性定义主梁的徐变和收缩特性图图14.定义桥墩的徐变和收缩特性定义桥墩的徐变和收缩特性MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计13参照图15将一般材料特性和时间依存材料特性相连接。
即将时间依存材料特性赋予相应的材料。
模型模型/材料和截面特性材料和截面特性/时间依存材料连接时间依存材料连接时间依存材料类型时间依存材料类型徐变和收缩徐变和收缩主梁徐变和收缩主梁徐变和收缩选择指定的材料选择指定的材料材料材料1:
主梁主梁选择的材料选择的材料时间依存材料类型时间依存材料类型徐变和收缩徐变和收缩桥墩徐变和收缩桥墩徐变和收缩选择指定的材料选择指定的材料材料材料2:
桥墩桥墩选择的材料选择的材料图图15.连接时间依存材料特性连接时间依存材料特性MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计144.建立结构模型建立结构模型利用建立节点建立节点和扩展单元扩展单元的功能来建立单元。
模型模型节点节点建立节点建立节点坐标坐标(0,0,0)模型模型单元单元扩展单元扩展单元全选全选扩展类型扩展类型节点节点?
线单元?
线单元单元类型单元类型梁单元梁单元;
材料材料1:
主梁主梁;
截面截面1:
跨中跨中生成形式生成形式复制和移动复制和移动复制和移动复制和移动等间距等间距dx,dy,dz(1,0,0)复制次数复制次数(110)图图16.建立几何模型建立几何模型根据桥梁所处位置给各桥梁段赋予实际的截面信息。
参照前面的图1可以看到,本桥在边跨的端部为等截面,中跨的挂梁部分为等截面,其他主梁为变截面,各截面对应的单元编号如下表所示截面名称单元编号跨中1to13,98to110支座30318081跨中-支座14to2964to79支座-跨中32to4782to97跨中挂梁48to63MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计15以修改截面由低变高梁段,即“跨中-支座”梁段截面信息为例,首先通过窗口选择单元1429以及单元6479,或者直接在单元选择框内输入单元编号“14to2964to79”回车,则模型窗口中显示“14to2964to79”单元被选中,然后在树形菜单中选择“跨中-支座”截面,按下鼠标左键不放,拖放至模型窗口,松开鼠标左键,则原模型窗口中被选择的单元的截面信息被重新赋予为“跨中-支座”截面,如下图所示图图17.选择要修改截面信息的单元选择要修改截面信息的单元图图18.修改截面信息后修改截面信息后单元选择框多种选择和解除选择方式?
对于变截面构件需要定义每个单元适用的变截面信息,而对于一组变化规律相同的单元,使用变截面组功能更快更方便的定义一组变对于变截面构件需要定义每个单元适用的变截面信息,而对于一组变化规律相同的单元,使用变截面组功能更快更方便的定义一组变截截面单元面单元MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计16修改截面信息后会发现对应变截面梁段截面变化不连续,因此需要对变截面梁段定义变截面组.模型模型/材料和截面特性材料和截面特性/变截面组变截面组组名称组名称跨中跨中-支座支座单元列表单元列表14to2964to79(可以直接输入单元编号可以直接输入单元编号,也可以在模型窗口中选择单元也可以在模型窗口中选择单元)截面形状的变化截面形状的变化z轴轴多项式(多项式(1.6),对称平面,),对称平面,i,距离:
,距离:
0my轴轴线性线性添加添加则该段变截面梁段的形状改变如下图所示图图19.定义变截面组后结构显示形状定义变截面组后结构显示形状按照如上所述方法,修改中墩墩顶单元截面信息、截面由高变低(即截面“支座-跨中”梁段截面信息及变截面组信息),其中“支座-跨中”梁段的变截面组信息参考如下:
模型模型/材料和截面特性材料和截面特性/变截面组变截面组组名称组名称支座支座-跨中跨中单元列表单元列表32to4782to97截面形状的变化截面形状的变化z轴轴多项式(多项式(1.6),对称平面,),对称平面,j,距离:
0my轴轴线性线性添加添加MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计17建立桥墩单元建立桥墩单元选择墩顶处对应的主梁节点31和81,通过建立墩顶节点和扩展单元的功能建立桥墩单元。
模型模型/节点节点/复制和移动复制和移动形式形式复制复制复制和移动复制和移动等间距等间距间距:
(间距:
(0,0,-3.5)复制次数:
复制次数:
1次次适用适用图图20.复制墩顶主梁节点复制墩顶主梁节点选择复制生成的主梁底部节点,沿桥横向复制生成墩顶节点视图视图选择新近建立的个体(或者直接在窗口选择复制生成的节点选择新近建立的个体(或者直接在窗口选择复制生成的节点112,113)模型模型/节点节点/复制和移动复制和移动形式形式复制复制复制和移动复制和移动任意间距任意间距方向:
方向:
y间距:
(2,-4)?
适用适用图图21.复制生成墩顶节点复制生成墩顶节点?
注意输入间距时,中间的逗号不能用中文逗号,必须使用英文逗号注意输入间距时,中间的逗号不能用中文逗号,必须使用英文逗号。
MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计18选择新建项目,节点选择新建项目,节点114to117模型模型/单元单元/扩展扩展扩展类形扩展类形节点节点-线单元线单元单元属性单元属性梁单元梁单元材料材料2:
桥墩桥墩截面截面5:
矩形桥墩矩形桥墩复制和移动复制和移动等间距等间距(0,0,-1)复制次数复制次数15适用适用图图22.扩展生成桥墩扩展生成桥墩MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计19修改单元的理论厚度修改单元的理论厚度主梁和桥墩建立完成后,就可以通过程序自动计算每个单元的构件理论厚度模型模型/材料和截面特性材料和截面特性/修改单元的材料时间依存特性修改单元的材料时间依存特性选项选项添加添加/替换替换单元依存材料特性单元依存材料特性构件的理论厚度构件的理论厚度自动计算自动计算(开开)规范规范中国标准中国标准公式为:
公式为:
a(0.5)全选全选适用适用图图23.修改单元理论厚度修改单元理论厚度MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计20定义结构组、边界组和荷载组定义结构组、边界组和荷载组为了进行施工阶段分析,将在各施工阶段(constructionstage)所要激活和钝化的单元、边界条件、荷载定义为组,并利用组来定义施工阶段。
组组结构租结构租新建新建定义结构组定义结构组名称名称(墩与悬臂墩与悬臂1)名称名称(悬臂段悬臂段2)名称名称(主梁主梁)?
名称(挂梁段)名称(挂梁段)名称(边跨满堂)名称(边跨满堂)组组边界租边界租新建新建定义边界组定义边界组名称名称(墩底固结墩底固结);
名称名称(墩顶连接墩顶连接);
名称名称(边跨滑动支座边跨滑动支座);
名称(中跨临时固定);
名称(体系转换);
名称(满堂支撑);
名称(挂孔);
图图24.结构组列表结构组列表图图25.边界组列表边界组列表?
为了利用为了利用桥梁内力图桥梁内力图功能查看分析结果而将所有主梁单元定义为一个结构组功能查看分析结果而将所有主梁单元定义为一个结构组。
MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计21组组荷载租荷载租新建新建定义荷载组定义荷载组名称名称(自重自重);
名称名称(二期二期);
名称名称(满堂段预应力满堂段预应力);
名称(悬臂段预应力)名称(悬臂段预应力)后缀(后缀(1to2);
);
图图26.荷载组列表荷载组列表输入边界条件输入边界条件因为主梁截面的偏心点选择的是中上部,而支座位于主梁的底部,因此需要在主梁的底部建立支座节点,并在支座节点上定义约束内容,并将支座节点与主梁节点通过刚臂进行连接。
对于边跨满堂支架施工段,在施工过程中,梁底部有支架的临时支撑作用,对支架采用只受压弹性连接模拟,支架底部采用固结。
因此需要定义满堂施工梁段梁底节点,可以通过对主梁节点进行复制生成,如下所示单元号单元号(关关);
节点号节点号(开开)模型模型/节点节点/复制和移动复制和移动选择节点(选择节点(1to11,101to111)形式形式复制复制复制和移动复制和移动复制复制,间距间距:
(0,0,-2)复制次数复制次数:
1次次适用适用图图27.复制生成满堂支架临时支撑点复制生成满堂支架临时支撑点MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计22定义边跨永久滑动支座,使用一般支承方式定义边跨永久滑动支座。
模型模型/边界条件边界条件/一般支承一般支承单选单选(节点节点:
178199)边界组名称边界组名称边跨滑动支座边跨滑动支座选择选择添加添加支承条件类型支承条件类型Dy,Dz,Rx(开开)图图28.定义边跨滑动支座定义边跨滑动支座1(永久支座)(永久支座)MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计23主梁与支座节点的连接关系,使用刚性弹簧来连接。
模型模型/边界条件边界条件/弹性连接弹性连接边界组名称边界组名称边跨滑动支座边跨滑动支座选择选择添加添加弹性连接数据弹性连接数据刚性刚性连接两点:
(连接两点:
(178,1),(),(199,111)图图29.定义边跨滑动支座定义边跨滑动支座2(永久支座)(永久支座)MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计24定义边跨满堂施工部分的支架,使用一般支承方式定义支架底固结作用,使用只受压弹性连接模拟支架支撑作用。
模型模型/边界条件边界条件/一般支承一般支承窗口选则窗口选则(节点节点:
179to198)边界组名称边界组名称满堂支撑满堂支撑选择选择添加添加支承条件类型支承条件类型D-ALL,R-ALLx(开开)图图30.满堂支架底部固结满堂支架底部固结MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计25模型模型/边界条件边界条件/弹性连接弹性连接边界组名称边界组名称满堂支撑满堂支撑选项选项添加添加连接类型连接类型只受压只受压SDX:
10000KN/M复制弹性连接(开),节点增幅复制弹性连接(开),节点增幅方向:
x,复制次数:
9次,节点增幅:
次,节点增幅:
1依次鼠标点击支架的两点:
(依次鼠标点击支架的两点:
(179,2),),(189,101)图图31.弹性连接模拟边跨满堂支架弹性连接模拟边跨满堂支架图图32.边跨满堂施工梁段临时支撑约束表格边跨满堂施工梁段临时支撑约束表格MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计26中墩位置处的连接涉及到三种边界条件的模拟:
在施工过程中,首先施工T构部分,主梁与桥墩为固结;
在边跨合龙后,需要对中墩进行体系转换,使边跨形成简支单悬臂状态;
在吊装挂梁后,挂梁与主梁铰接,因此需要释放挂梁的弯曲自由度,形成三跨悬臂梁体系。
因此在固结时使用弹性连接的刚性模拟,在体系转换时,使用主从刚性连接模拟。
模型模型/边界条件边界条件/弹性连接弹性连接边界组名称边界组名称墩顶连接墩顶连接选项选项添加添加连接类型连接类型刚性刚性两点(两点(112,114),),(112,116),),(113,115),),(113,117)边界组名称边界组名称中跨临时固定中跨临时固定选项选项添加添加连接类型连接类型刚性刚性两点(两点(112,31),),(113,81)模型模型/边界条件边界条件/刚性连接刚性连接选择节点:
选择节点:
112边界组名称边界组名称体系转换体系转换选项选项添加添加主节点:
主节点:
31刚性连接的自由度:
刚性连接的自由度:
DX,DY,DZ,RX,RZ适用适用图图33.刚性连接模拟成桥约束刚性连接模拟成桥约束MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计27选择节点:
113边界组名称边界组名称体系转换体系转换选项选项添加添加主节点:
81刚性连接的自由度:
DX,DY,DZ,RX,RZ适用适用墩底采用固结,使用一般支承模拟。
视图视图/选择选择/平面选择平面选择平面:
平面:
xy平面平面Z坐标:
用鼠标在模型窗口中点击任一个墩底节点(坐标为坐标:
用鼠标在模型窗口中点击任一个墩底节点(坐标为-18.5)则选择位于则选择位于z=18.5的的xy平面内所有节点和单元平面内所有节点和单元模型模型/边界条件边界条件/一般支承一般支承边界组名称边界组名称墩底固结墩底固结选择选择添加添加支承条件类型:
支承条件类型:
D-ALL,R-ALL适用适用挂梁处采用铰接,在程序中以释放梁端约束模拟挂梁与主梁的简支关系。
模型模型/边界条件边界条件/释放梁端部约束释放梁端部约束选择单元:
选择单元:
48边界组名称边界组名称挂孔挂孔选项选项添加添加/替换替换选择类型和释放比率选择类型和释放比率:
类型类型相对值相对值i节点节点:
My(开开)j节点节点:
无无适用适用选择单元:
63边界组名称边界组名称挂孔挂孔选择选择添加添加/替换替换选择类型和释放比率选择类型和释放比率:
无无j节点节点:
Fx(开开)My(开开)适用适用MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计28图图34.释放梁端约束模拟挂孔铰接释放梁端约束模拟挂孔铰接分配结构组分配结构组整个桥梁分为5个施工阶段,共涉及5个结构组,各结构组对应的具体单元内容如下表所示结构组名称节点列表*单元列表墩与悬臂段1112,11323to38,73to88,111to170悬臂段2-14to22,39to47,64to72,89to97边跨满堂178to1991to13,98to110挂梁段-48to63主梁-1to110*注:
这里的节点列表指的是除了单元外的其他包含在结构组中的节点信息参考结构组的内容表格通过窗口选择和鼠标拖放的功能定义各个结构组。
MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计295.非预应力钢筋输入非预应力钢筋输入非预应力钢筋可以使用截面钢筋来输入,具体输入方法如下模型模型材料和截面特性材料和截面特性截面钢筋截
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