MIDAS例题-使用一般功能做悬臂法桥梁施工阶段分析Word文档格式.doc
- 文档编号:6941759
- 上传时间:2023-05-07
- 格式:DOC
- 页数:48
- 大小:4.87MB
MIDAS例题-使用一般功能做悬臂法桥梁施工阶段分析Word文档格式.doc
《MIDAS例题-使用一般功能做悬臂法桥梁施工阶段分析Word文档格式.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《MIDAS例题-使用一般功能做悬臂法桥梁施工阶段分析Word文档格式.doc(48页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
在“使用建模助手做悬臂法桥梁施工阶段分析”里使用悬臂法桥梁建模助手完成了上述2~8步骤。
在本使用指南中,我们将使用一般功能完成上述施工阶段分析的1~8步骤。
步骤9~11的方法与“使用建模助手做悬臂法桥梁施工阶段分析”相同,在本使用指南章节中将不赘述。
设定建模环境
为了做悬臂法桥梁的施工阶段分析首先打开新项目(新项目)以‘FCM.mcb’名字保存(保存)文件。
然后将单位体系设置为‘tonf’和‘m’。
该单位体系可以根据输入的数据类型随时随意地更换。
文件/新项目
文件/保存(FCM)
²
单位体系也可以在程序窗口下端的状态条中的单位选择按钮()中选择修改。
工具/单位体系²
长度>
m;
力>
tonf¿
图1设定单位体系
定义截面及材料
定义预应力箱型梁、桥墩、钢束的材料。
模型/特性值/材料
类型>
混凝土;
规范>
KS-Civil(RC)
数据库>
C400¿
²
C270¿
名称(钢束);
类型>
由用户定义;
规范>
None
分析数据
弹性模量(2.0e7)
线膨胀系数(1.0e-5)¿
图2定义材料特性对话框
将桥墩截面定义为用户类型后定义预应力箱型梁截面。
使用变截面群功能将变截面区段定义为群,用户输入两端部的截面后程序会自动生成内部截面。
因此用户不需要按桥梁段输入预应力箱型桥梁截面,只需使用变截面群功能输入支座处和跨中截面,程序自动会计算出整个桥梁的截面变化。
首先定义桥墩截面。
模型/特性值/截面
数据库/用户表单
截面号
(1);
名称(桥墩)
截面形状>
实心矩形;
用户>
H(1.8),B(8.1)¿
图3定义截面特性对话框
参照图4定义跨中预应力箱型梁截面。
箱型梁表单
截面号
(2);
名称(跨中)
截面类型>
单箱单室;
查看选项>
截面大样
考虑桥梁截面为变截面,定义偏心为中央-顶可以正确反应预应力箱型桥梁截面的变化。
变截面点开/关>
JO1(开)
偏心>
中央-上部²
外轮廓表单
HO1(0.25);
HO2(0.35);
HO3(2.1)
BO1(2.8);
BO1-1(1.05);
BO3(3.55)
内轮廓表单
JO1(开),JI1(开),JI5(开)
HI1(0.275);
HI2(0.325);
HI3(1.59)
HI4(0.25);
HI5(0.26)
BI1(3.1);
BI1-1(1.35)
BI3(3.1);
BI3-1(1.85)
在查看选项中选择实际截面可以观察实际输入的截面形状。
查看选项>
实际截面²
¿
图4定义跨中截面
参照图5定义支座位置预应力箱型梁截面。
截面号(3);
名称(支座)
查看>
中央-上部
HO3(6.4)
HI2(0.325);
HI3(5.3)
HI5(0.85)
BI3-1(1.85)¿
图5定义支座处截面
使用输入的截面号分别为2号和3号的预应力箱型梁截面生成变截面类型。
为了使用变截面类型生成变截面群,应先定义变截面。
变截面表单
截面号(4);
名称(跨中-支座)
PSC-1Cell;
变截面点开/关>
截面-I>
(跨中)
因为制作曲线模板非常困难,所以在一个桥梁段内按直线变化考虑。
在变截面表单中将截面变化定义为线性并将一个桥梁段看作一个梁单元。
截面-j>
(支座)
截面沿y轴的变化>
线性;
截面沿z轴的变化>
线性²
中央-上部
截面号(5);
名称(支座-跨中)
线性
中央-上部¿
图6变截面的构成
结构建模
使用MIDAS/CIVIL的一般功能建立悬臂法桥梁模型。
为了做施工阶段分析,在定义了施工阶段之后,MIDAS/CIVIL将在两个作业模式(基本阶段和施工阶段)内运作。
在基本阶段模式中,用户可以输入所有结构模型数据、荷载条件以及边界条件,但不在此阶段做结构分析。
施工阶段模式是能做结构分析的模式。
在施工阶段模式中,除了各施工阶段的边界条件和荷载之外,用户不能编辑修改结构模型。
施工阶段不是由个别的单元、边界条件或荷载组成的,而是将单元群、边界条件群以及荷载群经过激活和钝化处理后形成的。
在施工阶段模式中可以编辑包含于处于激活状态的边界群、荷载群内的边界条件和荷载条件。
悬臂法桥梁的施工阶段荷载(钢束的预应力、挂篮荷载、桥梁段自重等)条件非常复杂,所以一般在基本阶段模式中建立结构模型和边界条件,在施工阶段模式中输入各施工阶段的荷载。
建模的步骤如下。
1.建立预应力箱型梁模型
2.建立桥墩模型
3.定义时间依存性材料并与材料连接
4.建立结构群
5.建立边界群并输入边界条件
6.建立荷载群
建立预应力箱型梁模型
参照图7建立预应力箱型梁模型。
将每个桥梁段看作一个梁单元,以零号块和桥墩的交点、桥墩和桥墩的中心距离为基准分割单元。
满堂支架法区段应考虑下部钢束的锚固位置分割单元。
零号块
桥梁段2
合龙段3
合龙段2
合龙段1
桥梁段1
FSM区段
图7桥梁段的划分
首先建立节点后使用扩展单元功能建立预应力箱型梁右班跨模型。
正面,自动对齐(开),捕捉点栅格(关)
捕捉轴网(关),捕捉节点(开),捕捉单元(开)
模型/节点/建立节点
坐标(x,y,z)(0,0,0)¿
模型/单元/扩展单元
全选
扩展类型>
节点→线单元
单元类型>
梁单元;
材料>
1:
C400
截面>
2:
跨中;
生成类型>
移动和复制
间距类型>
不等间距;
轴>
x
间距(2@1,4@4.25,2@1,12@4.75,4,2@0.9,2@1.2,
2@0.9,4,12@4.75,1)¿
图8生成右半跨梁单元
使用镜像功能将生成的右半跨梁单元对称复制。
为了将对称复制的左侧的梁单元的坐标轴与右侧梁单元的坐标轴一致,选择反转单元坐标轴选项。
模型/单元/镜像
模型>
复制;
对称平面>
y-z平面x轴位置:
(150)8
反转单元坐标轴(开)¿
(150)
图9对称复制梁单元
使用选择属性-单元功能和工作树形菜单功能修改变截面区段和零号块梁单元截面。
考虑到合龙段的支模一般将与合龙段连接的桥梁段12设计为等截面,所以将桥梁段1~11和零号块端部单元的截面修改为变截面。
由跨中向支座变化的截面修改为跨中-支座截面,由支座向跨中变化的截面修改为支座-跨中截面,零号块截面修改为支座截面。
Enter键
树形菜单>
工作表单
选择属性-单元(10to21,69to80)
工作>
特性值>
截面>
4:
跨中-支座拖放
选择属性-单元(28to39,51to62)
5:
支座-跨中拖放
选择属性-单元(22to27,63to68)
3:
支座拖放
拖放
Drag
Drop
图10修改截面
使用变截面群功能将变截面区段的梁单元指定为变截面群。
指定变截面群时,程序将根据两端部的截面自动计算出内部变截面的截面特性。
模型/特性值/变截面群
群名称(1stspan);
单元列表(10to21)
截面形状变化>
z-轴>
多项式(2.0)²
因为截面高度以二次抛物线方程形状变化,所以选择多项式并输入2.0。
对称平面>
从>
i;
距离(0)²
群名称(2ndspan1);
单元列表(28to39)
多项式(2.0)
j;
距离(0)
在变截面群中,使用抛物线上的两点和对称平面的位置来决定二次抛物线方程。
桥梁段12的j端是二次抛物线的对称面,所以选择变截面群的i端并且将距离输入为0(零)。
群名称(2ndspan2);
单元列表(69to80)
群名称(3rdspan);
单元列表(51to62)
标准,消隐(开)
图11指定变截面群
建立桥墩模型
复制预应力箱型梁的节点后使用扩展单元功能建立桥墩模型。
将桥墩全长40m分割成6等分。
消隐(开),正面
模型/节点/移动和复制
选择属性-节点(23,27,65,69)
间距类型>
等间距
因为预应力箱型梁单元截面是以截面上部中央为基准建立的模型,所以将节点沿Z方向复制到-7m(支座处截面总高度)的位置。
dx,dy,dz(0,0,-7)²
;
复制次数
(1)¿
选择最近建立的单元
梁单元;
C270
桥墩;
复制间距>
dx,dy,dz(0,0,-40/6);
复制次数(6)¿
图12生成桥墩
建立结构群
图13是悬臂法桥梁的施工顺序和施工工期的计划表。
在施工工序计划表中可以看出桥墩1和桥墩2有60天的施工时间差,所以当施工合龙段时两侧的桥梁段有60天的材龄差。
使用施工阶段时间荷载功能增加部分构件的材龄。
详细内容参见土木结构分析中的‘时间依存分析>
定义并建立施工阶段’章节。
在实际建立施工阶段模型时,按两侧桥墩同时施工经过同样的施工阶段直到施工合龙段之前。
在施工合龙段之前将桥墩1的材龄增加60天。
因为在施工阶段构件的安装和拆除是通过结构群的激活和钝化命令来完成的,所以首先应该将同时施工的单元分别定义为结构群。
图13施工工序计划表
建立结构群之前先生成结构群。
群
模型/群/结构群/定义结构群
在序列中输入数据可以同时生成多个结构群。
名称(桥墩);
序列(1to2)²
名称(零号块);
序列(1to2)
名称(桥梁段1);
序列(1to12)
名称(桥梁段2);
名称(合龙段);
序列(1to3)
名称(C);
在树形菜单的群表单中可以查看生成的结构群。
图14生成结构群
使用选择属性-单元功能和工作树形菜单功能将生成的结构群分配给梁单元。
将定义的结构群钝化后再定义新的结构群,可以通过激活和钝化随时查看定义的结构群。
群表单
选择属性-单元(83to103by484to104by4)
群>
结构群>
Pier1拖放
选择属性-单元(85to105by486to106by4)
Pier2拖放
Enter키
选择属性-单元(21to28)
群>
PierTable1拖放
选择属性-单元(62to69)
PierTable2拖放
6
拖放
图15建立结构群
其它结构群参照下表分别分配给各单元。
表1结构群的分配
结构群
单元号
P1Seg1
20,29
P2Seg4
58,73
P1Seg2
19,30
P2Seg5
57,74
P1Seg3
18,31
P2Seg6
56,75
P1Seg4
17,32
P2Seg7
55,76
P1Seg5
16,33
P2Seg8
54,77
P1Seg6
15,34
P2Seg9
53,78
P1Seg7
14,35
P2Seg10
52,79
P1Seg8
13,36
P2Seg11
51,80
P1Seg9
12,37
P2Seg12
50,81
P1Seg10
11,38
KeySeg1
7,8
P1Seg11
10,39
KeySeg2
41,82
P1Seg12
9,40
KeySeg3
48,49
P2Seg1
61,70
FSM1
1~6
P2Seg2
60,71
FSM2
42~47
P2Seg3
59,72
定义边界群以及输入边界条件
在群树形菜单中双击某个群,则该群将被选择。
建立模型之后,按桥梁段查看结构群(图16的②)。
给建立的模型输入边界条件。
在施工阶段分析中,单元、荷载、边界条件等所有信息都是以群的概念出现,通过激活和钝化群来建立各施工阶段。
为了输入边界条件首先定义边界群。
C
群表单(图16的①部分)
边界群>
新建(BC)
①
②
图16定义边界群
输入边界条件。
将桥墩下端设置为固端,将预应力箱型梁两端设置成沿桥梁方向的滚动支座。
模型/边界条件/支撑
边界群名称>
BC
单选(节点:
1,43)
支撑类型>
Dy(开),Dz(开),Rx(开),Rz(开)¿
窗口选择(节点:
108~111)
D-All(开),R-All(开)¿
节点108~111
节点1
节点43
图17输入边界条件
为了使桥墩和预应力箱型梁在连接位置有相同的位移,使用弹性连接中连接类型选项中刚性连接将其连接起来。
模型/边界条件/弹性连接
边界条件群名称>
连接类型>
刚性连接
复制弹性连接(开)
选择复制弹性连接选项后输入复制间距,可以同时输入多个边界条件。
坐标轴>
x;
间距(4.2,125.8,4.2)²
2节点(84,23)8
对齐缩放
节点23
节点84
图18桥墩和主梁的弹性连接
建立荷载群
施工阶段荷载有结构自重、钢束的预应力荷载、挂篮(formtraveller)自重、混凝土湿重(wetconcrete)等四种。
当激活结构物的自重时,程序将自动考虑已激活的结构群的自重。
除了自重以外的其它三种荷载在各个施工阶段要分别输入。
各施工阶段的静力荷载如下。
Ø
具有初期材龄的处于激活状态单元的自重(Self)
作用于具有初期材龄的处于激活状态单元上的预应力荷载(PS)
作用于处于激活状态单元端部上的挂篮荷载(FT)
在支模和绑扎钢筋结束后,拆模前处于浇筑状态的混凝土湿重(WC)
施工阶段时间荷载功能是给指定的单元以一定的材龄,从而考虑徐变和干缩等影响的功能。
详细的内容参见用户在线手册中“施工阶段时间荷载”章节。
考虑了各零号块施工时间差的施工阶段时间荷载(Time)²
将各荷载工况定义为施工阶段荷载类型。
荷载/静力荷载工况
名称(Self);
类型>
施工阶段荷载
名称(PS);
名称(FT);
名称(WC);
名称(Time);
图19定义荷载条件
定义各荷载工况所属的荷载群。
模型/群/结构群/定义荷载群
名称(Self)
名称(PS-PierTable);
序列(1to2)
名称(PS-P1Seg);
序列(1to12)
名称(PS-P2Seg);
名称(PS-KeySeg);
序列(1to3)
名称(FT-PierTable);
名称(FT-P1Seg);
序列(1to11)
名称(FT-P2Seg);
名称(FT-KeySeg);
名称(WC-P1Seg);
名称(WC-P2Seg);
名称(WC-KeySeg);
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- MIDAS 例题 使用 一般 功能 悬臂 桥梁 施工 阶段 分析