Midas-civil临时支架计算PPT课件.ppt

MidasCivil电算程序培训讲义 案例一 大跨度桥梁临时支架计算 中交二航局四分公司 安徽芜湖东南大学 江苏南京2008年11月10日 中交二航局四分公司电算培训 大跨度桥梁临时支架的作用 在大跨度斜拉桥悬臂施工中 临时支架所起的作用与施工组织方式直接相关 主要分以下两种情况 边跨采用大块梁段吊装或支架上直接组拼 使双悬臂长度较小或没有双悬臂施工 主跨为1088米的苏通大桥的边跨采用临时搁置墩进行大节段钢箱安装 使双悬臂减小到150米左右 并进行了边跨合龙 提供梁段安装平台 苏通大桥 2 大跨度桥梁临时支架的作用 对于大跨度斜拉桥 当双悬臂达到一定长度 如果出现落梁 地震及不对称横桥强风等荷载时 由于悬臂较大 将对塔 梁产生巨大的倾覆力矩 塔梁容易受损 在施工控制中需要在边跨 或中跨 不影响通航范围内的适当位置设置安全措施 临时支架 当主梁架设到此位置时 将主梁与临时墩进行竖向和横向的锚固 提供梁段安装平台 提高悬臂施工稳定性 南京长江三桥 3 上海长江大桥临时支架midas实例 1 工程概况2 模型建立材料属性截面特性节点与单元边界条件3 静力荷载工况分析4 屈曲分析5 结果查看及验算支架强度及刚度验算支架整体及构件稳定验算连接件强度验算 4 工程概况 上海长江大桥主桥工程支架系统主要有0 块支架 临时墩支架 辅助墩支架以及边墩支架 以下以边墩支架为例建立midas整体模型 边墩支架 5 工程概况 边墩模型如右所示支架多由钢管焊接而成 在模型中可以采用梁单元模拟 支架通过预埋件与桥墩连接 在模型中将其模拟成固定边界条件 支架由立柱 横向联系梁 附墙梁 剪刀撑以及轨道梁组成 位置如右所示 该桥边墩支架所有组成部分均采用Q235钢材支架高约44m 宽约32m 具体尺寸见施工图 立柱 横向联系梁 附墙梁 剪刀撑 轨道梁 6 工程概况 模型荷载为简化考虑 模型仅考虑自重及支架顶梁段重量 虽然支架属于临时结构 但需要保证其具有一定的安全性及适用性 支架需要验算的内容包括以下几个方面 支架强度及刚度验算支架整体及构件稳定验算连接件强度验算验算限值的取用强度要求 参考 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 JTJ025 86 轴向容许应力取140Mpa 弯曲容许应力取145Mpa 刚度要求 支架受载后挠曲的杆件 其弹性挠度为相应结构跨度的1 400 见 公路桥涵施工技术规范 JTJ041 2000 7 模型建立 输入材料属性路径 模型 材料和截面特性 材料在设计类型中选择钢材在钢材中选择规范 并在数据库中选择钢材类型 GB03代表钢结构设计规范GB50017 2003该模型中选择钢材为Q235 1 2 8 模型建立 输入截面特性路径 模型 材料和截面特性 截面 截面数据输入框中有多种输入方式 这里采用数据库 用户 采用用户输入方式 这里输入支架立柱截面 依次方法再定义其他截面 数据库 用户选择框 1 2 3 9 模型建立 节点及单元的建立在单元和节点建立之前 先要明确一下midas中的坐标系规定 Midas常用坐标系 整体坐标系 单元坐标系 j i 坐标系方向满足右手定则 10 模型建立 节点及单元的建立路径 模型 节点 单元 建立 节点坐标输入 选择材料及截面 由已建节点连接单元 1 2 3 11 模型建立 节点及单元的建立最初只需关键节点与单元 然后细分单元 细分单元可以提高计算精度 但注意单元过细将增加不必要的计算量 该模型单元长度在1 2m 单元细分路径 模型 单元 分割 选择单元类型 1 选择分割方式 2 12 模型建立 边界条件的建立路径 模型 边界条件 一般支承该模型边界条件如右所示 选择需要约束的自由度 13 静荷载工况分析 该模型荷载考虑自重和支架顶部梁段重量输入荷载之前 需要先定义静荷载工况 路径 荷载 静荷载工况midas中提供了多种荷载类型 具体区别参见帮助 点击添加静荷载工况 14 静荷载工况分析 荷载定义路径 荷载 自重模型自重程序会自动通过截面及材料容重计算 只需添加自重作用方向支架顶部梁段重量 可以采用节点荷载定义注意 为了方便定义节点荷载 在节点建立阶段需要在荷载作用位置建立节点 自重作用方向 输入荷载量值 选择荷载工况名称 15 屈曲分析 对结构进行屈曲分析路径 分析 屈曲分析控制不同屈曲模态对应不同屈曲模态特征值 一般第1阶屈曲模态特征值最小 控制结构整体稳定性屈曲荷载一般将自重设置成常量进行模型计算路径 分析 运行分析 输入分析屈曲模态数 1 输入分析荷载组合 2 16 结果查看及分析 在对结构进行验算前 需要先定义荷载组合 该模型组合简单采用自重 支架顶部梁段 输入荷载组合名称及类型 1 给荷载组合添加荷载工况及组合系数 2 在这里还可以依据相应规范自动生成荷载组合 17 结果查看及分析 查看应力路径 结果 应力 梁单元应力图 1 选择荷载组合 2 查看组合应力 轴力 弯矩 最大值 最大拉压应力都发生支架与桥墩连接处 最大拉应力130 6Mpa 最大压应力为93 4Mpa 小于规范规定的容许应力 145Mpa 因为单纯弯矩产生应力大于轴向力 18 结果查看及分析 查看位移路径 结果 位移 位移形状 1 选择荷载组合 2 查看位移 横梁处最大位移为11mm 小于规范规定的55 4mm L 400 对应L 22 15m 19 结果查看及分析 查看整体稳定路径 结果 屈曲模态整体稳定验算 屈曲分析的1到5阶失稳临界荷载系数分别为 97 1 98 13 102 7 103 1 106 1 其一阶失稳模态如左所示 20 结果查看及分析 构件稳定性及连接件强度验算可以通过提取对应内力 结合规范进行计算 这里不再详述计算过程 内力查看 结果 内力 梁单元内力图支架弯矩图如右所示注意 内力是基于单元局部坐标系而非整体