施工专题-栈桥施工栈桥

北京迈达斯技术有限公司北京迈达斯技术有限公司 栈桥分析栈桥分析 目 录 目 录 栈桥分析1 1、工程概况 1 2、定义材料和截面 2 定义钢材的材料特性2 定义截面2 3、建模4 建立第一片贝雷片 4 建立其余的贝雷片 8 建立支撑架 9 建立分配梁 12 4、添加边界 17 添加弹性连接 17 添加一般连接 19 释放梁端约束 22 5、输入荷载 22 添加荷载工况 22 6、输入移动荷载分析数据23 定义横向联系梁组 23 定义移动荷载分析数据23 输入车辆荷载 24 移动荷载分析控制 26 7、运行结构分析 27 8、查看结果 27 生成荷载组合 27 查看位移28 查看轴力29 利用结果表格查看应力30 1 栈桥分析栈桥分析 1、工程概况、工程概况 一座用贝雷片搭建的施工栈桥，跨径 15m（5 片贝雷片） ，支承条件为简支，桥面宽 6 米。设计荷载汽20，验算荷载挂50。贝雷片的横向布置为 590cm，共 6 片主梁，在贝 雷片主梁上布置 I20a 分配梁，位置作用于贝雷片上弦杆的每个节点处，间距约 75cm。如下 图所示： 贝雷片参数：材料 16Mn； 弦杆 2I10a 槽钢（C 100 x48x5.3/8.5，间距 8cm） ，腹杆 I8(h=80mm,b=50mm, tf=4.5mm ,tw=6.5mm)。贝雷片的连接为销接。 图 1 贝雷片计算图示（单位：mm） 支撑架参数：材料 A3 钢，截面 L63X4。 分配横梁参数：材料 A3 钢，截面 I20a，长度 6m。 2 建模要点：贝雷片主梁用梁单元，销接释放绕梁端 y-y 轴的旋转自由度；支撑架用桁架 单元；分配横梁用梁单元，与贝雷主梁的连接采用节点弹性连接（仅连接平动自由度， 旋转自由度不连接） ；车道布置一个车道，居中布置。 2、定义材料和截面、定义材料和截面 定义钢材的材料特性定义钢材的材料特性 模型模型 / 材料和截面特性材料和截面特性 / 材料材料/添加添加 材料号：材料号：1 类型类型钢材；钢材； 规范：规范：JTJ(S) 数据库数据库16Mn （适用）（适用） 材料号：材料号：2 类型类型钢材；钢材； 规范：规范：JTJ(S) 数据库数据库A3 确认确认 定义截面定义截面 注：midas/Civil 的截面库中含有丰富的型钢截面，同时还拥有强大的截面自定义功能。 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 数据库数据库/用户用户 截面号截面号1； 名称： （弦杆）名称： （弦杆） 截面类型： （双槽钢截面）截面类型： （双槽钢截面） 选择用户定义，数据库名称（选择用户定义，数据库名称（GB-YB） ；） ； 截面名称：截面名称：C 100 x48x5.3/8.5 C： （： （80mm） 点击适用点击适用 3 截面号截面号2； 名称： （腹杆）名称： （腹杆） 截面类型： （工字形截面）截面类型： （工字形截面） 选择用户定义选择用户定义 H： （： （80mm） B1： （： （50mm） tw： （： （6.5mm） tf1： （： （4.5mm） 点击适用点击适用 截面号截面号3； 名称： （支撑架）名称： （支撑架） 截面类型： （角钢）截面类型： （角钢） 数据库： （数据库： （GB-YB） 截面： （截面： （L 63x4）点击适用）点击适用 截面号截面号4； 名称： （分配梁）名称： （分配梁） 截面类型： （工字形截面）截面类型： （工字形截面） 数据库： （数据库： （GB-YB） 截面： （截面： （I 200 x100 x7/11.4） 偏心： （中上部）偏心： （中上部） 4 3、建模、建模 注：对于直线单元，使用 midas Civil 特有的扩展功能可以快速地建立模型。另，对于 钢结构，要善于使用扩展、移动和复制、旋转等功能快速建模。 建立第一片贝雷片建立第一片贝雷片 生成上下弦杆 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；材料梁单元；材料1:16Mn； 截面截面1：弦杆：弦杆 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任意间距：方向（任意间距：方向（x） 间距（间距（90，4705，90）mm 5 模型模型单元单元复制和移动复制和移动 全选全选 形式形式复制复制 等间距等间距 dx,dy,dz（0，0，1400）mm 复制次数复制次数（1） 6 生成竖杆生成竖杆 模型模型单元单元扩展单元扩展单元 选择节点选择节点2 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1:16Mn； 截面截面2：腹杆：腹杆 复制和移动复制和移动等间距等间距 dx,dy,dz（0，0，700）mm 复制次数复制次数（2） 模型模型单元单元复制和移动复制和移动 选择最新建立的个体选择最新建立的个体 形式形式复制复制 等间距等间距 dx,dy,dz（1410，0，0）mm 复制次数复制次数（2） 7 生成斜杆 模型模型单元单元建立建立 单元类型单元类型一般梁一般梁/变截面梁；变截面梁； 材料材料1:16Mn； 截面截面2：腹杆：腹杆 节点连接：依次连接节点（节点连接：依次连接节点（15，10） ， （） ， （10，16） ， （） ， （16，3） ， （） ， （3，15） （16，12） ， （） ， （12，17） ， （） ， （17，5） ， （） ， （5，16） 生成斜杆（如图所示）生成斜杆（如图所示） 8 建立其余的贝雷片建立其余的贝雷片 模型模型单元单元复制和移动复制和移动 全选全选 形式形式复制复制 等间距等间距 dx,dy,dz（3000，0，0）mm 复制次数复制次数（4） （生成（生成1根贝雷片主梁）根贝雷片主梁） 模型模型单元单元复制和移动复制和移动 全选全选 形式形式复制复制 等间距等间距 dx,dy,dz（0，900，0）mm 复制次数复制次数（5） （生成另外（生成另外5根贝雷片主梁）根贝雷片主梁） 9 建立支撑架建立支撑架 建立一联支撑架 点击图标菜单平面选择，选择yz平面，x坐标处输入0适用，或用鼠标在图形窗口 中点击x=0的任意一个节点，则x=0这个平面被选择，点击图标菜单激活，则在窗 口仅显示刚刚选择的x=0平面内的节点和单元。 10 转换视图为侧视图转换视图为侧视图，如下图所示，依次连接节点，生成两片主梁间的支撑架，如下图所示，依次连接节点，生成两片主梁间的支撑架 模型模型单元单元建立建立 单元类型单元类型桁架单元；桁架单元； 材料材料2:A3； 截面截面3：支撑架：支撑架 模型模型单元单元复制和移动复制和移动 11 选择刚才生成的支撑架单元选择刚才生成的支撑架单元 形式形式复制复制 等间距等间距 dx,dy,dz（0，900，0）mm 复制次数复制次数（4） 模型模型检查结构数据检查结构数据检查并删除重复输入的单元 （删除刚才支撑架复制重叠的单元）检查并删除重复输入的单元 （删除刚才支撑架复制重叠的单元） 注：对于钢结构模型，由于单元较多，容易生成重复单元。因此，建完模型后，建议 使用检查功能，删除重叠的单元，以确保分析的正确性。 （其他结构的分析也建议在 分析前执行检查的操作） 建立其余的支撑架建立其余的支撑架 全部激活所有单元全部激活所有单元 在树形菜单鼠标左键双击截面3:支撑架，则刚刚建立的支撑架单元被选择 12 模型模型单元单元复制和移动复制和移动 形式形式复制复制 等间距等间距 dx,dy,dz（3000，0，0）mm 复制次数复制次数（5） 建立分配梁建立分配梁 13 切换到正面视图，窗口选择切换到正面视图，窗口选择x=0的构件，然后激活的构件，然后激活 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8 形式形式复制复制 等间距等间距 dx,dy,dz（0，-750，200）mm 复制次数复制次数（1） 模型模型单元单元扩展单元扩展单元 选择最新建立的个体选择最新建立的个体（快速选中刚才生成的节点）（快速选中刚才生成的节点） 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2:A3； 截面截面4：分配梁：分配梁 复制和移动复制和移动任意间距：方向（任意间距：方向（y） 间距（间距（750，5900，750）mm （生成第一根分配梁） 14 使用选择新建项目使用选择新建项目选择刚才生成的分配梁选择刚才生成的分配梁 模型模型单元单元复制和移动复制和移动（使用复制功能建立余下的分配梁） 形式形式复制复制 任意间距：方向（任意间距：方向（x） 间距（间距（795，3705，885，3705，885，3705，885，37 05，885，3705）mm 15 建立桥面板建立桥面板 利用分配梁单元建立桥面板， 选择分配梁并激活 （可以使用平面选择功能选择 z=1.6m 平面） 桥面板为钢板，厚度 4cm，材料为 A3 钢。使用板单元模拟桥面板，首先要定义板单元的厚 度参数。 模型模型材料和截面特性材料和截面特性厚度厚度 添加：厚度号（添加：厚度号（1） ，面内面外厚度（） ，面内面外厚度（0.04m） ，） ， 板偏心（数值，板偏心（数值，z=-0.02m） 16 建立桥面板单元，切换到顶面视图建立桥面板单元，切换到顶面视图 模型模型单元单元建立建立 单元类型单元类型板单元，板单元，4节点，厚板，交叉分割：节点（开）节点，厚板，交叉分割：节点（开） 节点连接（节点连接（470,630,623,463） 以上操作如下图所示以上操作如下图所示 17 全部激活所有单元，消隐显示如下图 4、添加边界、添加边界 添加弹性连接添加弹性连接 使用平面选择使用平面选择和激活功能和激活功能激活激活x=0平面的单元和节点平面的单元和节点 切换到左面视图切换到左面视图 模型模型边界条件边界条件弹性连接弹性连接 连接类型连接类型只受压：只受压：SDx（100kN/mm） 复制弹性连接： （开）复制弹性连接： （开） 18 距离距离 方向（方向（x）间距： （间距： （795,3705,885,3705,885,3705,885,3705,885,3705） mm 依次连接分配梁和主梁对应的节点（依次连接分配梁和主梁对应的节点（8,464） 、） 、(85,465)、 （、 （162,466） 、 （） 、 （239,467） 、 （） 、 （316, 468） 、 （） 、 （393,469）各点，如图所示对应位置。生成全桥的弹性连接）各点，如图所示对应位置。生成全桥的弹性连接 注：勾选复制弹性连接的选项，可以快速复制相同轴线上的连接，加快建模效率。 （特别 是长度较长的结构） 19 添加一般支承添加一般支承 添加主梁的边界 模型模型边界条件边界条件一般支承一般支承 切换到正面视图，窗口选择左下角节点切换到正面视图，窗口选择左下角节点 D-all（开） ，（开） ，Rz（开） ，适用。（开） ，适用。 窗口选择右下角节点窗口选择右下角节点 Dz（开） ，（开） ，Rz（开） ，适用。（开） ，适用。 20 添加桥面板的边界 选择仅显示桥面板单元 在树形菜单结构板单元上单击右键选择激活 21 模型模型边界条件边界条件一般支承一般支承 节点节点470：Dx（开） ，（开） ，Dy（开）适用（开）适用 节点节点630：Dy（开）适用（开）适用 节点节点463：Dx（开）适用（开）适用 以上操作如下图所示以上操作如下图所示 22 释放梁端约束释放梁端约束 注：贝雷梁的连接为销接，因此要释放梁端约束。在 midas 里可以通过释放梁端约束功 能，快捷地完成这部分操作。 （关于单元自由度的释放说明，可参阅帮助文件以及用户手 册。 切换到正面视图切换到正面视图 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 类型类型相对值相对值 My（j-节点） ： （开）节点） ： （开） 选择两片贝雷片连接的左边单元，点击适用。 （这里使用交叉线选择选择两片贝雷片连接的左边单元，点击适用。 （这里使用交叉线选择可以方便的 选中所需单元） 可以方便的 选中所需单元） 5、输入荷载、输入荷载 添加荷载工况添加荷载工况 荷载荷载静力荷载工况，添加自重静力荷载工况，添加自重 23 荷载荷载自重自重荷载工况名称： （自重）荷载工况名称： （自重） 自重系数：自重系数：z(-1) 点击添加点击添加 6、输入移动荷载分析数据、输入移动荷载分析数据 注：因为分配梁上建立了桥面板单元，因此使用车道面来定义移动荷载加载位置。 在树形菜单中选择只激活板单元。在树形菜单中选择只激活板单元。 定义移动荷载分析数据定义移动荷载分析数据 荷载荷载 / 移动荷载分析数据移动荷载分析数据 /移动荷载规范移动荷载规范/china 荷载荷载移动荷载分析数据移动荷载分析数据车道面车道面添加添加 车道宽度车道宽度:6m 与车道基准线的偏心距离与车道基准线的偏心距离:-0.45m 桥梁跨度桥梁跨度:15m 车轮间距（车轮间距（0m） .当移动荷载为车辆荷载可以输入实际的车轮间距，为车道 荷载时输入 当移动荷载为车辆荷载可以输入实际的车轮间距，为车道 荷载时输入0 选择两点选择两点: (466, 626) 24 输入车辆荷载输入车辆荷载 输入数据库中的标准车辆荷载CH-CD。 荷载荷载 / 移动荷载分析数据移动荷载分析数据 / 车辆车辆 车辆车辆 添加标准车辆添加标准车辆 标准车辆荷载标准车辆荷载 规范名称规范名称 公路工程技术标准公路工程技术标准(JTG B01-2003) 车辆荷载名称车辆荷载名称 CH-CD 25 荷载荷载 /移动荷载数据分析移动荷载数据分析/ 移动荷载工况移动荷载工况 荷载工况荷载工况 ( 移动工况移动工况) 子荷载工况子荷载工况 车辆组车辆组VL: CH-CD 可以加载的最少车道数可以加载的最少车道数( 1 ) 可以加载的最大车道数可以加载的最大车道数 ( 1 ) 车道列表车道列表车道车道 选择的车道列表选择的车道列表车道车道 26 移动荷载分析控制移动荷载分析控制 分析分析 / 移动荷载分析控制移动荷载分析控制 加载位置加载位置影响线加载影响线加载 每个线单元上影响线点数量（每个线单元上影响线点数量（3） 计算位置计算位置杆系单元杆系单元内力（最大值当前其他内力）内力（最大值当前其他内力）(开开)，应力（开），应力（开） 计算位置计算位置杆系单元杆系单元内力（最大值当前其他内力）内力（最大值当前其他内力）(开开)，应力（开），应力（开） 计算选项计算选项反力，位移，内力（全部） （开）反力，位移，内力（全部） （开） 汽车荷载等级汽车荷载等级 公路公路-I级级 冲击系数冲击系数 规范类型规范类型(JTG D60-2004),结构基频方法（用户输入） ，结构基频方