MIDAS横坡截面梁截面温度设置

1、北京迈达斯技术有限公司桥梁部唐晓东（编）李真兴（核） #北京迈达斯技术有限公司桥梁部唐晓东（编）李真兴（核） midasCivil技术资料midas横坡截面-梁截面温度设置Civi技术资料横坡截面-梁截面温度设置目录midasCivil技术资料1横坡截面-梁截面温度设置11概述22带横坡截面-梁截面温度设置理论依据23带横坡截面-梁截面温度设置方法43.1截面单兀面积的划分43.2等效代换梁截面温度参数计算63.3梁截面温度设置84结果对比及验证95总结11参考文献11北京迈达斯技术有限公司桥梁部2013/07/29midasCivil技术资料横坡截面-梁截面温度设置midasCivil技术资

2、料横坡截面-梁截面温度设置北京迈达斯技术有限公司桥梁部唐晓东（编）李真兴（核） 北京迈达斯技术有限公司桥梁部唐晓东（编）李真兴（核） 1概述根据规范JTGD60-2004（4.3.10-3条目中规定，需要计算折线温差作用效应。在JTGD62-2004附录B中给出的温差作用效应计算的模型是平坡截面，然而，在实际设计工程中截面往往是带有横坡或顶面非水平，如图1,这就给在Civil中输入参数，准确计算带横坡截面的温差作用效应带来了一定的困难。本文结合规范，给出带横坡截面温差作用效应计算时，Civil中梁截面温度参数设置的输入方法。图1带横坡截面带横坡截面-梁截面温度设置理论依据图2温度梯度计算模式及

3、任意单元面积内的温差效应公式首先，JTGD62-2004附录B条文说明中关于温差作用效应的计算公式如图2所示，由公式附B-18、B-19可知，在计算温差作用效应时，定义了多层纤维面积dy,根据该单元面积所处的位置不同（y值）来计算任意点应力。由其详细的推导过程可知，其实就是把截面划分成一个个单元面积，然后按类似积分的方式求算。midasCivil技术资料横坡截面-梁截面温度设置midasCivil技术资料横坡截面-梁截面温度设置北京迈达斯技术有限公司桥梁部唐晓东（编）李真兴（核） 北京迈达斯技术有限公司桥梁部唐晓东（编）李真兴（核） /去g1”1此J41fI简支梁温羞应力I）正温差应力忧=Ay

4、tyClf.Ej(B-l)(&-2)(B-3)2）反温基应力内片取负值犧（阵3）式计算*式中Ay截面内的单元面积；J笊元面积為内温差梯度平均值.均以正值代.人；叫混艶土线膨胀系数，按公路桥涵阳十通用规范JTG1）60-2001的规定采用；&混凝上弹性模鼠；汁算应力点至撰算截面重心轴的距离”重心轴以上取正一值以下取负值*升单元面积毎重心至挽算截面重心轴的距鹑座心轴以上取正值、以下取负值卡尙、f算截面面积和惯性矩U图3附录B温差作用效应计算公式其次，规范在附录B中，根据其条文说明的详细推导过程，给出了具体的温差作用效应的计算公式。但是，规范示意的似乎是平坡截面的计算公式，并未给出带横坡截面等顶面非

5、水平截面的温差作用效应计算公式，是不是这类截面就不能准确计算了呢？1、根据温差梯度方向、温度梯度曲线温度基数Ti的位置把截面划分为单元面积Ayi旦2、计算单元面积Ay,对应的和巳3、按式B-1、B-2计算Nt和Mt05、按式B-3计算温差应力4、设置计算应力点，计算应力点位置y,根据温度梯度曲线得到应力点处的温度图4温差作用效应计算流程和要点当然不是，由附录B条文说明的推导过程，可以清晰的了解到，其实，不管是平坡截面还是带横坡的截面，亦或是顶面非水平的其他截面，正确的计算方法都是相同的，都是按照图4所示的流程和要点进行计算的。midasCivil技术资料横坡截面-梁截面温度设置midasCiv

6、il技术资料横坡截面-梁截面温度设置北京迈达斯技术有限公司桥梁部唐晓东（编）李真兴（核） 北京迈达斯技术有限公司桥梁部唐晓东（编）李真兴（核） #带横坡截面-梁截面温度设置方法由如上阐述，我们在理论层面上基本清楚带横坡截面如何计算温差应力，与平坡截面没有本质区别。现在的问题是，Civil目前梁截面温度参数设置是在平坡截面的框架下给出的，这就需要在设置梁截面温度时进行一些等效代换。本文主要目的就是告知大家如何做等效代换，最终实现此类截面温差应力的准确计算。为阐述该方法的操作，现选取一个横坡为2%的单箱单室对称截面举例说明，如图5所示，蓝色线是截面轮廓线，下面将按图4所示的计算流程，阐述“带横坡截

7、面-梁截面温度设置方法”。图5带横坡截面-梁截面温度计算示意图midasCivil技术资料横坡截面-梁截面温度设置midasCivil技术资料横坡截面-梁截面温度设置北京迈达斯技术有限公司桥梁部唐晓东（编）李真兴（核） #北京迈达斯技术有限公司桥梁部唐晓东（编）李真兴（核） #midasCivil技术资料横坡截面-梁截面温度设置midasCivil技术资料横坡截面-梁截面温度设置北京迈达斯技术有限公司桥梁部唐晓东（编）李真兴（核） 北京迈达斯技术有限公司桥梁部唐晓东（编）李真兴（核） 3.1截面单元面积的划分3计算桥梁结构由于梯度温度引起的效应时,可采用图4.3.10翫示的竖向温度梯度曲线，加

8、桥面板表面的最高温度7|规定见表4.3JO-3,对混凝土结构*当耀高H小千400mm吋，图中4=-100（mm”梁高H等于或大于400rnm时tA=300mmQ对带混凝土桥面板的钢结构/二dOOmng图4310中的（为混凝土桥面板的总度图6竖向温度梯度根据JTGD60-2004（4.3.10-3）规定，如图6,一般混凝土桥面板计算采用两折线温度,单元面积厚度取100mm，取300mm即可（因温差变化在折线范围内是线性的），本文为阐述方法的通用性及不规则单元面积如何处理等情况，对截面划分了单元面积-,如图7所示。图7正确的单元面积划分-单元面积划分的注意事项：1）关于温差梯度方向，如图7所示，横

9、坡截面温差梯度的方向是垂直于横坡线的方向，所以，每个单元面积都是平行截面横坡线向截面内进行偏移划分的。沿轴负方向水平向下偏移划分单元面积是不正确的，如图8，因为温差梯度方向一定是沿着表面向截面内渐变的。另外，本例每个单元面积的取值为，温度基数为C、C、C、C。如果是按规范要求定义两个单元面积，则0即可。/V“IK图8沿Y轴负方向水平向下偏移划分单元面积）由图，单元面积是非规则图形，在温差作用效应计算时，需准确知道该单元面积质心到全截面质心的距离（），所以，推荐用中的命令对单元面积定义面域,然后用命令查询该面域的面积和质心坐标等数据，以便后续计算等效代换参数。）此时划分的单元面积，就是根据截面的

10、实际形状和真正的温差梯度方向得到的，所以，此时值的选取一定要结合规范来定义，也就是每个对应的都是温度梯度曲线折点处温度基数对应的位置确定的。图中，根据规范，则对应的，对应的（）。本例，为阐述等效方法，把单元面积按为温度基点的位置划分了个单元面积，并假定了厶。图9取值示意图3.2等效代换梁截面温度参数计算节中根据温度梯度曲线的温度基数确定单元面积的高度然后划分好了单元面积，同时，使用中的、命令得到单元面积的面积、坐标等参数，如图所示。在表中，根据这些已知的截面数据计算在定义梁截面温度时需要填入的参数，这时的思路是等效代换，即把实际截面划分的单元面积等效代换成便于在中输入参数的矩形单元面积，代换的

11、原则是：）单元面积的质心位置不变，以保证图中式-中的、是实际截面中划分的单元面积对应的位置。）保证单元面积值、每个单元面积内温差梯度平均值、线膨胀系数a、混凝土弹性模量这些参数未发生改变。其中，、a、在该等效代换的方法中，没有做任何改变，是自然满足的，无需考虑。3）计算应力点位置、的准确计算；应力点对应温度梯度曲线处温度值、的准确调取。注意，式中的第三项中的不是某一个划分的单元面积对应的温差梯度平均值,而是计算应力点处对应的温度值。原则、是为了保证等效代换时式中前两项计算准确；原则是为了保证式中第三项计算准确。A1适心AT/蜃虫;、72卫0口工-1043一二4昶】垂直梁表面轮廓线）退羞梯度方向

12、-4000T1=251=朗=18-T3=12/T4=6b=-1M3.2478图10等效代换示意图midasCivil技术资料横坡截面-梁截面温度设置midasCivil技术资料横坡截面-梁截面温度设置midasCivil技术资料横坡截面-梁截面温度设置midasCivil技术资料横坡截面-梁截面温度设置midasCivil技术资料横坡截面-梁截面温度设置midasCivil技术资料横坡截面-梁截面温度设置表梁截面温度输入参数换算截面固有参数等效代换方法需计算的数据中梁截面温度设置输入参数计算项目面积质心坐标原等效矩形条高度厶等效单元面积为矩形条的顶底坐标等效矩形条宽度（e）BH全截面计算得到等

13、效矩形条的宽度。单元面积是为了满足代换原则中准确调取计算应力点对应的温度值而设，将设置为很小的值，使0排除对式中前两项计算结果的影响。的另其等于的即可。温度基数以截面顶点开始计入，故虚设段的温度都是起始温度，不设温差，否则，在调取应力点、的温度时，会以截面顶点作为，按距离内插计算,导致调取的温度值有误。截面顶点保证等效矩形条质心位置不变的情况下，计算矩形条的顶底坐标，用于与截面顶坐标相减得到中输入的和值。截面顶点截面顶点截面顶点截面顶点表1内容是等效代换方法参数计算的核心，看似繁杂，其实，只需注意几个关键点即可很容易的完成设置参数的计算。截面固有参数可在中用定义面域后，命令得到全截面、各单元面

14、积的质心和面积等数据。为了让读者很好的理解表1的数据关系，在表2中，做了更详细的解释。同时，在图中，示意了等效单元面积（或矩形条）与温差梯度曲线的关系。7A1质心温差梯度方向-4000Yit条）与温差梯度曲线的关系（垂直梁表面轮廓线）i=tan0=2%图等效单元面积比二100北京迈达斯技术有限公司桥梁部唐晓东（编）李真兴（核）表2等效代换原则详解项目针对与等效原则的处理方式总结等效代换原则1等效代换原则是虚设单元面积其、等参数无需特别考虑。将设为极小值，这是为了保证的面积约为0这样式中的前两项结果为0而不影响温差应力的计算结果。当然，为保证温度曲线的连续，令段的等于段的即可。由于的第项是需要计

15、算应力点的温度值，而程序会以截面最顶点坐标作为温度曲线起始点，然后根据应力点位置内插得到温度值，故令段温度基数C这时，整个横坡线上的温度值才都是C。可见，如此处理，既保证了虚设的不会产生面积，进而影响温差应力计算公式前两项的结果，同时也保证了截面顶点及横坡线上的应力点温度值的准确调取。单元面积等效的原则是质心位置不变，所以，等效的矩形条顶底坐标只能是其质心坐标加减H得到。但是，由于应力点调取温度值的原因，需要根据等效代换原则中所述计算，以保证计算应力点刚好对应的温度值。对于截面应力点1计算应力时需要调取温度值，且单元面积的温度基数即是、应力点的温度值，所以，令等效矩形条的顶坐标等于1应力点的坐

16、标（）然后，减去的质心坐标得到矩形条的，然后正常计算底坐标等其他参数。等效矩形条是需要特殊关注的，因为所处的温度基数刚好是要计算的应力点位置，在保证了原则、的同时，还要让应力点的值刚好在的位置上，故如此处理。没有特别要求，等于即可。无应力点干扰，无需特殊考虑。直接等效成矩形条即可。温度曲线未包括的范围，比如梁底，计算该应力点应力时，式中第项的自然就是了。3.3梁截面温度设置带横坡截面或者不规则截面通常是要用“设计用数值截面”类型，故输入梁截面温度用“一般截面”类型，按表中“中梁截面温度设置输入参数计算”粉色区域的数据输入，见图2等效输入的、等非实际截面尺寸，是等效成矩形条后的尺寸而已。北京迈达

17、斯技术有限公司桥梁部唐晓东（编）李真兴（核）midasCivil技术资料横坡截面-梁截面温度设置北京迈达斯技术有限公司桥梁部唐晓东（编）李真兴（核） 北京迈达斯技术有限公司桥梁部唐晓东（编）李真兴（核） #曹面塑型一般截面殆中组舍戡面温度胡妊&JS：村料特性：弹性植重0C.o单元用户定臭midasCivil技术资料横坡截面-梁截面温度设置北京迈达斯技术有限公司桥梁部唐晓东（编）李真兴（核） 北京迈达斯技术有限公司桥梁部唐晓东（编）李真兴（核） 线膽狀系缴口1丿口J&BO.OLIIjlnimmmmmCH1H2Z10Z1旧080T125CTZ25编辑No.ReF.BHlH2TOC o 1-5 h

18、z1T0.030io.aui.T7.1.2.T6.2.3.T3.:.4.甲二工尖方冋1st1x1帮1st薪1st:BImm!1stH1Imml1stinflClilitH2fnmi111T2(TCB2J102nd弹也Znd汛DM2ndBmmb2ndH1irrm12nr3TiiICli2ndHIfnml2nd12lien3nS3rd痴Hi3na!BCmml3rdH1nml3rd11nciii3n3M2Imm*3rdT2iTCTi4U11单后部单&.DQ.DDO.DQ2S.D0fiC-.OD25.W单0.&0.DBQ.K25.D01Q-D.02ia.DO单D.Qft.&碍.313A.891B.0D

19、238朋12.00-单元2单迪顶单0.0GDQDD0DO25DDB&OD25.00单0.&0D曲皿25.WItHl0?18DO单DO0t7S543136.891B0D228S912.00单元3迪顶D.D-C-DDDD口DO2SDDBC-QD2S.D0D.il0JBS6B.sn.mi2S3D1&DD2IBDDdnDUT-B54-3I3B.691B口口12.no单元4-边I顶0.0CDODDono25DDS&OD25.00土0.50D3396B.25DO1H0218DO单DUDO呻吊133.691B0DZ3B6912.00卑元57B9-远顶0.0&DGDOODO25DDSCOD25.000.00D

20、师25D01(H)021SD0单DO7313S.69180023S卿12.00垃元-曲匝甲Q.0C-.DO.DQD.DQ25.DDC:25.00单a.c-a.fl3购鈕BO.M-25.D01C-D.0Z1S.DQ甲D.Q毗7B54.5133.69：Z3S.S912M单元单0.&G.DQ.DD0.00K.DDflfi-.OD25.00单0.&0a&a.BO.KK.DO10-D.0218.00甲D.Q隔.3血旳16.0D238.64112.0*单0DGOQDDooo25DDB&OD25.00A.&0DBQ.Qfi253ItJD0?1800单DO汕7S543136.B91B0D?3afi912.00

21、单元-逊顶D.D-C-DQDD口na2SDDBC-QD25.00D.lJ03B9GB.sn.DH2SDDliJDD2IS3DDnDU7-B543I3B.69恒口口12.no单元1单单0.0CDODDono2SDD3ftDO25.000.00D3-995B.50.QG25DO1H0218DC单DUDO呻3133.691B0D2336912.00竺元11T-边顾0.0UDODO0DO25DDSCOD25.000.00D3WB.BO.OO3SD010D0?10DO甲DOOd7313S.691800Z3S6912.00宜元-itil单0.0C-.DQ.DQ0.0025.DOSC.OD25.00单a.c

22、-a.flSS5.BQ.M-25.D0100.021S.D0甲D.O0.17154.5133.691B.0DZ3S.S912.Q&单元单Q.GG.DQ.DDO.BQ25.DD6C-.0D25.00甲Q.G0.Daswa.ao.ooas.oa1QD.Q2ldM甲D.Q毗7554.31狙旳16.0DZ33朋12.0&*TL11迫00COCDDDDO2SDD如m25.00单o.uao啓31MA210Od00aa-7SS421犯的1S0D他甜12.00单元-辿顶辿D.D-C-DQDD口oaKDDBCOD25.0aD.iJ03B96B.2SDDiijda?ISDDnD&7-B543I3B.69佗口D23

23、S6512.DD单元1单0.0CDODDono2SDD8O.DD25.000.(0D3396B.HJ.W25DOIH.flZISDO单DU7B543133.691&OD2386912.00竺元1甲Q.0CDQ.DD0.D025.DD3C.0D25.00a.c-：.B359E.BQ.CC25.001CD.0Z1S.D0甲D.Q7S5431S3.691S.0DZ3S5912.00空元1甲-血顶单0.0C-.DQ.DQ0.D025.DOSC.OD25.CO单a.c-a.fl3西鈕BQ.M25.D010D.QZ1S.DQ甲D.Qo.u7B54.5133.691B.0DZ3S.S912.00单元T甲I5

24、部迪顶单0.0G.DQ.DDO.DQ25.DDfiG-.OD25.W单O.G0.Dao.oo25.0010D.Q213.DG单D.Q0.07B54.31M.S916.0D33.6912.00-单元2单onC-0QDDQDO2SDDgQD2S.!M单o.u0DSO.tMl2DO個02怕0000aa-7SS421&0D澎甜12.A&单元2单单D.D-C-DdDaaoa2SDDbhqd25.ca口.心03EB6B.sn.mi2SDD1&D02IEDOdnDQ7-5543I3B.&9馆口|22B6S12.002单0.0CDODDano2SDD8O.DD25.00单0.(0D3-996B.M.閲25001W4ZisDO单DO呻313S.E91&0D23S6912.00单元2单I3祁il0.(C.DG-.DD0.D025.DD3C.0D25.00a.c-：.B3SE.0.0425.001CD.0218.M甲D.Q裙5斗孑138.691S.0DZ38.3912.00量单-iSi顶Q.&C-.DQ.DD0.D025.DOac.oo25.G0单a.c-3.D3K6B.BQ.CC2S.DQ1CD.02ia