成桥阶段和正装分析

目概要桥梁基本数据荷载设定建模环境定义材料和截面特性值成桥阶段分析建立模型建立主塔建立建立主塔支座输入边界条件索初拉力计算定义荷载工况输入荷载运行结构分析建立荷载组合计算未知荷载系数查看成桥阶段分析结果查看变形形状正装施工阶段分析正装施工阶段分析正装施工阶段分析正装分析模型定义施工阶段定义结构组定义边界组定义荷载组定义施工阶段施工阶段分析控制数据运行结构分析查看施工阶段分析结果查看变形形状查看弯矩查看轴力查看计算未闭合配合力时使用的节点位移和内力值概斜拉桥是塔、和加劲梁三种基本结构组成的缆索承重结构体系，桥形美观，且根据所选的索塔形式以及的布置能够形成多种多样的结构形式，容易与周边环境融合，一般进行斜拉桥分析时首先通过倒拆分析计算初张拉力，然后进行正装施工阶段分析。在本例题将介绍建立斜拉桥模型的方法、计算初拉力的方法、施工阶段分析方法、采用未闭合配合力功能利用成桥阶段分析张力进行正装分析的方法。本例题中的桥（1100。1.拉桥分使用MIDAS/Civil

桥梁基桥梁形 桥梁跨 40.0m+110.0m+40.0m=190.0桥梁高 主塔下部:20m，主塔上部:2.分分8010设定建文件 新项文件 单位长度mtonf3.定建模环境及单位体定义材料和截输入加劲梁、主塔下部、主塔上部、的材料特性值。在材料和截面框中选定义使用适用按钮会更方

模型/材料和截面特性/材加劲梁设计类弹性模(2.1e7);泊松比容重(7.85)表1.性号项泊松容1加劲2344.义材料模型/材料和截面特性/截截面(1)截面特性值>面积(0.8)号项面1加劲实腹长方2实腹长方号项面1加劲实腹长方2实腹长方3实腹长方4图5.定义截面特性 成桥阶段首先建立斜拉桥的成桥阶段二维模型，利用包含索力优化功能的未知荷载系数功能计算初拉力。6.拉桥成桥阶建立模析。建立模建立加首先用建立节点功能建立节点后使用扩展单元功能生成9@10+2@5+9正正面捕捉节点捕捉点栅格(开自动对齐(开 节点号(开模型/节点 建立节坐标95,0,0全选材料>1:加劲梁;截面>1劲梁生成模式>和移动和移动x间距>9@10,2@5,9@107.立加劲建立模模型/节点 建立节坐标550,-20>次数(1);距离(110,0,0)模型/单元/扩展单窗口选择8的①；节点22，23)材料>2:主塔下部;截面>2塔下部生成模式>和移动①选择节点22,和移动①选择节点22,8.立主塔下选择节点后利用扩展功能建立加劲梁上部梁单元（10m+5m+3@10m）模型/单元/扩展单窗口选择9的①；节点26，27)材料>3:主塔上部;截面>3塔上部生成模式>和移动和移动z间距>15,3@10①①①①选择节点269.立主塔上建 显示单元标轴(开模型/单元/建立单材料>4:;截面>4:;Beta角(0节点连接34,1节点连接34,3节点连接34,7节点连接34,9节点连35,13节点连35,15节点连接35,19节点连35,21)10建立主弹性连接单元是把两个节点按用户所需要的刚度连接而形成的计算单元。弹性度值和3个旋转刚度性连接单元的单元坐弹性连接单元轴向刚度输入单位长度所施加的力，旋转刚度输入单位转角所施输入剪切型弹性支①位置①调整弹性连接单

使用弹性连接(ElasticLink)建立主塔上的支座SDx:500000tonf/m,SDy tonf/m,SDz:1000窗口缩放(图21的①)选项;连接类SDx(tonf/m)(500000);SDy(tonf/m) );SDz(tonf/m)剪切型弹性支承位开到端点I的距离SDy1SDz1)Beta角>(0)2点2点27,17)11立主塔支输入边主塔下端定端(Dx,Dy,Dz,Rx,Ry,Dy,DzRx,自动对齐窗口选择12的①；节点22,23)选项;D-ALL,R-ALL窗口选择12的②；节点121)选项;Dy,Dz,Rx,Rz②②②①①图12.入边界条索初拉斜拉桥是多次超静定结构体系，所以计算初拉力需要多次的反复计算。另外，对于每跟的张力并不是只有一个解，对同一个斜拉桥不同的设计者可能选择不同的MIDAS/Ciil的未知荷载系数功能使用了索力优化法则，可以计算出特定约束条件的佳载数在算拉桥初力常效。使用未知荷载系 步骤 步骤 步骤2.定义主梁恒荷载 步骤 步骤 步骤 步骤 表3.初拉力计算步骤流程初始平衡状态为了使斜拉桥结构在恒载作用下垂度、加劲梁的弯矩、锚固点坐标、张力、主塔坐标达到设计期望值，通过初始平衡状态分析计算初始节点坐标、变形前长出变形前长度、追踪张力、加劲梁和主塔的预拱度、加劲梁的弯矩图等设计参数。张力决定结构的变形形状。为了确定的初始张力，顺桥向的变形和的张力要反映算，所以计算出满足初始状态的施工控制张力不是简单的事情。另外，对于每跟的张利用MIDAS/Civil的未知荷载系数功能计算初拉非常。件的最佳荷载系数，利用这些荷载系数计算初拉力。不受或只受较小的弯梁的弯矩分布要均匀③最终索力不集中在几 定义荷为了计算恒载引起的初拉力，定义自重、二期荷载、单位初拉力等荷载工使用MCT命令窗口输入荷载工况更

荷载自重);类型>说明重)

恒荷载名称明(二期荷载)名称(1);类型>用户定义的荷载说明(1-单位初拉力)名称(4);类型>用户自定义荷载说明(4-单位初拉力)载强制位移);类型>用户自定义荷载说明移)输入名称(1)至名称(4)的荷载工况13载和单位荷载的荷载工输入荷对齐自重荷载组名自重系数Z114入自使用梁单元荷载功能输入防撞墙、桥面铺装荷载，荷载大小为30tonf/m荷载/梁单元荷载（单元窗口选择(节151～23)荷载工况名称>二期荷载;选项>添荷载类型>均布荷 ;方向>整体坐标系投影数值x1(0)x2(1)W3)二期二期荷载：3.0tonf/①15入作用于加劲梁的二期荷交叉线选择(单16的3340)荷载工况名称>1;荷载组名称>默认选项;1)⋯荷载工况名称>4;荷载组名称>默认选项加;初拉力1①①①①图16.输入的单位初拉荷载工单元荷载工单元荷载工单元荷载工单元33,35,13234,436,图17.已输入 利用支座强制位移功能输入边跨支座的支座强制位移

竖向位移0.01荷载支座强制位移窗口选择(节181,21)荷载工况名称>支座强制项>添加位移>Dz(0.01)①①①①18.支座沉降荷运行结分析/运行分析建立荷荷载荷载组合列表称荷载工;分项系数荷载工;分项系数荷载工况>;分项系数荷载工况>;分项系数荷载工况>;分项系数荷载工况>;分项系数荷载工况;分项系数(1.0)19.建立荷载组计算未知荷载在未知荷载系数框输入荷载工况、约束条件、构成目标函数的方法等法求解未知荷载”和的“结果>未知荷载系数”部分的说明。结果未知荷载未知荷载系数组>项目名称数);荷载组合>LCB目标函数类知荷载系数符载工况>1(开)荷载工况>2(开荷载工况>3(开荷载工况>4(开图20.未知荷载系数详 本例题将主塔水平位移和主梁弯矩作为约束条件。因分析模型是对称结构所以

约束类型节点号(34)位移>约束条件数值0约束条件 约束名称单元号(5)I-端内力>My约束条件数值300约束条件 约束名称单元号(6)J-端内力>My约束条件数值200约束条件 约束名称单元号(8)J-端内力>My约束条件数值400可以使用MCT命令窗口方便地输入计算未知荷载系数的约束条件。使用方法参照“斜拉桥成桥阶段图21.约束条 关于未知荷载系数在未知荷载系数结果析功能>利用优化设方法求解未知荷载”节 未知荷载系数组

图22为使用未知荷载系数功能计算的未知荷载系数结未知荷载 初拉力①②点击生成荷载组合可自动生未知荷载 初拉力①②点击生成Excel文件按钮，导出Excel22知荷载系数分利用生成荷载组合(图2223LCB2荷载组荷载24用未知荷载系数自动生成的荷查看成桥阶段分析结查看变可以调整变形显

结果/位移/位移形CB:LCB位移>显示类形前(开);图例(开)变形>变形图的比例(0.5)窗口缩放25看变形形正装施工阶段分段分析(Forwardysis)。通过正装施工阶段分析验算施工中产生的应力、检查施工顺斜拉桥正装施工阶段分析较的部分是如何计算出的施工控制张力。MIDAS/Civil可以利用未闭合配合力（LackofFit）功能，准确计算出初拉26拉桥的施工顺(1)未闭合配合力的计利用两端的位移，求变形前长度（L）与变形后长度（L’）之差。根据差值求出相应的附加初拉力(ΔT)。把求出的附加初拉力(ΔT)和初始平衡状态分析时计算(ui,(ui,(uj,L'-LL=VbCos∆T=EALTf=Ti+27闭合配合力28闭合配合力计算－合拢定义正装施工5.工阶段列 备注StageStage边跨施工、支架、边跨支考虑未闭配合Stage施加挂篮1荷Stage拆除施工支架、生成(单元考虑未闭配合Stage生成加劲梁构件6714Stage生成(单元35,考虑未闭配合Stage拆除挂篮1荷载施加挂篮2Stage7-生成(单元33,考虑未闭配合Stage生成加劲梁(单元8912Stage生成(单元36,考虑未闭配合Stage拆除挂篮2荷载施加挂篮3Stage拆除挂篮Stage11-生成合拢段单元10考虑未闭配合Stage刚体连接Stage二期荷载、成桥阶正装施工阶段1173529装施工阶段分析的分析步另存为cablestayedforward正装分位初拉力（1~4）。荷载荷载组合列表除LCB1,LCB2荷载静力荷载名称(1)~名称(4)名称(初拉力);类型>用户自定义荷载说明(正装分析初拉力)图 选择属性-单元选择类型>单元类型节点关开)(桁架)参数类开形式架开(开31架单元转换为定义施定义相同名称以序列号定义多个施工

荷载工阶段分析数定义施工阶段>施工阶Stage1to7保存结果>施工阶段(开)施工阶段Stage7-1保存结果>施工阶段(开)施工阶段Stage);后缀(8to11保存结果>施工阶段(开)施工阶段Stage11-1保存结果>施工阶段(开)施工阶段Stage);后缀(12to13保存结果>施工阶段(开)输出保存每个施工阶段的图32.施工阶 图33.施工阶段图34.施工阶 图图35.施工阶 图36.施工阶 定义结构组组>结构组>新建名称(Stage);后缀(1to13)名称(未闭合配合力)37义结构Stage1Stage2阶段为边跨设置了支架的状态，Stage3阶段为了在中跨设置加劲梁而施加挂结构窗口选择(图38的)Stage1(拖放)窗口选择(图38的)Stage2(拖放)StageStage①①Stage②②38Stage1和结构组Stage构交叉线选(图39的)Stage4(拖放)窗口选择(图39的)Stage5(拖放)Stage①①Stage②②39Stage4和结构组Stage构构交叉线选(图40的)Stage6(拖放)Stage7(拖放)StageStage①①Stage7②40Stage6和结构组Stage窗口选择(图41的)Stage8(拖放)Stage①①Stage②②Stage①①Stage②②41Stage8和结构组Stage定义合拢段添加阶段(Stage11)的结构组(图42的①)Stage11(拖放)Stage①42Stage构选择1to610to1216to21(图43选择1to510to1116to2033to3637to40(图43的未闭合配合力(拖放①①43（未闭合配合力组定义边界组全部激活组>边界组>新建名称(主塔固定端)名称(桥台铰支座)名称(支架)44义边界窗口选择(图45的)窗口选择(图45的)桥台铰支座(拖放②②①①45义边界弹性连接的一般类型SDx:500,000tonf/m, SDy:100,000,000tonf/m, SDz:1,000tonf/mSRx:0tonf/m, SRy:0tonf/m, SRz:0tonf/m选项>删除窗口选择（节点：26，5，27，17）边界组名塔弹性连选项接类般类SDx(tonf/m)(500000);SDy(tonf/m) );SDz(tonf/m)SRx(tonf/m)(0);SRy(tonf/m)(0);SRz(tonf/m)(0)两点两点(27,17)46成主塔弹性连主塔和加劲梁的临时支座利用弹性连接的刚性来连接边界组名称塔临时支选项加接类型两点(26,5)两点(27,17)47成主塔临时支SDx:0tonf/m, SDy:10,000,000tonf/m, SDz:10,000,000tonf/mSRx:10,000,000 SRy:0 SRz:10,000,000模型/边界条件/节点弹性支窗口选择(图48的；节点：2,4,18,20选项>添加SDx(tonf/m)(0);SDy(tonf/m) );SDz(tonf/m) SRx(tonf/m) );SRy(tonf/m)(0);SRz(tonf/m) )①①①选择节点2、选择节点18、48成支架边界条定义荷载组名称自重名称二期荷载名称(初拉力1)名称(初拉力2)名称(初拉力3)名称(初拉力4)名称(挂篮1)名称篮2)名称篮3)49成荷载组名自荷载工况名称荷载工001荷载组名称>自重操作>50辑自重荷载载全选二期荷载(拖放全选支座强制位移(拖放选择荷载类固定位移(开)51义二期荷载及支座强制位移荷载输入所个荷

荷载载名称：（挂篮);施工阶段荷载况时可使用MCT命令

说明挂篮荷载节点窗口选择(图53的①6,16荷载组名称1项>添加节点荷载>FZ(-80)窗口选择(图53的②8,14荷载工况名称荷载组名称2项>添加节点荷载>FZ(-80)窗口选择(图53的③1012荷载工况名称荷载组名称3项>添加节点荷载>FZ(-80)52成挂篮荷载工 ③ 53入挂篮荷交叉线选择54元36,37)荷载工况名称>初拉力;荷载组名称>初拉力选项;初拉力(340.80)⋯荷载工况名称>初拉力;荷载组名称>初拉力选项加;初拉力荷(254.40)①① ①① 表6.通过初始平衡状态分析计算的初拉荷载单元初拉力荷荷载单元初拉力荷36,35,33,34,定义施首先定义Stage1施工阶段，Stage1为主塔施工状态。荷载/施工阶段分析数据 Stage保存结果开单元表单Stage激活>激活>激活>荷载表单列激活>图55.定义施工阶段Stage1的单图56.定义施工阶段Stage1的边界条件图57.定义施工阶段Stage1荷激钝激钝激钝Stage主塔固定(变形主塔临时支(变形后自Stage(变形后Stage挂篮Stage支初拉力StageStage初拉力Stage挂篮挂篮Stage7-初拉力StageStage初拉力Stage挂篮挂篮Stage挂篮Stage11-Stage主塔弹性连(变形后主塔临时支支座强制位StageMIDAS/Civil的施工阶段58MIDAS/Civil施工阶段模型(Stage1~Stage7- Stage10：拆除挂篮2荷载