斜拉桥成桥阶段和施工阶段分析(MIDAS算例)#借鉴内容

1、斜拉桥成桥阶段和施工阶段的分析目录概要1桥梁基本数据/2负荷/2建模环境的设定/3定义材料和截面的属性值/4成桥阶段分析6结构建模/7生成二维模型/8排序模型的建立/10三维模型的建立/13创建主梁横系梁/15塔式梁的制作/17生成索塔上的主梁支撑台/19生成桥墩上的主梁支架/23输入边界条件/25计算电缆初始张力/28输入载荷条件/29输入负荷/30结构分析/34的执行创建载荷组合/34计算未知负荷系数/35看变成桥阶段的分析结果39变形形状的显示/39施工阶段分析40施工阶段分类/41逆施工阶段分类/42逆施工阶段分析/43输入电缆初始张力/45施工阶段的定义/49结构群/50的定义指定边

2、界群/53指定载荷群/56建设阶段/59输入施工阶段的分析数据/61执行结构分析/61看施工阶段的分析结果62看变形形状/62看力矩/63看轴力/64施工阶段分析变化模式/65学习资料#概要斜拉桥拉索与主梁有机结合，不仅是桥型的美观，还根据选定的拉索塔型和拉索的布置可以形成多种多样的结构形态，容易与周边环境融合，是符合环境设计理念的桥梁形式之一。斜拉桥对设计和施工技术要求非常严格，斜拉桥的结构分析与设计和其他桥形式有很大不同，设计者必须具有深刻的理论基础和丰富的设计经验。 斜拉桥设计不仅要进行定负荷和活负荷，还必须进行模态分析、移动负荷分析、地震分析、风负荷分析。为了决定在各施工阶段设置电缆时

3、的张力，首先在成为桥的阶段决定自重引起的初始平衡状态，依次进行施工阶段的分析。在本例题中介绍斜拉桥分析模型的建立方法、计算拉索初张力的方法、施工阶段的分析步骤和调查分析结果的方法。 如图1所示，本例题中的桥梁模型为三跨度连续斜拉桥、中间跨度220m、边缘跨度100m。图1斜拉桥分析模型学习资料#桥梁基本数据为了说明斜拉桥分析的步骤，本例题桥梁采用了比较简单的分析模型，可能与实际桥梁设计内容不同。本例题桥梁的基本数据如下。桥梁形式：三跨度连续斜拉桥(自锚式)桥梁等级：第一类桥梁全长：100.0米220.0米100.0米=420.0米桥梁宽度：15.6 m米设计车道：双车道5%圆曲线5%图2斜拉桥

4、的纵向视图负荷自重：在程序内部自动计算二期恒载：桥面铺装、挡土墙负荷等使用CIVIL中包含的优化规律计算电缆的初始张力。电缆初始张力：满足成为桥阶段的初始平衡状态的电缆张力图3索塔建模环境设置为了进行斜拉桥的成桥阶段分析，首先打开新项目(新项目)，以“cable stayed”的名称保存(保存)文件。然后，将单位制设置为tonf和m。 根据输入的数据的种类，可以随时自由交换该单位制。文件/新项目文件/保存(cable stayed )工具/单位制长度m； 力tonf图4设定单位制定义材料和截面的属性值输入电缆、主梁、排序器、横向梁和排序器梁的材料特性值。 在“特性值”对话框的材料表单中，单击键

5、。模型/属性值/材料名字(电缆)类型用户定义定义多种材料时，按钮很有用。弹性模量(2.0e7)泊松比(0.3 )比重(7.85 )用上述方法参照表1，输入主梁、索塔、主梁横系梁、索塔梁等材料特性值。表1材料特性值号令项目弹性模量(tonf/m2 )泊松比比重(tonf/m3 )1有线电视2.01070.37.852主梁2.11070.37.853分类器2.01060.172.54主梁横系梁2.01070.37.855索塔波束2.01060.172.5图5“定义材料属性”对话框输入电缆、主梁、电缆塔、主梁横系梁、电缆塔梁等截面特性值。 在“特性值”对话框的“截面”表单中，单击按钮。模型/属性值/

6、截面“属性值”表单截面编号(1)名称(电缆)截面形状实心的长方形计算特性值area (0.0052 )使用上述方法参照表2，输入主梁、索塔、主梁横系梁、索塔梁等截面特性值。表2截面特性值号令项目Area(m2)PS公司(m4)PS(m4)Izz公司(m4)1有线电视0.00520.00.00.02主梁0.39020.0070.15774.76203分类器9.200019.5125.56708.12304主梁横系梁0.04990.00310.04470.13315索塔波束7.200015.7914.47207.9920图6定义截面属性的对话框成桥阶段分析本例题在制作成为桥阶段的模型后，计算自重和

7、二期定负荷下的电缆初张力。 然后利用电缆的初张力作出桥段的初平衡状态分析。首先，利用MIDAS/CIVIL提供的斜拉桥建模助手功能，生成二维斜拉桥模型，利用二维模型通过复制等方法建立三维斜拉桥模型。使用包含最优化规律的未知负荷系数功能，可以简单地求出成为桥阶段的电缆初始张力。斜拉桥成桥阶段模型如图7所示。图7斜拉桥成桥阶段模型结构建模在本例题中建立斜拉桥模型的步骤是先建立桥阶段模型，接着建立桥阶段分析，最后用别的名称进行施工阶段分析。建立斜拉桥成桥阶段模型的详细步骤如下。1 .创建斜拉桥二维模型：利用斜拉桥建模助手2 .建立排序器模型3 .扩展为三维模型4 .建立主梁横系梁5 .生成分类器上的

8、主梁支撑台6 .生成桥墩上的主梁支撑台7 .输入边界条件8 .利用未知载荷系数功能来计算电缆初始张力：9 .输入载荷和载荷条件10 .执行结构分析11 .计算未知的载荷系数生成二维模型在MIDAS/CIVIL提供的斜拉桥建模助手中输入结构的基本数据时，程序将自动生成斜拉桥的二维模型。向斜拉桥建模助手输入以下数据：正面栅格(关闭)捕捉点栅格(关闭)捕获网格(关闭)捕获节点捕获(打开)单元(打开)当您向斜拉桥建模助手输入拉索、主梁、拉索塔的材料和截面特性值以及基本布置时，程序将自动生成斜拉桥二维模型。模型/结构建模助手/斜拉桥建模助手型对称桥ax (m ) z (m ) (25 ) bx (m )

9、 (100 ) z (m ) (90 )。分类器高度H1(m) (90 )材料电缆1:电缆主梁2:主梁分类器3:分类器如果为桁架单元选择了电缆和动臂的单元类型，则为每个桁架单元计算电缆和动臂。如果仅选择了拉伸单元(电缆单元)，则在线性分析时电缆按同等桁架单元计算，非线性分析时电缆按弹性悬垂单元计算截面电缆1:电缆主梁2:主梁分类器3:分类器选择电缆和动臂的单元类型桁架单元桥面形状(开)左侧梯度(%) (5)圆弧梯度弦长(m) (220 )电缆的间隔和高度左跨度(3，8 10，14 ) (1.2，3 1.5，3 2，2 2.3，45 )中间跨度(14，9 10，12，9 10，14 )两侧的边缘

10、横断坡度为5%，中间是与两侧的边缘横断相接的圆弧曲线。在“显示选项”中选择实际图形后，实际输入的斜拉桥的二维模型形状将显示在“建模助手”窗口中。图8斜拉桥建模助手的对话框在使用斜拉桥建模助手建立斜拉桥模型时，由于边跨度和中间跨度主梁是作为简单的支撑梁来建立的，因此会在主梁与索塔的交点处生成重叠的节点。 由于本例题桥梁是自锚式斜拉桥，主梁必须是三跨度连续梁形式，重复节点可以使用连接节点功能删除，主梁可以满足连续条件。节点编号的正面模型/单位/合并节点合并全部。合并误差(0.001 )删除(打开)重复节点节点34和35集成的模型窗口的放大/缩小节点34和35集成的模型节点34和35集成的模型图9生

11、成斜拉桥的二维模型排序模型的建立本例题斜拉桥模型的索塔顶部宽度为15.6m，底部宽度为19.6m。 要创建倾斜排序模型，请使用移动和复制节点功能将排序器的下端沿y轴方向移动2m。自动将节点编号对齐(关闭)移动和复制模型/节点/节点窗口选择(节点：图10的)模式移动间隔不一方向y； 距离(m) (-2 )移动排序器下部节点-2m，选择节点70、71图10倾斜配置分类器倾斜配置的排序元素的单元坐标轴根据节点的移动而变化。 这是因为MIDAS/CIVIL根据小区的配置方向来确定角。有关角的详细信息，请参见“三维框架例题”或土木结构分析的“单元类型和主要考虑事项”一章的“桁架单元”一项。为了容易看到分

12、析结果，将索塔部件的角修正为-90，使索塔上部和下部单元的单元坐标轴一致。的双曲馀弦值单元局部坐标轴(开)模型/单位/单位特性值的变更交叉选择(单元：图11的)参数类型角角(-90度)修改到排序器的顶部单元坐标轴一致。更改单元格轴，交叉选择修改图11排序元素的单元坐标轴为了制作塔梁，使用分割单元功能在z轴方向分割单元。模型/单位/分割单位选择上次分割单元型杆系(开)不等间距x (m ) (10，36 )分割分类部件上次的选择图12分割分类部件建立3d模型由于桥梁宽度为15.6m，所以首先将二维斜拉桥模型沿y轴方向移动-7.8m。移动和复制模型/节点/节点选择所有。模式移动间隔各不相同方向y； 距离(m) (-7.8 ) -7.8m垂直桥梁方向中心线图13沿z轴方向移动二维斜拉桥模型-7.8m使用镜像单元功能在垂直桥梁方向中心线上镜像复制电缆、主梁和分类器单元。 要使复制的排序器的设备坐标系与原始坐标系匹配，必须启用镜像角选项。型号/单元/镜像单元选择所有。模式复制镜面z-x平面(m) (