《midas用户手册-例题2：单跨拱桥剖析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《midas用户手册-例题2：单跨拱桥剖析（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Midas建模专题单跨拱桥MIDAS/Civil例题 2. 单跨拱桥概要2分析模型与荷载条件 / 2打开文件与设定基本操作环境2输入构件材料及截面2使用节点和单元进行建模2建立拱肋 / 2建立吊杆 / 2形成拱的主梁并复制构架 / 2建立横系梁 / 2建立支撑 / 2输入结构的边界条件2输入梁单元连接部的边界条件 / 2建立虚设梁 / 2输入车辆移动荷载和静力荷载2设定荷载条件 / 2输入静力荷载 / 2输入车辆移动荷载 / 2进行结构分析2查看分析结果2荷载组合 / 2确认变形 / 2查看影响线结果 / 2剪力图与弯矩图 / 2例题2. 单跨拱桥概要本例题主要介绍如何对有车辆荷载作用的单跨拱
2、桥进行建模、结构分析及结果校核。在这里省略了例题1中所说明了的MIDAS/Civil的基本功能，而主要使用图标菜单。对MIDAS/Civil的功能或结构分析过程有不解之处请参考在线用户手册。在安装 CD中提供有包含此例题所有建模、分析和结果确认过程的动画及解说。通过动画及解说先对整个分析过程获得一定了解的话，可以进一步提高跟随操作的效果。此例题所介绍的各阶段分析步骤如下。1. 打开文件并设定操作的基本环境2. 输入构件的材料及截面数据3. 使用节点和单元进行建模4. 输入建筑物的边界条件5. 输入车辆移动荷载和静力荷载6. 进行结构分析7. 对结果进行校核和分析59单跨拱桥分析模型与荷载条件拱
3、桥的模型如图1所示，其基本情况如下。 桥梁形式 : 拱桥 桥梁等级 : 1等桥梁 跨 径 : 50m 设计车道数 : 2条车道 桥 宽 : 14m 图1. 拱桥模型 结构的平面如下所示。(参考图2) 横系梁按5m间距排列 按桥轴方向设置纵向支撑 在中心线两端7m的位置设置主梁和拱肋上部下部单位 : m纵梁(Stringer)横系梁(Cross Beam)桥门支撑(Strut)对角斜支撑(Brace)模型原点边界条件 :B1 约束所有方向的位移B2 - 约束Y, Z方向的位移B3 约束X, Z方向的位移B4 - 约束Z方向的位移 (a) 平面图拱肋(Arch Rib)吊杆(Hanger)主梁(M
4、ain Girder) (b) 立面图图2. 拱桥的平面图和立面图对于荷载条件，为了简化问题只考虑以下3种条件。 荷载条件 1 : 固定荷载 90 kN/m (只作用于主梁) 荷载条件 2 : 人行道荷载 6.2 kN/m (只作用于主梁) 荷载条件 3 : 车辆移动荷载 (C-AL, C-AD)本例题的主要目的是为了介绍MIDAS/Civil的各项功能，因此有些条件会与实际情况有出入，仅作参考。 打开文件与设定基本操作环境打开新文件( 新项目)，以拱为名保存文件(保存)来建立桥梁模型。在画面下端的状态条点击单位选择键()选择kN和mm。该单位系可以根据输入数据的种类按用户方便任意进行变更。
5、在此例题中为了提高熟练度在建模过程中尽量不去使用树形菜单或主菜单而是以使用图标菜单为主。 以下是为了有效地利用图标菜单将操作所需的图标在画面上给予显示的步骤。 1. 在主菜单选择工具用户定制工具条 2. 在工具条选择栏的相应项目之前表示 (参考图3)3. 点击 键 图3. 工具条输入窗口ua) 排列Toolbar (a) 排列工具条前的画面 v 所添加的Toolbar可通过用鼠标按着Toolbar的 Title Bar(图4 (a)的u)将其拉到所需位置。对于已有的Toolbar可点击图4 (a)的v来移动。 ( (b) 将Toolbar排列后的画面图4. 工具条的排列 输入构件材料及截面结构
6、构件的材料及截面按以下的数据输入。 材料1 : Grade3 横系梁, 斜支撑，主梁, 拱肋, 吊杆2 : Dummy 虚设梁 截面 1 : B 210060010/10- 主梁 2 : H 154050014/27- 横系梁3 : B 60060016/14- 拱肋4 : H 60040012/16- 吊杆5 : B 60050010/14- 斜支撑和横向支撑6 : H 40040013/21- 水平斜支撑(包括纵梁)7 : Dummy Beam- 虚设梁截面15属于焊接制作的截面(Built-up Section)故可使用User功能，而截面6则可使用程序中内存的GB标准截面DB。上面的虚
7、设梁是为了指定车辆移动荷载而设的。其材料和截面可使用以下数据来输入。NameTypeData材料DummyUser DefinedE = 1e-10 tonf/mm3截面Dummy BeamValueIyy =1 mm4对虚设梁的材料和截面可输入任意的足够小的值以使其不致于对分析结果产生影响。 图5. 截面设定对话窗口 图6. 输入材料数据的对话窗口1. 在材料和截面特性点击 材料 (参考图5)2. 点击 键 3. 在一般的材料号输入栏确认1(参考图6)4. 在类型选择栏确认钢材 5. 在钢材的规范选择栏选择GB(S) 6. 在数据库选择栏选择Grade3 7. 点击 键8. 用同样的方法参考
8、上表输入虚设梁的材料9. 点击 键 u图7. 截面数据的输入1. 在材料和截面特性对话窗口(图5)选择截面表单(或在特性工具条选择 截面)2. 点击 键 3. 在数据库/用户表单的截面号输入栏确认1 (参考图7)4. 在名称输入栏输入主梁 5. 在截面形状选择栏(图7的u)选择箱型截面 6. 在拥护和数据库中选择用户 7. 在H 输入栏输入2100 8. 在B 输入栏输入600 9. 在tw 输入栏输入10 10. 在tf1 输入栏输入10 11. 点击 键12. 按311的步骤输入截面25 13. 在截面号输入栏确认6 14. 在名称 输入栏输入水平斜支撑(包括纵向梁) 15. 在截面形状选
9、择栏(图7的u)选择H-截面 16. 在用户和数据库中选择数据库，并在右侧的选择栏确认GB 输入截面名称时可以使用两种方法。 第一, 点击输入栏右侧的 键，利用Scroll Bar选择相应截面名称的方法。第二, 直接输入截面名称的方法。利用第二种方法时须将键盘转换为英文输入状态。 17. 用鼠标点击截面 输入栏，输入H 40040013/21或利用滚动条进行选择18. 对于Dummy Beam，在数值表单只在Iyy输入1 19. 点击 键 20. 点击 键 21. 在状态条点击单位选择键()将mm改为m使用节点和单元进行建模建立拱肋利用建立拱助手功能建立拱肋。(参考图8) 1. 在树菜单的菜单
10、表单选择模型结构建模助手拱 2. 在 在输入&编辑表单的类型选择栏可以对拱的形式(投影等间距抛物线、等间距抛物线、投影等间距椭圆、等间距椭圆)作选择。这里考虑吊杆的等间距排列，选择Parabola1 形式以使拱肋上的节点投影到连接两端的直线上时为等间距。(参考图8)插入/编辑表单的类型 选择栏确认抛物线形3. 在分割数量 输入栏确认10 4. 在L 输入栏输入50 5. 在H 输入栏确认10 6. 在边界条件 选择栏选择无 7. 在显示单元号.的左侧表示 8. 在材料 选择栏选择1 : Grade39. 在截面 选择栏选择3 : 拱肋 10. 在插入 表单的插入点 输入栏确认0, 0, 0 1
11、1. 点击 键 12. 点击 自动调节缩放13. 点击 正面 投影线抛物线形拱X方向上的投影为等间距的抛物线形拱上的节点 图8. 建立拱助手对话窗口及抛物线形1形式的概念建立吊杆利用扩展单元功能将拱肋上生成的节点按竖直下方投影延长以输入吊杆。(参考图9) 扩展单元是将节点或单元向任意位置移动并沿着相应的移动路径建立高维单元的功能。(如：节点线单元, 线单元面单元, 面单元实体单元)1. 在单元工具条点击 扩展单元 (图9的u)2. 点击 节点编号 (Toggle on)3. 点击 用窗口选择，选择为建立吊杆要进行投影延长的节点210 4. 在扩展类型 选择栏确认节点线单元 5. 在单元属性选择
12、栏的单元类型确认梁单元 6. 在材料 选择栏选择1 : Grade3 7. 在截面 选择栏选择4 : 吊杆 8. 在生成形式 选择栏选择投影 9. 在投影形式 选择栏确认将节点投影在直线上10. 用鼠标点击 定义基准线是定义被投影直线(Line)的输入栏，可通过输入该直线上的任意两点来定义。定义基准线的P1 输入栏使其变为草绿色后指定节点1和节点1111. 在方向 选择栏确认法向 12. 点击 键 13. 点击 修改单元的参数(图9的v) 14. 点击 选择最新建立的个体(图9的w) 15. 在 调整吊杆腹板轴的方向使其与桥轴的垂直方向一致。(参考图10, On-line Manual的“Civil的功能模型修改单元参数” )参数类型 选择栏选择Beta角16. 在形式 选择栏确认分配 17. 在Beta角 输入栏输入90 18. 点击 键 wvu 图9. 建立吊杆uvxzyxzyBeta角 = 0Beta角 = 90图10.
