梁格法在midas中的运用

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1、midas Civil 2010梁桥专题梁格 Integrated Solution System for Bridge and Civil Strucutres 目录目录 ? 一、剪力一、剪力-柔性梁格理论柔性梁格理论 1. 纵梁抗弯刚度3 2.横梁抗弯刚度 4 3.纵梁、横梁抗弯刚度 4 4.虚拟边构件及横向构件刚度 5 ? 三、采用梁格建模助手生成梁格模型三、采用梁格建模助手生成梁格模型 ? 二、单梁、梁格模型多支座反力与实体模型结果比较二、单梁、梁格模型多支座反力与实体模型结果比较 1. 前言7 2. 结构概况7 3. 梁格法建模助手建模过程及功能亮点 11 4. 修改梁格22 5.

2、在自重、偏载作用下与FEA实体模型结果比较24 ? 四、结合规范进行四、结合规范进行PSC设计设计 midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 3 1.纵梁抗弯刚度【强制移轴（上部结构中性轴）法】纵梁抗弯刚度【强制移轴（上部结构中性轴）法】 一、剪力一、剪力-柔性梁格理论柔性梁格理论 a.各纵梁中性轴与上部结构中性轴基本重合各纵梁中性轴与上部结构中性轴基本重合 b.强制移轴，使各纵梁中性轴与上部结构中性轴基本重合，等效 纵梁抗弯刚度 强制移轴，使各纵梁中性轴与上部结构中性轴基本重合，等效 纵梁抗弯刚度 midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 4 2.横向梁格抗弯刚度横向梁格

3、抗弯刚度 3.纵梁、横梁抗扭刚度纵梁、横梁抗扭刚度 midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 5 4.虚拟边构件及横向构件刚度虚拟边构件及横向构件刚度 此处d为顶板厚度。 此处d为顶板厚度。 midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 6 二、单梁、梁格模型多支座反力与实体模型结果比较二、单梁、梁格模型多支座反力与实体模型结果比较 比较结果：与实体模型结果相比较，可得出在自重荷载作用下，单梁模型计算的多支座反 力结果失真，而梁格模型结果较合理。 多支座单梁模型 0 500 1000 1500 梁格模型（kN）梁格模型（kN） 梁格模型（kN） 0 500 1000 1500

4、实体模型（kN）实体模型（kN） 实体模型（kN） 0 500 1000 1500 支座1支座2支座3支座4支座5支座6 单梁模型（kN）单梁模型（kN） 单梁模型（kN） 多支座梁格模型 多支座实体模型 midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 7 1.前言前言 采用梁格建模助手生成梁格模型采用梁格建模助手生成梁格模型 宽梁桥、斜交桥、曲线桥的单梁模型无法正确计算横向支座的反力、荷载的横向分布、斜交桥 钝角处的反力以及内力集中效应，利用梁格法模型可以非常方便的解决以上问题。 梁格法建模的关键在于采用合理的梁格划分方式采用合理的梁格划分方式和正确的等效梁格刚度正确的等效梁格刚度。用等

5、效梁格代替桥梁 上部结构，将分散在板、梁每一区段内的弯曲刚度和抗扭刚度集中于最邻近的等效梁格内，实际结 构的纵向刚度集中于纵向梁格构件内，横向刚度集中于横向梁格内。理想的刚度等效原则是：当原 型实际结构和对应的等效梁格承受相同的荷载时，两者的挠曲将是恒等的，并且每一梁格内的弯 矩、剪力和扭矩等于该梁格所代表的实际结构部分的内力。由于实际结构和梁格体系在结构特性上 的差异，这种等效只是近似的，但对一般的设计，梁格法的计算精度是足够的。 梁格法作为桥梁空间分析的一种简化方法，虽然较比板壳、实体有限元方法建模简单、求解方 便，但是前期的截面特性计算量大，且对于新手来讲容易出错，非常耗时。midas

6、Civil的梁格法建 模助手功能可以帮助用户轻松实现上述功能。梁格法建模助手，对于单箱多室箱梁桥、斜交桥、曲 线梁桥可自动生成梁格模型。 2.结构概况结构概况 本桥为29.97+30+29.97三跨预应力混凝土连续梁桥。主梁为单箱3室结构，梁宽21.2m，桥梁 采用满堂施工、一次落架。 通过本例题重点介绍midas Civil软件的梁格法建模助手功能以及结合规范进行设计。 桥梁三维几何模型图 midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 8 2.1定义材料定义材料 ?模型模型 材料和截面特性材料和截面特性材料材料 为了与FEA实体模型的自重结果作比 较，将端横梁容重设为0. 定义Stra

7、nd1860钢材 定义C50混凝土 midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 9 定义Strand1860钢材 2.2定义截面定义截面 ?模型模型 材料和截面特性材料和截面特性截面截面设计截面设计截面 midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 10 2.3定义钢束特性值定义钢束特性值 ?荷载荷载 预应力荷载预应力荷载钢束特性值钢束特性值 midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 11 ?模型模型 结构建模助手结构建模助手单箱多室箱梁梁格法建模助手单箱多室箱梁梁格法建模助手布置布置 3. 梁格法建模助手建模过程及功能亮点梁格法建模助手建模过程及功能亮点 打开建模助手

8、数据文件“悬臂2.1m3x30单箱3室箱梁梁格.wzd”。 midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 12 布置 ?模型模型 结构建模助手结构建模助手单箱多室箱梁梁格法建模助手单箱多室箱梁梁格法建模助手布置布置 正交梁格斜交梁格 梁格划分形式梁格划分形式 在与固定支座的连线上 切向 支座方向指定支座方向指定 附注：附注： 为了方便布置钢束，跨度信息中边跨包含了边 支点左右的横梁宽度，实际跨度为（29.97-0. 47）=29.5m。 midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 13 ?模型模型 结构建模助手结构建模助手单箱多室箱梁梁格法建模助手单箱多室箱梁梁格法建模助手跨度跨

9、度 斜交梁格 附注：附注： 此数据此时为随意输入，在生 成后的梁格模型中按实际修 改。 midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 14 ?模型模型 结构建模助手结构建模助手单箱多室箱梁梁格法建模助手单箱多室箱梁梁格法建模助手跨度跨度 斜交梁格 midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 15 ?模型模型 结构建模助手结构建模助手单箱多室箱梁梁格法建模助手单箱多室箱梁梁格法建模助手跨度跨度 斜交梁格 附注：附注： 此数据此时为随意输入，在生 成后的梁格模型中按实际修 改。 midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 16 布置 ?模型模型 结构建模助手结构建模助手单箱多

10、室箱梁梁格法建模助手单箱多室箱梁梁格法建模助手截面截面 快速自动调整生成各截面特性值快速自动调整生成各截面特性值 此处的分割距离可以自定义输 入调整。 midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 17 ?模型模型 结构建模助手结构建模助手单箱多室箱梁梁格法建模助手单箱多室箱梁梁格法建模助手横桥向横桥向 midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 18 布置 ?模型模型 结构建模助手结构建模助手单箱多室箱梁梁格法建模助手单箱多室箱梁梁格法建模助手荷载荷载 自动生成成桥支座沉降荷载工 况。 输入距离Di，快速定义梁格多车道位置输入距离Di，快速定义梁格多车道位置 midas Civ

11、il 2010 梁桥专题梁格梁格 19 布置 ?模型模型 结构建模助手结构建模助手单箱多室箱梁梁格法建模助手单箱多室箱梁梁格法建模助手钢束钢束 方便快捷生成钢束张 拉力荷载。 自动生成：将对话框中输入的钢束信息，自 动赋予给所有梁。x、z坐标不变，y坐标与每 个梁格截面的型心相同。 可以通过输入偏心值 来定义添加左右钢 束。 midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 20 布置 ?模型模型 结构建模助手结构建模助手单箱多室箱梁梁格法建模助手单箱多室箱梁梁格法建模助手钢筋钢筋 输入整体截面的钢筋信息，分割截 面自动生成钢筋信息。 midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 21

12、 布置 ?模型模型 结构建模助手结构建模助手单箱多室箱梁梁格法建模助手单箱多室箱梁梁格法建模助手钢筋钢筋 输入整体截面的钢筋信息，分割截 面自动生成钢筋信息。 建模助手生成的梁格模型 midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 22 ?模型模型 节点节点复制和移动复制和移动 4 修改梁格结构修改梁格结构 建模助手的边界生成功能亮点体现在：根据桥梁结构空间自动赋予结 构支座局部坐标和空间布置位置。但生成的边界的弹性连接需要根据实际 结构进行修改。 将支点（171 172 177 178 193 194 203 204）向上复制与横梁相交， 并分割横梁。删除建模助手生成的弹性连接，然后再将

13、顶底部点进行弹性 连接中的刚性连接。 4.1修改端横梁位置的结构修改端横梁位置的结构 4.2修改边界修改边界 为了方便布置钢束，跨度信息中边跨包含了边支点左右的横梁宽度，实际跨度为29.5m，所 以需要修改端部的结构。 1、桥梁左端横梁和左端支座节点选中，沿着X轴移动 0.47m； 2、桥梁右端横梁和右端支座节点选中，沿着X轴移动 -0.47m； 3、修改端横梁的尺寸。 midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 23 4.3增加虚拟边构件和横向构件增加虚拟边构件和横向构件 为了方便布置在翼缘位置的荷载，增加虚拟边构件和横向构 件。 红色构件为增加的虚拟边构件、边横构件 虚拟边构件、边

14、横构件截面 此处d=0.25m为顶板厚度。 此处d=0.25m为顶板厚度。 midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 24 5、在自重、偏载作用下与、在自重、偏载作用下与FEA实体模型结果比较实体模型结果比较 为了与FEA实体模型在同一平台上进行比较，故删除梁格模型中与FEA模型没有的信息，然后计算 ，查看反力结果。根据结果可得出自重情况下支反力基本相等，偏载情况下支反力相差在1.5%左 右。结果比较合理。 FEA实体模型偏载支反力FBZ(V) FEA实体模型自重支反力FBZ(V) midas Civil梁格模型自重支反力FZ、偏载支反力FZ FEA实体模型偏载支反力FBZ(V) FEA实体模型自重支反力FBZ(V) midas Civil梁格模型自重支反力FZ、偏载支反力FZ midas Civil 2010 梁桥专题梁格梁格 25 四、结合规范进行四、结合规范进行PSC设计设计 ?结果结果 荷载组合荷载组合 荷载组合荷载组合 1、 midas Civil自动生成荷载组合完全与规范规定相吻合（例如：按照04规范做公路混凝土桥梁设 计，那么自动生成的荷载组合就是按照04通规生成的）。 2、如果要结合规范，做混凝土设计的话，程序只调取混凝土设计混