《迈达斯悬臂梁桥分析与设计实例》由会员分享，可在线阅读，更多相关《迈达斯悬臂梁桥分析与设计实例（85页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 工程软件实训工程软件实训 C C - Midas Civil Midas Civil 培训实例培训实例 悬臂梁桥分析与设计悬臂梁桥分析与设计 兰州理工大学土木工程学院兰州理工大学土木工程学院 2014 2014 年秋季学期年秋季学期 MidasMidas civilcivil 培训实例培训实例 目目 录录 1. 概要.1 2. 设置操作环境4 3. 定义材料和截面.5 4. 建立结构模型14 5. 非预应力钢筋输入.29 6. 输入荷载 .30 7. 定义施工阶段42 8. 输入移动荷载数据.48 9. 运行结构分析52 10. 查看分析结果52 11. PSC设计62 12. RC设计 .
2、70 附录：关于温度荷载和支座沉降的模拟.79 1. 概要概要 本桥为30+50+30三跨混凝土悬臂梁桥，其中中跨为挂孔结构，挂孔梁为普通钢筋混凝 土梁，梁长16m。墩为钢筋混凝土双柱桥墩，墩高15m。 （注：本例题并非实际工程，仅作为软件功能介绍的参考例题。 ） 在简化过程中省略了边跨合龙段模拟、成桥温度荷载模拟。 通过本例题重点介绍MIDAS/Civil软件的施工阶段分析功能、普通钢筋的输入方法、钢 束预应力荷载的输入方法、移动荷载的输入方法和查看分析结果的方法、PSC设计及RC设 计数据的输入方法和查看设计结果的方法等。 图图1. 分析模型分析模型 桥梁概况及一般截面桥梁概况及一般截面
3、桥梁形式：三跨混凝土悬臂梁 桥梁长度：L = 30+50+30 = 110.0 m，其中中跨为挂孔结构，挂梁长16m， 为钢筋混凝土结构 施工方法：悬臂施工T构部分，满堂支架施工边跨现浇段，边跨合龙时，中跨 体系转换为简支单悬臂结构，拆除施工支架，然后施工中跨挂梁， 挂梁与中跨主梁铰接，施工桥面铺装，并考虑3650天收缩徐变。 预应力布置形式：T构部分配置顶板预应力，边跨配置底板预应力 截面形式如下 图图2. 跨中跨中箱梁截面箱梁截面 图图3. 墩顶箱梁截面墩顶箱梁截面 梁梁桥桥分析分析与设计与设计的一般的一般步骤步骤 1. 定义材料和截面 2. 建立结构模型 3. 输入非预应力钢筋 4. 输
4、入荷载 . 恒荷载 . 钢束特性和形状 . 钢束预应力荷载 5. 定义施工阶段 6. 输入移动荷载数据 . 选择移动荷载规范 . 定义车道 . 定义车辆 . 移动荷载工况 7. 运行结构分析 8. 查看分析结果 9. PSC设计（预应力混凝土梁） 10. RC设计（普混梁和柱） PSC设计参数确定 RC设计参数的确定 运行设计 运行RC梁设计/运行RC柱设计 查看设计结果表格和图形 查看设计结果表格和图形 输出PSC设计计算书 输出RC设计计算书 使用的材料使用的材料 混凝土混凝土 主梁采用JTG04（RC）规范的C50混凝土，桥墩采用JTG04（RC）规范的 C40混凝土 钢材钢材 采用JT
5、G04（S）规范，在数据库中选Strand1860 荷载荷载 恒荷载恒荷载 自重，在程序中按自重输入，由程序自动计算 预应力预应力 钢束(15.2 mm31) 截面面积: Au = 4340 mm2 孔道直径: 130 mm 钢筋松弛系数(开),选择JTG04和0.3(低松弛) 超张拉(开) 预应力钢筋抗拉强度标准值(fpk):1860N/mm2 预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:0.25 管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:1.5e-006(1/mm) 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值: 开始点:6mm 结束点:6mm 张拉力:抗拉强度标准值的75%，张拉控制应力1395MPa 徐变和收缩徐变和收缩
6、 条件 水泥种类系数(Bsc): 5 (5代表普通硅酸盐水泥) 28天龄期混凝土立方体抗压强度标准值,即标号强度(fcu,f):50N/mm2 长期荷载作用时混凝土的材龄: o t 5天 混凝土与大气接触时的材龄: s t 3天 相对湿度: %70RH 构件理论厚度:程序计算 适用规范:中国规范(JTG D62-2004) 徐变系数: 程序计算 混凝土收缩变形率: 程序计算 移动移动荷载荷载 适用规范：公路工程技术标准(JTG B01-2003) 荷载种类：公路I级，车道荷载，即CH-CD 2. 设设置操作置操作环环境境 打开新文件(新项目新项目)，以 混凝土混凝土悬臂悬臂梁梁 为名保存(保存
7、保存)。 将单位体系设置为 KN和m 。该单位体系可根据输入数据的种类任意转换。 文件文件 / 新项目新项目 文件文件 / 保存保存 (混凝土混凝土悬臂悬臂梁梁 ) 工具工具 / 单位体系单位体系 长度长度 m ; 力力KN 图图4. 设置单位体系设置单位体系 单位体系还可以单位体系还可以 通过点击画面下端通过点击画面下端 状态条的单位选择状态条的单位选择 键键( () )来进行转换来进行转换。 3. 定义材料和截面定义材料和截面 定义材料定义材料 下面定义模型中所使用的混凝土和钢束的材料特性。 模型模型 / 材料和截面特性材料和截面特性 / 材料材料 类型类型混凝土混凝土 ; 规范规范 JT
8、G04（RC） 数据库数据库 C50 名称名称主梁主梁 类型类型混凝土混凝土 ; 规范规范 JTG04（RC） 数据库数据库 C40 名称名称桥墩桥墩 名称名称(Strand1860 ) ; 类型类型钢材钢材 ; 规范规范 JTG04（S） 数据库数据库 Strand1860 图图5. 定义材料对话框定义材料对话框 定义截面定义截面 预应力混凝土连续梁通常采用箱梁截面， 可以使用截面数据库中的设计截面 来定义。首先定义控制位置的一般截面，然后再使用一般截面定义变截面。 （注：因为对于主梁要进行PSC设计和RC设计，因此主梁截面必须用设计 截面来定义，而墩截面必须用数据库/用户截面来定义。 ）
9、同时定义多种同时定义多种 材料特性时材料特性时，使用使用 键 可 以键 可 以 连连 续续输入输入。 模型模型 /材料和截面特性材料和截面特性 / 截面截面/添加添加 截面类型截面类型设计截面设计截面 单箱单室单箱单室 截面号截面号 ( 1 ) ; 名称名称 (跨中跨中) 图图6. 定义跨中定义跨中位置处位置处截面截面 按照左图输入跨中位置处截面按照左图输入跨中位置处截面 的各控制尺寸的各控制尺寸，并且打开程序并且打开程序 自动定义剪切验算位置和自动自动定义剪切验算位置和自动 搜索腹板厚度功能搜索腹板厚度功能 考虑剪切变形考虑剪切变形( (开开) ) 偏心偏心 中中- -上上部部 图图7. 定
10、义定义支座位置处支座位置处截面截面 按照左图输入支座位置处截面按照左图输入支座位置处截面 的的各控制尺寸各控制尺寸，并且打开程序并且打开程序 自动定义剪切验算位置和自动自动定义剪切验算位置和自动 搜索腹板厚度功能搜索腹板厚度功能 考虑剪切变形考虑剪切变形( (开开) ) 偏心偏心 中中- -上上部部 根据已定义的等截面定义变截面 模型模型 /材料和截面特性材料和截面特性 / 截面截面/添加添加 截面类型截面类型变截面变截面 单箱单室单箱单室 截面号截面号 ( 3 ) ; 名称名称 (跨中跨中-支座支座) 偏心偏心中中-上部上部 截面截面I、J端通过导入已经定义的跨中截面和支座截面来定义端通过导
11、入已经定义的跨中截面和支座截面来定义。 图图8. 变截面变截面“跨中跨中-支座支座”定义对话框定义对话框 图图9. 变截面变截面“支座支座-跨中跨中”定义对话框定义对话框 在变截面I端导入跨中截面， J端导入支座截面 截面偏心选择中-上部 注： 变截面梁实际的变化规律 以变截面组中定义的规律 为准。 图图10 定义桥墩截面定义桥墩截面 使用“数据库/用户”中截面 定义桥墩截面 截面偏心选择中心 挂梁截面与跨中截面形式一样，可由跨中截面复制生成。 在材料和截面列表中选择跨中截面，然后点击截面列表右侧的复制命令，生成新 的截面，然后再对新生成的截面修改截面名称即可。 图图11 复制生成挂梁截面复制
12、生成挂梁截面 注：对复制生成的截面修改 截面名称即可。 最终全桥截面数据如下图所示 图图12. 截面列表截面列表 定义定义材料材料时间依存时间依存特性特性并连接并连接 施工过程需要考虑主梁和桥墩的收缩徐变特性，为了考虑徐变、收缩，下面定 义混凝土材料的时间依存特性。 材料的时间依存特性参照以下数据来输入。 标号强度 : fcu,k = 50000 KN/m2 （主梁） ， fcu,k = 40000 KN/m2（桥墩） 相对湿度 : RH = 70 % 理论厚度 : 1m(采用程序自动计算) 拆模时间 : 3天 模型模型 /材料和截面特性材料和截面特性 / 时间时间依存性材料依存性材料(徐变和
13、收缩徐变和收缩) 名称名称 (主梁收缩徐变主梁收缩徐变) ; 设计标准设计标准China(JTG D62-2004) 标号标号强度强度 (50000) 环境年平均相对湿度环境年平均相对湿度(40 99) (70) 构件的理论厚度构件的理论厚度 (1) 水泥种类系数水泥种类系数(Bsc):5 开始收缩时的混凝土材龄开始收缩时的混凝土材龄 (3) 名称名称 (桥墩收缩徐变桥墩收缩徐变) ; 设计标准设计标准China(JTG D62-2004) 标号标号抗压强度抗压强度 (40000) 环境年平均相对湿度环境年平均相对湿度(40 99) (70) 构件的理论厚度构件的理论厚度 (1) 水泥种类系数
14、水泥种类系数(Bsc):5 开始收缩时的混凝土材龄开始收缩时的混凝土材龄 (3) 截面形状比较复杂时截面形状比较复杂时， 可使用可使用模型模型 材料和截面材料和截面 特性值特性值 修改单元材料时修改单元材料时 间依存特性间依存特性 的功能来输的功能来输 入入h h值值。 图图13. 定义定义主梁主梁的徐变和收缩特性的徐变和收缩特性 图图14. 定义桥墩的徐变和收缩特性定义桥墩的徐变和收缩特性 参照图15将一般材料特性和时间依存材料特性相连接。即将时间依存材料 特性赋予相应的材料。 模型模型 / 材料和截面特性材料和截面特性 / 时间依存材料连接时间依存材料连接 时间依存材料类型时间依存材料类型
15、徐变和收缩徐变和收缩主梁主梁徐变和收缩徐变和收缩 选择指定的材料选择指定的材料材料材料1:主梁主梁 选择的材料选择的材料 时间依存材料类型时间依存材料类型徐变和收缩徐变和收缩桥墩徐变和收缩桥墩徐变和收缩 选择指定的材料选择指定的材料材料材料2:桥墩桥墩 选择的材料选择的材料 图图15. 连接时间依存材料特性连接时间依存材料特性 4. 建立结构模型建立结构模型 利用建立节点建立节点和扩展单元扩展单元的功能来建立单元。 模型模型节点节点 建立节点建立节点 坐标坐标 (0,0,0) 模型模型单元单元 扩展单元扩展单元 全选全选 扩展类型扩展类型节点节点 线单元线单元 单元类型单元类型梁单元梁单元 ; 材料材料1:主梁主梁 ; 截面截面 1: 跨中跨中 生成形式生成形式复制和移动复制和移动 复制和移动复制和移动等间距等间距dx,dy,dz(1, 0, 0) 复制次数复制次数(110) 图图16. 建立几何模型建立几何模型 根据桥梁所处位置给各桥梁段赋予实际的截面信息。 参照前面的图1可以看到，本桥在边跨的端部为等截面，中跨的挂梁部分为等截面， 其他主梁为变截面，各截面对应的单元编号如下表所示 截面名称 单元编号 跨中 1to13，98to110 支座 30 31 80 81 跨中-支座 14to29 64to79 支座-跨中 32to47 82to97 跨中挂梁 4
