三跨铁路连续梁桥midas建模

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1、 西南交通大学桥梁工程毕业设计MIDAS 建模三跨铁路连续梁桥 目目 录录 0 前言 1 1 概述 1 1.1 桥梁设计概况 . 1 1.2 设计荷载 . 1 1.3 施工方案 2 2 计算分析的一般步骤 3 3 参数定义材料和截面 3 3.1 材料 . 3 3.2 截面 . 4 3.3 变截面设置 . 9 3.4 时间依存材料特性（砼收缩徐变参数） . 10 4 节点单元建立 11 4.1 建立基点 . 11 4.2 扩展生成单元 . 12 4.3 修改节点坐标 . 13 4.4 修改截面 . 13 4.5 设置变截面组 . 14 5 修改单元依存材料特性 15 6 修改截面有效宽度 15

2、7 结构组、边界组、荷载组的定义及输入 17 7.1 结构组 . 17 7.2 边界组 . 20 7.3 荷载组定义 . 22 8 施工阶段定义及建立 22 9 荷载工况定义及荷载输入 27 9.1 荷载工况定义 . 27 9.2 荷载输入 . 27 9.3 预应力荷载及预应力钢束输入 . 31 9.4 系统温度荷载 . 39 9.5 温度梯度荷载 . 39 10 移动荷载 40 11 支座沉降 44 12 荷载组合及SPC截面设计 44 13 PSC截面设计 . 46 14 计算结果查看 47 西南交通大学桥梁工程毕业设计MIDAS 建模三跨铁路连续梁桥 1 0 前言前言 为了让学生更好的理

3、解和应用 MIDAS 作本年度的桥梁工程毕业设计，特制作了 MIDAS 初步应用、（60+100+60）m 三跨高铁路连续梁桥 MIDAS 实例建模以及 桥梁博士初步应用、（60+100+60）m 三跨高铁路连续梁桥桥梁博士实例建模 本文件配合相应的视频文件使用。本套文件仅供桥梁工程毕业设计学生学习参考，模型 中也并未完全按设计要求进行考虑。文件中错误再所难免，敬请批评指正。 1 概述概述 1.1 桥梁设计概况桥梁设计概况 本桥为（60+100+60）m 三跨预应力混凝土连续梁铁路桥（见图 1-1）。主梁为单箱 单室结构， 梁宽 12.2m， 桥梁采用挂篮悬臂灌注法施工。 通过本例题重点介绍

4、Midas/Civil 软件的连续梁悬臂施工阶段仿真模拟。 设计技术标准： 铁路等级：I 级，客运专线 桥上线路：双线，线间距 4.8m 设计行车速度：250km/h 设计荷载：ZK 荷载 轨道结构：CRTSI 型板式无碴轨道 60m100m60m 图图 1-1 全桥立面布置图全桥立面布置图 1.2 设计荷载设计荷载 （一）恒载 结构自重：钢筋混凝土结构按26.5kN/m 3。 二期恒载：桥面二期恒载按110kN/m,包括钢轨、扣件、枕木、道碴等线路设备重， 西南交通大学桥梁工程毕业设计MIDAS 建模三跨铁路连续梁桥 2 以及防水层、人行道栏杆、人行道遮板、挡碴墙、电缆槽盖板及竖墙等附属设施

5、重量。 预应力及其次内力。 混凝土收缩和徐变的影响：环境条件按野外一般条件计算，相对湿度取70。 （二）活载 列车竖向静活载：ZK活载，双线按100计。 竖向动力系数：按高速铁路设计规范（试行）（TB10621-2009），ZK 标准活载 作用下，活载动力系数按下式计算： 式中L加载长度（m），按n跨连续梁时取平均跨度乘以下列系数: n=2 1.2 n=3 1.3 n=4 1.4 n=5 1.5 当计算L小于最大跨度时，取最大跨度。 （三）附加力 （1）风力：按铁路桥涵设计基本规范TB10002.1-2005）计算（本次设计不考虑 风荷载）； （2） 温度： 按 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝

6、土结构设计规范（TB10002.3-2005） 办理，体系温差为+20和-20，顶板日照温差10按指数函数分布考虑，顶板升温按 指数加载，依据公式 - 01 ay y TT e= 计算，其中 01 T 取10(沿梁高单线加载)，a=5。 （3） 制动力或牵引力： 按列车竖向静活载的10%计， 双线采用一线制动力或牵引力。 （四）施工荷载 挂篮重量（含模板）按 750kN 计。 1.3 施工方案施工方案 最长节段长为 4m， 节段重量大。 由于本桥为长联多跨结构， 本桥先将 2 个边跨合龙， 然后合龙中跨，合龙段利用挂篮吊架施工。 主梁施工流程为： 墩梁固结悬臂施工形成 T 构双边跨满堂支架现浇

7、双边跨 合龙中合龙形成连续梁结构的过程。 1.44 10.18 L0.2 + 1+ 西南交通大学桥梁工程毕业设计MIDAS 建模三跨铁路连续梁桥 3 2 计算分析的一般步骤计算分析的一般步骤 图图 2-1 MIDAS 分析一般步骤分析一般步骤 3 参数定义参数定义材料和截面材料和截面 3.1 材料材料 主梁砼采用 C55，预应力钢绞线采用 1860 级。 从树形菜单树形菜单的菜单表单菜单表单中选择模型模型 特性值特性值 材料材料 图图 3-1 砼材料砼材料 西南交通大学桥梁工程毕业设计MIDAS 建模三跨铁路连续梁桥 4 选择 TB05(RC)TB10002.3-2005 铁路桥涵钢筋混凝土和

8、预应力混凝土结构设计规 范 图图 3-2 预应力材料预应力材料 3.2 截面截面 梁截面主要有“中支点截面”和“跨中标准梁截面”，这两种截面基本也可以模拟 全桥。“梁端截面”设有横隔板底板、顶板、腹板加厚，“中支点截面”实际也设有横 隔板底板、顶板、腹板加厚。因此本桥截面变化节点号分别为 1#（梁端）、17#、18# （中支点）、36#（跨中）。见图 3-3。 但就本次毕业设计而言，为简单起见，可以只考虑两种截面“中支点截面”和“跨 中标准梁截面”。 图图 3-3 截面变化分段截面变化分段 西南交通大学桥梁工程毕业设计MIDAS 建模三跨铁路连续梁桥 5 从树形菜单树形菜单的菜单表单菜单表单中

9、选择模型模型 特性值特性值 截面截面设计截面设计截面 图图 3-4 跨中标准截面输入跨中标准截面输入（单位：（单位：cm） 注：注：1、截面输入时应设置相应的单位。 2、注意修改偏心。 图图 3-5 跨中标准截面尺寸（单位：跨中标准截面尺寸（单位：cm） 西南交通大学桥梁工程毕业设计MIDAS 建模三跨铁路连续梁桥 6 图图 3-6 梁端截面输入（单位：梁端截面输入（单位：cm） 图图 3-7 梁端截面尺寸（单位：梁端截面尺寸（单位：cm） 注注：第一个截面输入后，再添加下一个截面时，可以在上一截面尺寸的基础上进行修改有些尺寸可 以不需要再次输入。 西南交通大学桥梁工程毕业设计MIDAS 建模

10、三跨铁路连续梁桥 7 图图 3-8 17#截面输入（单位：截面输入（单位：cm） 图图 3-9 17#截面尺寸（单位：截面尺寸（单位：cm） 西南交通大学桥梁工程毕业设计MIDAS 建模三跨铁路连续梁桥 8 图图 3-10 18#截面输入（单位：截面输入（单位：cm） 图图 3-11 18#截面尺寸（单位：截面尺寸（单位：cm） 西南交通大学桥梁工程毕业设计MIDAS 建模三跨铁路连续梁桥 9 3.3 变截面设置变截面设置 本桥截面变化处主要有 2#-3#，6#-17#，17#-18#，18#-17#（对应中跨 22#-23#）， 17#-6#（对应中跨 23#-34#），3#-2#（对应边跨

11、 69#-70#）。 从树形菜单树形菜单的菜单表单菜单表单中选择模型模型 特性值特性值 截面截面变截面变截面 图图 3-12 2-3#变截面设置变截面设置 相应其他几个变截面设置如下： 6#-17#，I 端为“跨中截面”，J 端为“17#截面” 17#-18#，I 端为“17#截面”，J 端为“18#截面” 18#-17#（对应中跨 22#-23#），I 端为“18#截面”，J 端为“17#截面” 17#-6#（对应中跨 23#-34#），I 端为“17#截面”，J 端为“跨中截面” 3#-2#（对应边跨 69#-70#），I 端为“跨中截面”，J 端为“梁端截面” 在尺寸I 导入“梁 端截面

12、”，在 J 导入 “跨中截面”； Y 轴(即横向)变化为 一次方程； Z 轴（即梁高方向） 按二次方程。 西南交通大学桥梁工程毕业设计MIDAS 建模三跨铁路连续梁桥 10 3.4 时间依存材料特性（砼收缩徐变参数）时间依存材料特性（砼收缩徐变参数） 这里采用公路桥梁规范的参数设置，如图 3-13。而中国规范未对强度随时间的 变化进行规定，因此可不输入“时间依存材料（抗压强度）”。 从树形菜单树形菜单的菜单表单菜单表单中选择模型模型 特性值特性值 时间依存材料时间依存材料( (徐变徐变/ /收缩收缩) ) 图图 3-13 收缩徐变参数收缩徐变参数设置（单位：设置（单位：mm，N） 图图 3-1

13、4 时间依存材料连接时间依存材料连接 收缩徐变特性与构 件理论厚直接相关， 此处随意输入值， 待 单元建立后再统一 进行自动计算修改。 见见 “5 修改单元依存修改单元依存 材料特性”。材料特性”。 西南交通大学桥梁工程毕业设计MIDAS 建模三跨铁路连续梁桥 11 4 节点单元节点单元建立建立 可以按实际的节点坐标和单元长度逐一每个节点和单元，建立全桥模型。也可以先 生成模型的所有节点和单元，然后修改节点坐标，从而建立全桥模型。本桥节点和单元 的划分如图 4-1 所示。全桥共 71 个节点，70 个单元。 图图 4-1 节点、单元划分（仅示半桥，单位：节点、单元划分（仅示半桥，单位：cm）

14、4.1 建立基点建立基点 从树形菜单树形菜单的菜单表单菜单表单中选择模型模型 节点节点 建立建立 图图 4-1 建立建立 1#点点 注：节点坐标可以任意，后面再进行修改。注：节点坐标可以任意，后面再进行修改。 西南交通大学桥梁工程毕业设计MIDAS 建模三跨铁路连续梁桥 12 4.2 扩展生成单元扩展生成单元 先利用生成的 1#节点扩展生成 70 个单元，这里截面可以任意，以后可改，复制次 数为 70 次。 从树形菜单树形菜单的菜单表单菜单表单中选择模型模型 单元单元 扩展扩展 图图 4-2 扩展单元扩展单元 此时生成的单元是等间距，截面均是一样的。利用三维查看，见图 4-3。 图图 4-3

15、生成的单元生成的单元 西南交通大学桥梁工程毕业设计MIDAS 建模三跨铁路连续梁桥 13 4.3 修改节点坐标修改节点坐标 按照图 4-1 节点划分方式，先利用 EXCEL 生成各节点的坐标值；选择所有节点，并打 开“节点表格”，将 EXCEL 表中的坐标值复制到节点表格中。见图 4-4、4-5。 从主菜单主菜单中选择模型模型 节点节点 节点表格节点表格。 或，从树形菜单树形菜单的表格表单表格表单中选择表格表格 结构表格结构表格 节点节点 图图 4-4 修改节点坐标前修改节点坐标前 图图 4-5 修改节点坐标后修改节点坐标后 4.4 修改修改截面截面 采用拖放功能修改相应单元截面。 选中单元

16、6-16#，展开树形菜单工作截面，鼠标左键按住“6-17”变截面拖放到模型窗口，则 就将 6-16#单元修改为变截面“6-17”。修改后截面见图 4-6 所示。 图图 4-6 修改修改 6-16#单元单元截面截面后模型示意后模型示意 按上述方法修改： 2#单元截面为“2-3”； 17#、49#单元截面为“17-18”； 18-21#、50-53#单元截面为“18#截面”； 38-48#单元截面为“6-17” 38-48#单元截面为“6-17” 23-33#、55-65#单元截面为“17-6”； 西南交通大学桥梁工程毕业设计MIDAS 建模三跨铁路连续梁桥 14 69#单元截面为“3-2”。 修改完成后截面全桥模型如图 4-7 所示，此时为锯齿状。 图图