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1、例题 2. 单跨拱桥概要1分析模型与荷载条件 / 2打开文件与设定基本操作环境5输入构件材料及截面7使用节点和单元进行建模11建立拱肋 / 11建立吊杆 / 12形成拱的主梁并复制构架 / 14建立横系梁 / 16建立支撑 / 17输入结构的边界条件23输入梁单元连接部的边界条件 / 24建立虚设梁 / 26输入车辆移动荷载和静力荷载29设定荷载条件 / 29输入静力荷载 / 30输入车辆移动荷载 / 32进行结构分析39查看分析结果39荷载组合 / 39确认变形 / 41查看影响线结果 / 42剪力图与弯矩图 / 47概要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桥进行建模
2、、结构分析及结果校核。在这里省略了3D 2-Bay Frame 例题中所说明了的MIDAS/CIVIL的基本功能，而主要使用Icon Menu。对MIDAS/CIVIL的功能或结构分析过程有不解之处请参考On-line Manual。在Install 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.
3、 对结果进行校核和分析分析模型与荷载条件拱桥的模型如图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 距 : 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 (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 9.0 tonf/
4、m (只作用于主梁) 荷载条件 2 : 人行道荷载 0.62 tonf/m (只作用于主梁) 荷载条件 3 : 车辆移动荷载 (DB-24, DL-24)冲击系数 : 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，请作参考。 33打开文件与设定基本操作环境打开文件预设定基本操作环境为建立桥梁模型打开新文件( New Project)，以Arch为名保存文件(Save)。在画面下端的Status Bar点击单位选择键()选择tonf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。 在此例题中为了提高熟练度在建模过程中尽量不去使用Tree
5、 Menu或Main Menu而是以使用Icon Menu为主。 以下是为了有效地利用Icon Menu将操作所需的Icon在画面上给予显示的步骤。 1. 在Main Menu选择ToolsCustomizeToolbars 2. 在Toolbars选择栏的相应项目之前表示 (参考图3)3. 点击 键 图3. Toolbars 输入窗口ua) 排列Toolbar (a) 排列Toolbar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Toolba
6、r排列后的画图4. Toolbar的排列 输入构件材料及截面 输入构件材料及截面结构构件的材料及截面按以下的数据输入。 材料1 : SMA400 横系梁, 斜支撑 2 : SMA490 主梁, 拱肋, 吊杆3 : 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(Bu
7、ilt-up Section)故可使用User功能，而截面6则可使用程序中内存的KS标准截面DB。上面的虚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Property Toolbar点击 Material (参考图5)2. 点击 键 3. 在General的Material Numb
8、er输入栏确认1(参考图6)4. 在Type选择栏确认Steel 5. 在Steel的Standard选择栏选择KS-Civil(S) 6. 在DB选择栏选择SMA400 7. 点击 键8. 在General的Material Number输入栏确认2 9. 在Type选择栏确认Steel10. 在Steel的Standard选择栏确认KS-Civil(S) 11. 在DB选择栏选择SMA49012. 点击 键 13. 用同样的方法参考上表输入虚设梁的材料14. 点击 键 u图7. 截面数据的输入1. 在Properties对话窗口(图5)选择Section表单(或在Property Tool
9、bar选择 Section)2. 点击 键 3. 在DB/User表单的Section ID输入栏确认1 (参考图7)4. 在Name输入栏输入主梁 5. 在截面形状选择栏(图7的u)选择Box 6. 在User和DB中选择User 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Section ID输入栏确认6 14. 在Name 输入栏输入水平斜支撑(包括纵向梁) 15. 在截面形状选择栏(图7的u)选择H-Section 16. 在User和DB中选
10、择DB，并在右侧的选择栏确认KS 输入Sect. Name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Sect. Name 输入栏，输入H 40040013/21或利用Scroll Bar进行选择18. 对于Dummy Beam，在Value表单只在Iyy输入1 19. 点击 键 20. 点击 键 21. 在Status Bar点击单位选择键()将mm改为m使用节点和单元进行建模使用节点和单元进行建模建立拱肋利用Arch Wizard功能建立拱
11、肋。(参考图8) 1. 在Tree Menu的Menu表单选择GeometryStructure WizardArch 2. 在 在Input & Edit 表单的Type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)Input & Edit 表单的Type 选择栏确认Parabola13. 在Number of Segments 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Boundary Cond
12、ition 选择栏选择None 7. 在Show Element No.的左侧表示 8. 在Material 选择栏选择2 : SMA4909. 在Section 选择栏选择3 : 拱肋 10. 在Insert 表单的Insert Point 输入栏确认0, 0, 0 11. 点击 键 12. 点击 Auto Fitting13. 点击 Front View 图8. Arch Wizard 对话窗口及Parabola1 形式的概念建立吊杆利用Extrude Elements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) Extrude Elements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Element Toolbar点击 Extrude Elements(图9的u)2. 点击 Node Number (Toggle on)3. 点击 Select Window，选择为建立吊杆要进行投影延长的节点210 4. 在Extrude Type 选择栏确认NodeLine Element 5. 在Element Attribute 选择栏的Element Type确认Beam 6. 在Material 选择栏选
