MIDAS梁格法建模算例 - 图文

预应力混凝土连续T梁桥的分析与设计 (梁格法)

北京迈达斯技术有限公司

目 录

概要............................................................................................................................................................................ 3 设置操作环境 .....................................................................................................................错误！未定义书签。 定义材料和截面.................................................................................................................错误！未定义书签。 建立结构模型 .....................................................................................................................错误！未定义书签。 PSC截面钢筋输入.............................................................................................................错误！未定义书签。 输入荷载..............................................................................................................................错误！未定义书签。 定义施工阶段 ........................................................................................................................................................ 60 输入移动荷载数据 ............................................................................................................错误！未定义书签。 输入支座沉降 .....................................................................................................................错误！未定义书签。 运行结构分析 .....................................................................................................................错误！未定义书签。 查看分析结果 .....................................................................................................................错误！未定义书签。 PSC设计 ..............................................................................................................................错误！未定义书签。

4-2

概要

梁格法是目前桥梁结构分析中应用的比较多的

在本例题中将介绍采用梁格法建立一般梁桥结构的分析模型的方法、施工阶段分析的步骤、横向刚度的设定以及查看结果的方法和PSC设计的方法。本例题中的桥梁模型如图1所示为一三跨的连续梁桥，每跨均为32m。

图1. 简支变连续分析模型

4-3

桥梁的基本数据

为了说明采用梁格法分析一般梁桥结构的分析的步骤，本例题采用了比较简单的分析模型——预应力T梁，可能与实际桥梁设计的内容有所不同。

本例题的基本参数如下： 桥梁形式：三跨连续梁桥 桥梁等级：I级

桥梁全长：3@32＝96m 桥梁宽度：15m 设计车道：3车道

图2. T型梁跨中截面图 图3. T梁端部截面图

4-4

分析与设计步骤

预应力混凝土梁桥的分析与设计步骤如下。

1.

定义材料和截面特性

材料

截面

定义时间依存性材料(收缩和徐变) 时间依存性材料连接

2. 建立结构模型

建立结构模型

修改单元依存材料特性

3. 4.

输入PSC截面钢筋 输入荷载

恒荷载(自重和二期恒载) 预应力荷载

钢束特性值 钢束布置形状 钢束预应力荷载 温度荷载

系统温度 节点温度 单元温度 温度梯度 梁截面温度

5. 6.

定义施工阶段 输入移动荷载数据

选择规范 定义车道 定义车辆 移动荷载工况

7. 支座沉降

定义支座沉降组 定义支座沉降荷载工况

8. 9. 10.

运行结构分析 查看分析结果 PSC设计

PSC设计参数确定

PSC设计参数 PSC设计材料 PSC设计截面位置 运行设计 查看设计结果

4-5

定义截面

本例题的桥梁结构的截面型式采用的是比较简单的预应力T梁结构，本结构采用的T梁的中间16m是等截面部分，而在两端各8m的范围内是变截面。

模型 /材料和截面特性 /

截面

数据库/用户> 截面号 (1) ; 名称 (端部变截面左) 截面类型>变截面>PSC-工形 尺寸 对称:(开) 拐点： JL1(开) 尺寸I

S1－自动(开), S2－自动(开), S3－自动(开), T－自动(开)

HL1:0.20 ; HL2:0.06 ;HL2-1: 0 ; HL3:1.15 ; HL4:0.19 ; HL5:0.40 BL1:0.24 ; BL2:1.25 ; BL2-1:0.69 ; BL4:0.33 ; 尺寸J

S1－自动(开), S2－自动(开), S3－自动(开), T－自动(开)

HL1:0.20 ; HL2:0.06 ;HL2-1: 0 ; HL3:1.28 ; HL4:0.17 ; HL5:0.29 BL1:0.12 ; BL2:1.25 ; BL2-1:0.69 ; BL4:0.27 ; X轴变化：一次方程 Y轴变化：一次方程 考虑剪切变形(开) 偏心>中-下部?

图6. 端部变截面截面数据

4-11

模型 /材料和截面特性 / 截面

数据库/用户> 截面号 (2) ; 名称 (跨中等截面)

截面类型>PSC-工形 截面名称:None

对称:(开) ; 变截面拐点: JL1(开) ; 剪切验算:

Z1自动:(开); Z2自动: (开) 抗剪用最小腹板厚度

t1:自动(开); t2:自动(开); t3:自动(开) 抗扭用: (开)

HL1:0.20 ; HL2:0.06 ; HL3:1.28 ; HL4:0.17 ; HL5:0.29 BL1:0.12 ; BL2:1.25 ; BL4:0.27 ; 考虑剪切变形(开) 偏心>中-下部?

图7. 跨中等截面

4-12

模型 /材料和截面特性 / 截面

数据库/用户> 截面号 (3) ; 名称 (端部变截面右)

截面类型>变截面>PSC-工形 尺寸 对称:(开) 拐点： JL1(开)

尺寸I

S1－自动(开), S2－自动(开), S3－自动(开), T－自动(开)

HL1:0.20 ; HL2:0.06 ;HL2-1: 0 ; HL3:1.28 ; HL4:0.17 ; HL5:0.29 BL1:0.12 ; BL2:1.25 ; BL2-1:0.69 ; BL4:0.27 ; 尺寸J

S1－自动(开), S2－自动(开), S3－自动(开), T－自动(开)

HL1:0.20 ; HL2:0.06 ;HL2-1: 0 ; HL3:1.15 ; HL4:0.19 ; HL5:0.40 BL1:0.24 ; BL2:1.25 ; BL2-1:0.69 ; BL4:0.33 ; X轴变化：一次方程 Y轴变化：一次方程 考虑剪切变形(开) 偏心>中-下部?

图8. 端部变截面右

4-13

模型 /材料和截面特性 / 截面

数据库/用户> 截面号 (4) ; 名称 (端部横梁)

截面类型>变截面>PSC-T形 尺寸 对称:(开) 左侧

HL1:0.2 ;HL3: 1.8; BL1:0.15 ;BL3: 0.01; BL4: 0.16 考虑剪切变形: (开)

剪切验算:Z1－自动(开); Z3－自动(开)

抗剪用最小腹板厚度:t1－自动(开); t2－自动(开); t3－自动(开) 抗扭用: 自动(开) 偏心>中-下部?

显示截面特性:修改自动计算的刚度(开)

ASY: 0.2809850496097m2 ; ASZ: 0.4645198244159 m2 ;

Ixx: 0.01936220534522 m4 ; Iyy: 0.31741875 m4 ; Izz: 0.07695 m4

图9. 端部横梁

4-14

模型 /材料和截面特性 / 截面

数据库/用户> 截面号 (5) ; 名称 (中部横梁)

截面类型>变截面>PSC-T形 尺寸 对称:(开) 左侧

HL1:0.2 ;HL3: 1.8; BL1:0.15 ;BL3: 0.01; BL4: 0.16 考虑剪切变形: (开)

剪切验算:Z1－自动(开); Z3－自动(开)

抗剪用最小腹板厚度:t1－自动(开); t2－自动(开); t3－自动(开) 抗扭用: 自动(开) 偏心>中-下部?

显示截面特性:修改自动计算的刚度(开)

ASY: 0.3182751909697m2 ; ASZ: 0.2456668945906 m2 ;

Ixx: 0.008880904468873 m4 ; Iyy: 0.1660594188462 m4 ; Izz: 0.09793386 m4

图10. 中部横梁

4-15

分割单元

现在建立的单元长度很长，现在对单元进行分割，分割的标准是根据结构的实际布置来确定。

单元/分割单元

分割/分割类型: 线单元(开) 任意间距(开)

X:0.55,1.45,2,2(选择1号单元)

图16. 分割1号单元

4-21

单元/分割单元

分割/分割类型: 线单元(开) 等间距：

X方向分割数量(8)(选择2、5、8号单元) X方向分割数量(4) (选择3、4、6、7、9号单元) 任意间距：

X:1.45(选择23、38、53号单元) X:0.55(选择4、7号单元)

图17. 分割其余单元

4-22

建立变截面组

对于目前的结构，每跨T梁的端部是变截面的。

单元/变截面组

组名:第一跨变截面左(选择1 10to13单元) 组名:第一跨变截面右(选择3 21to24单元) 组名:第二跨变截面左(选择4 25to28单元) 组名:第二跨变截面右(选择6 36to39单元) 组名:第三跨变截面左(选择7 40to43单元) 组名:第三跨变截面右(选择9 51to54单元) Z轴: 线性; y轴: 线性

图18. 建立变截面组

4-23

复制单元

全桥为5片2.5m的T梁组成,所以在建立好一片T梁的基础上采用复制的方法建立剩余的四片主梁。 单元:移动/复制

形式: 复制(开) 等间距：

dx,dy,dz:0,2.5,0

复制次数:4 全选,

图19. 复制单元

4-24

建立横梁

建立端横梁

模型>单元> 建立单元

单元类型:一般梁/变截面梁

材料:号 1 名称 C50

截面号:4 名称: 4:端部横梁

交叉分割: 节点 (开) 单元(开)

节点连接: (11 222) (25 250) (29 228)

(40 262) (44 234) (55 274)

图20. 建立端部横梁

4-25

建立中横梁 模型>单元> 建立单元

单元类型:一般梁/变截面梁 材料:号 1 名称 C50 截面号:4 名称: 5:中部横梁 交叉分割: 节点 (开) 单元(开) 节点连接: (13 240) (27 252) (42 264)

图21. 建立中横梁

4-26

模型>单元>移动/复制单元

单元类型:一般梁/变截面梁 形式: 复制(开) 移动和复制:等间距(开) dx, dy, dz:4, 0, 0 复制次数:6

交叉分割: 节点 (开) 单元(开)

复制节点属性(开)，复制单元属性(开) 选择:295to306单元

图22. 复制建立全部中横梁

4-27

定义结构组、边界条件组、荷载组和钢束组

为了进行施工阶段分析，将在各施工阶段(construction stage)所要激活和钝化的单元、边界条件和荷载定义为组，并利用组来定义施工阶段。

组>结构组>新建?

定义结构组>名称(先简支) 定义结构组>名称(合拢段) 定义结构组>名称(横梁) 定义结构组>名称(纵梁左边) 定义结构组>名称(纵梁右边)

图23. 建立结构组

4-28

组>边界组>新建?

定义边界组>名称(两端临时支座) 定义边界组>名称(两端永久支座) 定义边界组>名称(中跨永久支座)

定义边界组>名称(中跨临时支座)(后缀1to2)

图24. 建立边界组

4-29

组>荷载组>新建?

定义荷载组>名称(自重) 定义荷载组>名称(二期恒载) 定义荷载组>名称(预应力1) 定义荷载组>名称(预应力2)

图25. 建立荷载组

4-30

组>钢束组>新建?

定义钢束组>名称(正弯矩7) 定义钢束组>名称(正弯矩8) 定义钢束组>名称(正弯矩9) 定义钢束组>名称(负弯矩10)

图26. 建立钢束组

4-31

定义结构组

组>结构组> 单元号 (on)

窗口选择: (1to3 5to221by54 6to222by54 8to23 25to38 40to57 62to77 79to92 94to111 116to131 133to146 148to165 170to185 187to200 202to219 224to239 241to254 256to270)

组>结构组> 先简支 (拖&放)

窗口选择: (4to220by54 7to223by54 24to240by54 39to255by54) 组>结构组>合拢段 (拖&放) 窗口选择: (271to378) 组>结构组>横梁 (拖&放) 窗口选择: (217to270) 组>结构组>纵梁左边 (拖&放) 窗口选择: (1to54) 组>结构组>纵梁右边 (拖&放)

图27. 定义结构组

4-32

输入边界条件

输入两端临时支座

组>边界组

模型 /边界条件 / 一般支承

窗口选择 (11 57 167 222)

边界组名称: 两端临时支座 支承条件类型> Dx, Dy, Rx (开)

窗口选择 (112)

边界组名称: 两端临时支座 支承条件类型> Dx, Rx (开) 窗口选择 (55 109 219 274) 边界组名称: 两端临时支座 支承条件类型> Dx, Dy, Rx (开)

窗口选择 (164)

边界组名称: 两端临时支座 支承条件类型> Dx, Rx (开)

图28. 输入两端临时支座

4-33

输入两端永久支座 组>边界组

模型 /边界条件 / 一般支承

窗口选择 (11 57 167 222) 边界组名称: 两端永久支座 支承条件类型> Dz (开)

窗口选择 (112)

边界组名称: 两端永久支座 支承条件类型> Dy, Dz (开)

窗口选择 (55 109 219 274) 边界组名称: 两端永久支座 支承条件类型> Dz (开)

窗口选择 (164)

边界组名称: 两端永久支座 支承条件类型> Dy, Dz (开)

图29. 输入两端永久支座

4-34

输入中跨临时支座1 组>边界组

模型 /边界条件 / 一般支承

窗口选择 (25 29 63 85 173 195 228 250) 边界组名称: 跨中临时支座1 支承条件类型> Dz (开)

窗口选择 (118 140)

边界组名称: 跨中临时支座1 支承条件类型> Dy, Dz (开)

窗口选择 (40 44 69 97 179 207 234 262) 边界组名称: 跨中临时支座1 支承条件类型> Dz (开)

窗口选择 (124 152)

边界组名称: 跨中临时支座1 支承条件类型> Dy, Dz (开)

图30. 跨中临时支座1

4-35

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/rngv.html