midas斜拉桥建模

目录

概要 1

桥梁基本数据 2

荷载 2

设定建模环境 3

定义材料和截面特性值 4

成桥阶段分析 6

建立模型 7

建立加劲梁模型 8

建立主塔 9

建立拉索 11

建立主塔支座 12

输入边界条件 13

索初拉力计算 14

定义荷载工况 18

输入荷载 19

运行结构分析 24

建立荷载组合 24

计算未知荷载系数 25

查看成桥阶段分析结果 29查看变形形状 29

正装施工阶段分析 30

正装施工阶段分析 34

正装施工阶段分析 34

正装分析模型 36

定义施工阶段 38

定义结构组 41

定义边界组 48

定义荷载组 53

定义施工阶段 59

施工阶段分析控制数据 64

运行结构分析 65

查看施工阶段分析结果 66

查看变形形状 66

查看弯矩 67

查看轴力 68

查看计算未闭合配合力时使用的节点位移和内力值 69成桥阶段分析和正装分析结果比较 70

概要

斜拉桥是塔、拉索和加劲梁三种基本结构组成的缆索承重结构体系，桥形美观，且根据所选的索塔形式以及拉索的布置能够形成多种多样的结构形式，容易与周边环

境融合，是符合环境设计理念的桥梁形式之一。

为了决定安装拉索时的控制张拉力，首先要决定在成桥阶段恒载作用下的初始平衡状态，然后再按施工顺序进行施工阶段分析。

一般进行斜拉桥分析时首先通过倒拆分析计算初张拉力，然后进行正装施工阶段分析。在本例题将介绍建立斜拉桥模型的方法、计算拉索初拉力的方法、施工阶段分

析方法、采用未闭合配合力功能只利用成桥阶段分析张力进行正装分析的方法。本例

题中的桥梁模型为三跨连续斜拉桥（如图1），主跨110m、边跨跨经为40m。

图 1. 斜拉桥分析模型

桥梁基本数据 为了说明斜拉桥分析步骤，本例题采用了较简单的分析模型，可能与实际桥梁设计内容有所差异。 本例题桥梁的基本数据如下。 桥梁形式 三跨连续斜拉桥 桥梁跨经 40.0 m + 110.0 m + 40.0 m = 190.0 m 桥梁高度 主塔下部 : 20m ，主塔上部 : 40m 图 2. 立面图 荷载

使用MIDAS/Civil 软件内含的优化法则计算出索初拉力。 索主塔 主梁 索

设定建模环境

为了做斜拉桥成桥阶段分析首先打开新项目“cable stayed”为名保存文件，开始建立模型。

单位体系设置为“m”和“tonf”。该单位体系可以根据输入的数据类型随时随意更换。

文件 / 新项目

文件 / 保存(cable stayed)

工具 / 单位体系

长度＞ m ；力＞ tonf

图 3. 设定建模环境及单位体系

定义材料和截面特性值 输入加劲梁、主塔下部、主塔上部、拉索的材料特性值。 在材料和截面对话框中选择材料表单点击按钮。 模型 / 材料和截面特性 / 材料 名称 (加劲梁) 设计类型 > 用户定义 弹性模量 (2.1e7) ; 泊松比 (0.3) 容重 (7.85) 按上述方法参照表1输入主塔下部、主塔上部、拉索的材料特性值。

图 4. 定义材料特性值

定义多种材料时，使用按钮会更方便一些。

输入加劲梁、主塔下部、主塔上部、拉索的截面特性值。在材料和截面特性对话框的截面表单选择按钮。

模型 / 材料和截面特性 / 截面

数值表单

截面号(1) ; 名称(加劲梁)

截面形状>实腹长方形截面

截面特性值>面积(0.8)

按上述方法参照表2输入加劲梁、主塔下部、主塔上部、拉索的截面特性值。

图 5. 定义截面特性值对话框

成桥阶段分析

建立好成桥阶段模型后计算自重和二期荷载引起的索初拉力。然后利用拉索初拉力进行成桥阶段初始平衡状态分析。

首先建立斜拉桥的成桥阶段二维模型，利用包含索力优化功能的未知荷载系数功能计算拉索初拉力。

斜拉桥成桥阶段模型参见图6。

图 6. 斜拉桥成桥阶段模型

建立模型

首先建立成桥阶段分析模型，待成桥阶段分析结束后另存为其它名称做施工阶段分析。

建立斜拉桥成桥阶段模型的详细步骤如下。

1. 建立加劲梁模型

2. 建立主塔模型

3. 建立拉索模型

4. 生成主塔上的支座

5. 输入边界条件

6. 拉索初拉力计算：利用未知荷载系数功能

7. 输入荷载工况以及荷载

8. 运行结构分析

9. 计算位置荷载系数

建立加劲梁模型

首先用建立节点功能建立节点后使用扩展单元功能生成9@10+2@5 +9@10m的梁单元模型。

正面,捕捉节点(开), 捕捉点栅格 (开)

自动对齐(开), 节点号(开)

模型 / 节点 / 建立节点

坐标( -95, 0, 0 ) ↵

模型 / 单元 / 扩展单元

全选

扩展类型>节点 线单元

单元属性>单元类型>梁单元

材料>1 : 加劲梁; 截面>1 : 加劲梁

生成类型>复制和移动

复制和移动>任意间距 ; 方向>x

间距>9@10, 2@5, 9@10 ↵

图 7. 建立加劲梁单元

建立主塔

在主塔下部利用

建立节点 功能建立节点后，利用

扩展功能 建立10m

＋5m 的主塔下部梁单元。

模型 / 节点 /

建立节点

坐标 (-55 , 0, -20 )

复制>复制次数 (1) ; 距离 (110, 0, 0) ↵

模型 / 单元 / 扩展单元

窗口选择 (节点 : 图8的①；节点22，23)

生成类型>节点 线单元 单元属性>单元类型>梁单元

材料>2 : 主塔下部 ; 截面>2 : 主塔下部 生成类型>复制和移动

复制和移动>任意间距 ; 方向>z 间距>10, 5 ↵

图 8. 建立主塔下部

①

选择节点22, 23 선택