03-Midas Civil应用-钢栈桥

01
Midas Civil应用—钢栈桥
1、栈桥建模及分析
(1)基本概况
一座用贝雷片搭建的施工栈桥，跨径15m（6片贝雷片），支承条件为简支，桥面宽6米。

设计荷载汽—20，验算荷载挂—50。

贝雷片的横向布置为5×90cm，共6片主梁，在贝雷片主梁上布置I20a分配梁，位置作用于贝雷片弦杆的每个节点处，间距约75cm。

贝雷片参数：栈桥采用15m一跨
“321”型标准贝雷桁架。

支撑架参数：A3钢,截面L63×4。

分配横梁参数：A3钢,截面I20a,长度6m。

桩顶横梁参数：16Mn；截面
I560×166×12.5/21,长度6m。

钢管桩参数：A3钢,管型截面
(直径820mm,厚度10mm),长度为10m。

钢管桩横联参数：A3钢,截面
[12.6,4.5m×2m。

贝雷片参数：材料16Mn；弦杆2I10a槽钢（C100×48×5.3/8.5，间距8cm），腹杆I8（h=80mm,b=50mm，tf=4.5mm，tw=6.5mm），贝雷片的连接为销接。

支撑架参数：材料A3钢，截面L63×4。

贝雷片尺寸
(2)Midas Civil 栈桥分析步骤
钢栈桥的分析步骤如下：
①设置操作环境及项目信息
②定义材料和截面
③建立结构三维模型
④输入静力荷载
⑤输入移动荷载数据
⑥输入荷载组合
⑦输入移动荷载分析控制数据
⑧运行结构分析
⑨查看分析结果
(3)设置操作环境及项目信息打开【工具】/【单位系】/将单位体系设为KN，mm。

该单位可以根据输入数据的种类任意转换。

打开【文件】 /【项目信息】/完善基本信息。

(4)定义材料和截面。

打开【特性】/【截面特性值】/【截面】/【添加】/【数据库】/【用户】/填写截面名称及参数/【适用】。

打开【特性】/【截面特性值】/【截面】/【添加】/【数据库】/【用户】/填写截面名称及参数/【适用】。

打开【特性】/【截面特性值】/【板厚】/【添加】/【数值】/【面内和面外】（8mm）/【适用】。

打开【特性】/【材料特性值】/【材料】/【添加】/【类型】/【名称】/【数据库】/选择材质/【适用】。

(5)建立结构三维模型。

生成上下弦杆
节点单元>节点>建立节点>坐标（0,0,0）
节点单元>单元>扩展单元>全选
扩展类型>节点-线单元，单元类型>梁单元，材料>1：16Mn，截面>1：弦杆
生成形式>复制和移动，复制和移动>任意间距，方向（x）间距（90,4@705,90）mm 节点单元>单元>复制和移动
全选
形式>复制，等间距>dx,dy,dz>（0,0,1400）mm，复制次数>（1）
生成竖杆
节点单元>单元>扩展单元>选择节点2
扩展类型>节点-线单元，单元类型>梁单元，材料>1：16Mn，截面>2：腹杆
生成形式>复制和移动，复制和移动>等间距>dx,dy,dz>（0,0,700）mm，复制次数>（1）
节点单元>单元>复制和移动，选择最新建立的个体
形式>复制>等间距>dx,dy,dz>（1410,0,0）mm，复制次数>（2）
生成斜杠
节点单元>单元>建立单元，单元类型>梁单元，材料>1：16Mn，截面>2：腹杆
节点连接：依次连接节点(15,10),(10,16),(16,3),(3,15),(16,12),(12,17),(17,5),(5,16)。

建立其余的贝雷片
节点单元>单元>复制和移动
全选
形式>复制，等间距>dx,dy,dz>（3000,0,0）mm，复制次数>（4） （生成1根贝雷片主梁）
节点单元>单元>复制和移动
全选
形式>复制，等间距>dx,dy,dz>（0,900,0）mm，复制次数>（5） （生成另外5根贝雷片主梁）
建立一联支撑架
节点单元>单元>建立单元，单元类型>桁架单元，材料>2：A3，截面>3：支撑架
选择 视图，选择x=0断面，激活
节点连接：依次连接节点(8,85),(85,78),(78,1),(1,8),(85,1),(8,78)。

节点单元>单元>复制和移动，选择刚生成的支撑架单元 或
形式>复制，等间距>dx,dy,dz>（0,900,0）mm，复制次数>（4） （生成第一排支撑架）建立其余支撑架
节点单元>单元>复制和移动，选择所有支撑架单元 或
形式>复制，等间距>dx,dy,dz>（3000,0,0）mm，复制次数>（5） （生成剩余5排支撑架）
建立分配梁
切换至 正面视图，选择x=0断面，激活
节点单元>节点>复制和移动，选择节点8，
形式>复制，等间距>dx,dy,dz>（0,-750,200）mm，复制次数>（1）
节点单元>单元>扩展单元，选择最新建立的个体
扩展类型>节点-线单元，单元类型>梁单元，材料>2：A3，截面>4：分配梁
复制和移动>任意间距：方向(y)间距(750,5@900,750)mm （生成第1根分配梁）
节点单元>单元>复制和移动，选择最新建立的个体
复制和移动>任意间距：方向(x)间距(795,3@705,885,3@705,885,3@705,885,3@705,885,3@705)mm。

建立桩顶横梁
切换至 正面视图，选择x=0断面，激活
节点单元>节点>复制和移动，选择节点1。

形式>复制，等间距>dx,dy,dz>（0,-750,-280）mm，复制次数>（1）
节点单元>单元>扩展单元，选择最新建立的个体
扩展类型>节点-线单元，单元类型>梁单元，材料>2：A3，截面>5：桩顶横梁复制和移动>任意间距：方向(y)间距(750,5@900,750)mm （生成第1根横梁）节点单元>单元>复制和移动，选择最新建立的个体
复制和移动>任意间距：方向(x)间距(15000)mm。

建立钢管桩
切换至 正面视图，选择x=0断面，激活
节点单元>节点>复制和移动，选择节点662、667。

形式>复制，等间距>dx,dy,dz>（0,0,-280）mm，复制次数>（1）
节点单元>单元>扩展单元，选择最新建立的个体
扩展类型>节点-线单元，单元类型>梁单元，材料>2：A3，截面>6：钢管桩
复制和移动>等间距：方向(dx，dy，dz)间距(0,0,-1000)mm，复制次数>（1）（生成第一排钢管桩）节点单元>单元>复制和移动，选择最新建立的个体
复制和移动>任意间距：方向(x)间距(15000)mm。

建立钢管桩横联
节点单元>单元>建立单元，单元类型>梁单元，材料>2：A3，截面>7：钢管桩横联节点连接：依次连接节点(677,682),(678,681),(681,682)。

节点单元>单元>复制和移动，选择钢管桩横联单元
复制和移动>任意间距：方向(x)间距(15000)mm。

建立桥面板
选择分配梁单元，单独激活
节点单元>单元>建立单元，单元类型>板单元材料>2：A3，厚度>1：8mm
节点连接：依次连接节点(493,500,660,653)。

复制建立整体2×15m栈桥模型
全选 ，节点单元>单元>复制和移动
复制和移动>任意间距：方向(x)间距(15000)mm。

结构>检查重复单元
建立结构组
为便于结果查询，对结构分组，共分10组。

依次选择分组结构，再将结构组拖入即可实现分组。

添加边界条件-弹性连接
边界>弹性连接，连接类型>只受压:SDx(100KN/mm)
复制弹性连接：（开）
距离>方向（x）>间
距:(795,3@705,885,3@705,885,3@705,885,3@705,885,3@705,90,795,3@705,885,3@705,885,3@705,885, 3@705,885,3@705)mm。

两点（依次连接分配梁和主梁对应节点，形成全桥弹性连接）
距离>方向（x）>间距:（2@15000）mm。

两点（依次连接桩顶横梁和钢管桩顶部对应节点，形成全桥弹性连接）
添加边界条件-一般支承
边界>一般支承，选项添加/替换
选择全部钢管桩底部节点
支撑条件类型>D-ALL（开）,R-ALL（开）,（点击适用）添加边界条件-释放梁段约束
边界>释放梁段约束，选项添加/替换
选择贝雷片结构组激活，选中两片贝雷片连接的左边单元类型>相对值；My （j-节点）：（开）；（点击适用）
(6)输入静力荷载。

添加自重荷载
荷载>静力荷载工况>添加自重，类型>恒荷载(D)，添加荷载>自重>Z=-1，添加
(7)输入移动荷载数据。

①定义车道
荷载>移动荷载>移动荷载规范/China
荷载>移动荷载>交通车道面
添加：车道面名称（车道）；车道宽度：3.5m；
车辆移动方向：往返；W车轮距离：1.8m；与车道基准线偏移距离：-0.45m；桥梁跨度：30m；选择：两点（496,1361)点击适用（y方向选择第3根贝雷梁）
②定义车辆
荷载>移动荷载>车辆
车辆>添加标准车辆
定义标准车辆荷载>规范标准>公路工程技术标准（JTG B01-2003）车辆荷载名称>CH—CD；车辆荷载类型>CH—CD；点击适用。

③移动荷载工况
荷载>移动荷载>移动荷载工况
移动荷载工况>添加，荷载工况名称：移动荷载工况
组合选项>单独；添加
车辆组>VL：CH—CD；加载车道>最少1，最大1；分配车道>车道1；点击确认
(8)输入荷载组合。

结果>荷载组合
一般>自动生成
选择荷载组合>选择规范>钢结构>设计规范：（JTJ021-89）
(9)输入移动荷载分析控制数据。

分析>移动荷载
加载位置>影响线加载；
每个线单元上影响线点数量（3）；
板单元>内力（中心+节点）（开），应力（开）；
杆系单元>内力（最大值+当前其他内力）（开），应力（开）；反力、位移、内力 （全部）（开）
桥梁等级>公路Ⅰ级
冲击系数>规范类型〉JTG D60-2004
结构基频方法〉用户输入>f［Hz］=0.49,点击确认。

分析>主控数据
(10)运行结构分析。

分析>运行分析
(11)查看分析结果。

根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)，Q235的抗弯强度设计值f=215MPa，抗剪强度设计值fv=125MPa；16Mn的抗弯强度设计值f=310MPa，抗剪强度设计值fv=180MPa。

①栈桥整体变形(mm) ②面板组合应力(MPa)
最大变形值:f=-2.99mm<[f]=15000/400=37.5mm，满足要求！最大组合应力:σ=21.1MPa<f=215MPa，满足要求！
③分配梁组合应力(MPa) ④分配梁剪应力(MPa)
最大组合应力:σ=68.2MPa<f=215MPa,满足要求！最大剪应力:τ=17.1MPa<fv=125MPa,满足要求！
⑤贝雷梁组合应力(MPa) ⑥贝雷梁剪应力(MPa)
最大组合应力:σ=197MPa<f=310MPa,满足要求！最大剪应力:τ=130MPa<fv=180MPa,满足要求！
⑦支撑架拉应力(MPa) ⑧支撑架压应力(MPa)
最大拉应力:σ=202MPa<f=215MPa,满足要求！最大压应力:σ=23.7MPa<f=215MPa,满足要求！
⑨桩顶横梁组合应力(MPa) ⑩桩顶横梁剪应力(MPa)
最大组合应力:σ=138.5MPa<f=215MPa,满足要求！最大剪应力:τ=46.9MPa<fv=125MPa,满足要求！
(11)钢管桩横联组合应力(MPa) (12)钢管桩横联剪应力(MPa)
最大组合应力:σ=5.74MPa<f=215MPa,满足要求！最大剪应力:σ=0.55MPa<fv=125MPa,满足要求！
最大压应力:σ=5.7MPa<f=215MPa,满足要求！(13)钢管桩压应力(MPa) (14)钢管桩内力
钢管桩桩底最大反力F=585.4KN
(15)利用结果表格查看应力
结果>结果表格>梁单元>应力
节点或单元>全部>(1to780 1001to1211 1352to2131 2348to2494 2502to2508 2529to2548 2554to2558) 荷载工况/荷载组合>gLCB1(全部)(开)
位置号>i(开)；j(开)，确定
Thank you。