midas操作例题资料-钢箱梁-新OK

midas操作例题资料-钢箱梁-新OK
Civil＆Civil Designer
⼀、钢箱梁操作例题资料
1概要
钢桥是⾼强、轻型薄壁结构，截⾯和⾃重⽐混凝⼟桥⼩，跨越能⼒⼤，因⽽在实际⼯程中有⼴泛应⽤。

钢桥按形式可⼤致分为钢箱梁、钢板梁（⼯字钢）、钢桁梁、组合梁桥等类型。

钢桥在使⽤时不仅要求钢材具有较⾼的强度，⽽且还要求具有良好的塑性。

钢桥的刚度相对⽐较⼩，变形和振动⽐混凝⼟桥⼤。

为了保证车辆⾏驶安全和舒适性、避免过⼤的变形和振动对钢桥结构产⽣不利的影响，钢桥必须有⾜够的整体刚度[2] 。

钢桥缺点除容易腐蚀影响耐久性外，另⼀缺点是疲劳。

影响疲劳的因素很多，除钢材品质、连接的构造与⽅法等外，与荷载性质、疲劳细节关系也很⼤。

钢箱梁除钢材等⼒学特性外，还具有箱梁的受⼒特点，⼴泛应⽤于市政⾼架、匝道、⼤跨度斜拉桥、悬索桥、拱桥加劲梁、⼤跨连续钢箱梁及⼈⾏桥钢箱梁等⽅⾯。

本专题将通过介绍⼯程概况、结合规范构造检查、midas Civil详细建模过程以及midas Civil Designer设计平台及结果查看等操作流程，希望能为读者结合实际项⽬学习程序，通过程序了解钢箱梁提供帮助。

钢箱梁操作例题资料
2 钢桥概况及构造检查
2.1 钢桥概况
主梁为20+30+40+30m单箱单室正交钢箱梁，钢材为Q345；桥⾯宽8m，梁⾼2.335m，翼缘板长1.8m；顶板、腹板、翼缘板均厚16mm，底板标准段厚16mm，⽀座两侧3~3.5m范围内加厚为24mm；顶板设置闭⼝U型加劲肋；翼缘板、腹板均设置板型加劲肋；底板标准段设置板型加劲肋，桥墩两侧
5~7m范围内设置T型加劲肋；横隔板等设置距离详见图1~图3所⽰。

建模之前，应按照《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64—2015)[1] （以下简称规范）对钢桥⾯板、加劲肋、翼缘板及腹板等尺⼨进⾏构造检查。

2.2构造检查
2.2.1钢桥⾯板
近年来正交异性钢桥⾯板出现疲劳和桥⾯铺装损伤的现象较为普遍，为保证钢桥⾯板具有⾜够的刚度，需对最⼩厚度有要求；为减⼩应⼒集中和避免采⽤疲劳等级过低的构造细节，需对纵向闭⼝加劲肋尺⼨进⾏规定[1]。

表1 钢桥⾯构造检查
平⾯平⾯
图2.1-1 钢箱梁构造图（⼀）
平⾯
图2.1-2 钢箱梁构造图（⼆）
图2.1-3 钢箱梁构造图（三）
如上图所⽰，横隔板间距为2m ，满⾜规范8.2.4的设置要求。

2.2.2 翼缘板
为了防⽌制作、运输和安装过程中发⽣失稳和过⼤的⾯外变形，翼缘板宽厚⽐满⾜8.3.1⽐值要求时可不设置加劲肋。

否则，应按照8.3.2要求规定设置纵向加劲肋。

如图2.1-3横断⾯尺⼨所⽰，本例腹板间距（4000mm ）⼤于翼缘板厚度（16mm ）的80倍，翼缘悬臂宽度（1800mm ）⼤于翼缘板厚度（16mm ）的16倍，按照规范设置翼缘板纵向加劲肋，间距为250mm ，满⾜规范中不⼤于翼缘板厚度40倍的要求。

2.2.3 受压加劲肋
以受压为主的腹板及其加劲肋、⽀座处加劲肋都应满⾜规范5.1.5的尺⼨要求。

图3中加劲肋尺⼨均满⾜规范要求。

板肋宽厚⽐应满⾜式5.1.5-1，将s s y 15014345h mm t mm f ===、、代⼊计算，满⾜规范要求。

s s h t ≤ （5.1.5-1） T 形钢加劲肋尺⼨应满⾜式5.1.5-2和5.1.5-3，将s0s04314b mm t mm ==、、s s y 15014345h mm t mm f ===、、代⼊计算，满⾜规范要求。

s0s0b t ≤ （5.1.5-2）
s s h t ≤ （5.1.5-3）
闭⼝劲肋尺⼨应满⾜式5.1.5-5和5.1.5-6，将s s 170288b mm h mm ==、、s y 8345t mm f ==、代⼊计算，满⾜规范要求。

s s b t ≤ （5.1.5-5）
s s h t ≤ （5.1.5-6） 3 建模步骤
3.1定义材料
特性>材料特性值>材料
图3.1-1 材料定义
图3.1-2 材料数据
3.2定义截⾯
特性>截⾯特性值>钢梁
本例根据底板厚度变化段设置，底板T肋和板肋设置长度，共设置4种截⾯。

图3.2-1 截⾯数据
以截⾯1为例，如何设置截⾯。

按照界⾯内辅助⽰意图，输⼊钢箱梁顶底板各段宽度，顶底板、腹板厚度等。

点击截⾯加劲肋，进⾏加劲肋设置。

点击“定义加劲肋”，参照图2.1-3，定义各种加劲肋尺⼨，设置加劲肋布置位置及间距。

图3.2-2 截⾯1截⾯数据
图3.2-3 截⾯1加劲肋截⾯数据
图3.2-4加劲肋截⾯数据
截⾯2箱梁尺⼨如下图所⽰。

加劲肋尺⼨及设置情况同截⾯1。

图3.2-5 截⾯2截⾯数据
截⾯3除底板加劲肋由板肋变为T肋外，其余截⾯尺⼨均同截⾯1。

图3.2-6 T肋截⾯数据
截⾯4钢箱梁尺⼨同截⾯2，加劲肋尺⼨同截⾯3。

3.3 建⽴结构模型
定义节点：树形菜单>表格>节点
本例中将⽀座位置处、截⾯变化处、设置隔板处均划分单元。

打开“主梁节点和⽀座节点表格.xlsx”，将节点表格数据复制，然后粘贴到模型中的节点表格中，⽣成空间节点。

图3.3-1 节点位置和数据表格
建⽴单元：节点/单元>建⽴单元
连接主梁开始节点（节点1）和结束节点（节点133），全部采⽤截⾯1。

截⾯分配：赋予单元1to5、128to132截⾯2；赋予单元18to19、28to31、50to53、62to65、92to95、104to105截⾯3；赋予单元20to27、54to61、
96to103截⾯4。

其余单元均为截⾯1。

图3.3-2 建⽴单元
3.4 边界条件设置
3.4.1 边界条件
由于主梁截⾯的偏⼼点选择的是中上部，⽽⽀座位于主梁的底部，因此需要在主梁的底部建⽴⽀座节点，并在⽀座节点上定义约束条件，并将⽀座节点与主梁节点通过弹性连接进⾏连接。

⽀座节点通过对主梁节点复制⽣成，节点号从134开始。

图3.4-1 ⽀座节点建⽴梁底约束：边界>⼀般⽀承
图3.4-2 ⼀般⽀承定义建⽴梁底和梁顶约束：边界>弹性连接
图3.4-3 弹性连接定义
3.4.2 有效截⾯宽度
《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64)桥梁设计需要设置有效截⾯宽度，参见第5.1.7条~第5.1.9条实现。

midas Civil有效宽度可采⽤如下⽅法实现，其
中可查看有效截⾯宽度：
结构>建模助⼿>钢梁桥>跨度信息
选择全部单元，点击“添加/替换”，在单元列表中，选择⽀承位置（有效截⾯宽度计算⽤），再点击“添加”。

定义好跨度信息后，即可定义有效截⾯宽度。

结构>建模助⼿>钢梁桥>有效宽度
点击“显⽰计算结果…”，显⽰“上部局稳、下部局稳”、“上部局稳剪⼒滞、下部剪⼒滞”、“上部剪⼒滞、下部局稳剪⼒滞”3种有效截⾯宽度。

程序⾃动⽣
成“边界”内容。

图3.4-4 跨度信息图3.4-5 有效截⾯宽度
边界>有效宽度
Civil程序有效宽度系数表格中输出了Iy、Z_上部、Z_下部3个变量的修
正系数。

Civil Designer设计平台内部也⾃动⽣成三种有效截⾯特性值，按照
规范选⽤对应的有效截⾯进⾏验算。

图3.4-7 边界>有效宽度表格
3.5 静⼒荷载的定义
钢箱梁横隔板重量、封头处混凝⼟重量，按节点荷载和梁单元荷载添加在⾃重荷载⼯况下。

混凝⼟铺装、护栏添加在⼆期荷载⼯况下。

钢桥传导性能可以不⽤设置温度梯度，考虑整体升温、整体降温。

荷载>静⼒荷载>静⼒荷载⼯况
图3.5-1 荷载⼯况定义
荷载>静⼒荷载>⾃重
荷载>静⼒荷载>节点荷载
荷载>静⼒荷载>梁单元荷载
荷载>温度/预应⼒>系统温度
图3.5-2 ⾃重图3.5-3 节点荷载图3.5-4 梁单元荷载图3.5-5 温度荷载3.6 移动荷载
⼤多数公路桥梁结构，汽车荷载是导致疲劳破坏的主要因素，在钢规5.5节中对车辆荷载作⽤下的疲劳验算进⾏了规定[1]。

疲劳荷载车辆的本质与汽车荷载相同，均属于移动车辆，其加载⽅式同汽车荷载。

抗疲劳验算可以对钢梁中任意位置，截⾯中任意点进⾏疲劳模型I和疲劳模型Ⅱ的验算。

疲劳模型Ⅲ需要做正交异性板的细部分析，进⾏纵横向验算，故应采⽤midas FEA 进⾏验算。

设置车道、车辆等之前，选择中国规范。

荷载>移动荷载>移动荷载规范
图3.6-1 选择移动荷载规范
3.6.1定义车道
图3.6-2 车道对话框
车道定义时单元或节点必须依次排列，否则会出现车辆对开的情况导致移动荷载分析错误的结果。

对于桥梁跨度的输⼊，对于多跨连续梁，输⼊最⼤计算跨径，此主要⽤来确定车道荷载中集中⼒的⼤⼩，按最⼤跨径计算，偏安全考虑；对于纵向折减系数的考虑，可以在车道单元后⾯的⽐例系数中定义
即可，输⼊“1”程序⾃动根据规范折减。