SPC实例详述-混凝土、钢箱、组合截面

midas Civil 技术资料

----SPC实例操作详述

目录

midas Civil 技术资料1 ---- SPC实例操作详述1

1 SPC总述2

2 混凝土截面2

2.1混凝土截面SPC操作步骤2

2.2三种方法计算混凝土截面特性对比6

3 钢箱梁截面7

3.1钢箱梁截面SPC操作步骤8

3.2数据库/用户截面特性与SPC对比13

4 组合截面14

4.1组合截面SPC操作步骤15

参考文献20

北京迈达斯技术有限公司桥梁部

2013/05/06

1 SPC总述

midas Civil→工具→截面特性计算器

SPC是“截面特性值计算器—Sectional Property Calculator”的缩写。Civil截面库提供很多截面供用户选择，但并非涵盖所有工程截面，故为方便与绘图软件AutoCAD交互操作，用户可使用Civil提供的SPC工具实现任意截面的计算并导入，完成分析和设计。

SPC一般步骤为：导入AutoCAD DXF文件或直接在SPC中绘制图形→生成截面→计算截面特性→导出.sec文件→导入Civil中生成相应截面。

2 混凝土截面

2.1混凝土截面SPC操作步骤

（1）打开SPC，首先进行工作环境设置：Tools>Setting，length长度单位设为m，保持与DXF文件长度单位一致，如下图2-1所示；同时应确保DXF文件中的截面线无重叠，在DXF中把要导入的截面放在当前图层的x-y平面内，另外暂不支持DXF中pline线导入SPC，具体步骤：File>Import>Auto CAD DXF，如下图2-2所示。

Tolerance：长度容许误差。一般情况下，程序会根据设定的单位体系自动进行合理的调整，设计者也可以手动进行修改，默认值为1mm。

图2-1设置单位体系图2-2导入DXF文件

Angle step：默认10°，将曲线段按每10°为一段进行分割，例如，导入圆形截面，圆周则被自动分割成36段直线。

Translation：Tx、Ty分别表示截面导入后在X轴和Y轴的偏移距离。

Rotation：Rz表示截面导入后绕Z轴旋转的角度，逆时针旋转为正。

导入DXF截面文件后，有时会弹出如下对话框，其是确保截面中没有重复线，可以通过Model>Curve>Interesect中进行交叉计算来进行检查分割。

（2）选择Plane形式，生成截面：Model>Section>Generate。Plane形式的截面需要在CAD中画出截面实际形状，导入后在Generate section里选择Plane Type，程序会按照截面形状所指定的范围自动生成截面。计算截面特性值时，程序会通过自动划分网格功能或人为指定网格尺寸在截面的Plane范围内生成网格，之后利用该网格有限元计算截面特性值。

图2-3生成Plane截面

选择Plane形式时，可以勾选是否合并为直线“Merge Straight Lines”，合并标准为当直线间角度小于某一值时，默认为2°，比如：Civil 805之前版本的SPC双向横坡截面，当横坡线角度小于2°时，程序会自动将横坡线合并为一条直线，而导致双向横坡截面转换成了无横坡截面，大家在此注意一下。另，若同时勾选图2-3中Calculate Property Now计算截面特性（也可下一步进行计算），但是对于截面中存在细长区域时建议通过下一步骤指定网格划分条件后再计算截面特性，因为直接在生成截面同时计算截面特性可能会导致网格划分过粗，导致出现截面剪切面积无法计算等问题。

（3）计算截面特性：Property>Calculate Section Property，选择生成的截面，设定网

输入网格划分的尺寸定义，尺寸越小，计算精度越好，但计算速率降低，一般以不小于最薄截面处厚度的一半为宜。选择Pause after Each Calc.，可以在窗口中显示出截面划分的网格单元情况及数目，如图2-4示。

图2-4计算Plane截面特性

（4）显示截面特性计算结果：Property>List Section Property，如图2-5所示。

图2-5列出截面特性

截面特性内容包括截面面积Area、剪切面积SAx/SAy、截面抗弯惯性矩Ixx/Iyy、截面惯性积Ixy、截面扭转惯性矩J及截面四个角点坐标。Plane形式截面计算扭转惯性矩J时，首

先利用有限元方法及Prandtl应力函数[1]

，通过对应力函数进行积分计算抗扭刚度。

注：Prandtl应力函数即为扭转应力函数，由普朗特Prandtl提出，详细可参考徐芝纶《弹性力学》中第十章中内容。

（5）导出截面特性，SPC有多种导出截面形式，对于混凝土截面一般是通过Model>Section>Export>MIDAS Section File，保存成为sec类型截面文件，此截面文件导入到civil中消隐可以显示出实际截面形状。

图2-6导出sec截面

选择MIDAS Section File截面类型，点击File Name按钮，如上图2-6所示，定义文件名为混凝土截面.sec，点击保存、退出，选中计算完毕的截面，点击Apply适用。

图2-7混凝土sec截面导入到设计用数值截面

意截面或midas Civil 特性>截面>设计截面>设计用数值截面导入生成相应截面。其中设计截面>设计用数值截面需要输入设计参数和剪切验算位置，如图2-7所示，参数设置具体可参考桥梁荟2月刊。

图2-8混凝土sec截面导入到数值截面中任意截面

数值>任意截面，可以不用输入相关参数，如上图2-8所示，但是，此种形式导入的截面不支持梁和柱的设计，仅在柱抗震设计时可采用该类型截面。

2.2三种方法计算混凝土截面特性对比

将SPC计算的截面特性分别与CAD计算结果及Civil数据库中的截面特性计算结果对比如下：

首先是CAD面域计算结果，如图2-9所示；

图2-9 CAD中面域计算结果