MIDAS-斜拉桥
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。
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2定义资料和截面特性值2成桥阶段分析3建立模型3建立加劲梁模型4建立主塔4建立拉索5建立主塔支座5输入鸿沟条件6索初拉力计算6定义荷载工况8输入荷载8运行结构分析10建立荷载组合10计算未知荷载系数10检查成桥阶段分析结果12检查变形形状12正装施工阶段分析12正装施工阶段分析15正装施工阶段分析15正装分析模型15定义施工阶段16定义结构组17定义鸿沟组19定义荷载组21定义施工阶段23施工阶段分析控制数据25运行结构分析25检查施工阶段分析结果25检查变形形状25检查弯矩26检查轴力26检查计算未闭合配合力时使用的节点位移和内力值27成桥阶段分析和正装分析结果比较27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安插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。
为了决定装置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、采取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调，本例题采取了较简单的分析模型，可能与实际桥梁设计内容有所差别。
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 分 类 荷载类型 荷载值 自重 自重 程序内部自动计算 索初拉力 初拉力荷载 满足成桥阶段初始平衡状态的 索初拉力 挂篮荷载 节点荷载 80 tonf 支座强制位移 强制位移 10 cm 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”为名保管文件，开始建立模型。
Midas斜拉桥成桥阶段和施工阶段分析
2点(163,159)
2点(161,157)
图23 生成桥墩上的主梁支座
输入边界条件
本例题中斜拉桥模型的边界条件如下。
索塔、桥墩下端: 固端 (Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)
主梁与支座的连接: 弹性连接 (Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)
图8 斜拉桥建模助手对话框
使用斜拉桥建模助手建立斜拉桥模型时，边跨和中间跨主梁均被建成为简支梁，所以在主梁与索塔相交处，将生成重复的节点。因为本例题桥梁为自锚式斜拉桥，所以主梁应为三跨连续梁形式，重复的节点需使用合并节点功能删除，从而使主梁满足连续条件。
节点号 (开) 正面
模型 / 单元 / 合并节点
图1 斜拉桥分析模型
桥梁基本数据
为了说明斜拉桥分析的步骤，本例题桥梁采用了比较简单的分析模型，可能与实际桥梁设计内容有所不同。
本例题桥梁的基本数据如下。
桥梁形式:
三跨连续斜拉桥(自锚式)
桥梁等级:
1级
桥梁全长:
100.0 m + 220.0 m + 100.0 m = 420.0 m
桥梁宽度:
15.6 m
支座的基本数据如下。
SDx :20,367,407tonf/m, SDy :7,483tonf/m, SDz :7,483tonf/m
自动对齐
模型 / 边界条件 /弹性连接
窗口缩放(图23的①)
选项 >添加/替换;连接类型 >General 类型
SDx (tonf/m)(20367407); SDy(tonf/m)(7483); SDy(tonf/m)(7483)
midas_迈达斯05_斜拉桥考虑未闭合配合力正装分析
用MIDAS/Civil做斜拉桥正装分析1. 斜拉桥正装分析和未闭合配合力功能在斜拉桥设计中，可通过成桥阶段分析得到结构的一些必要数据、拉索的截面和张力等，除此之外斜拉桥还需要进行施工阶段分析。
根据施工方法的不同，斜拉桥的结构体系会发生显著的变化，施工中有可能产生比成桥阶段更不利的结果，所以斜拉桥的设计要做施工阶段分析。
按施工的顺序进行分析的方法叫施工阶段的正装分析(Forward Analysis)。
一般通过正装分析验算各个施工阶段的产生应力，检查施工方法的可行性，最终找出最佳的施工方法。
进行正装分析比较困难的是如何输入拉索的初始张拉力，为了得到初始张拉力值通常先进行倒拆分析，然后再利用求出的初始张拉力进行正装分析。
采用这种分析方法，工程师普遍会经历的困惑是：1) 在进行正装分析时可以看出正装和倒拆的张力不闭合。
2) 因为合拢段在倒拆分析和正装分析时的结构体系差异，导致正装分析时得到的最终阶段(成桥阶段)的内力与单独做成桥阶段分析(平衡状态分析)的结果有差异。
初始平衡状态分析（成桥阶段分析）时，同时考虑了全部结构的自重、索拉力以及二期荷载的影响。
但在正装分析时，合拢之前所有阶段的加劲梁会因为自重、索拉力产生变形，合拢时合拢段只受自身的自重影响而不受其它结构的自重和索拉力的影响。
如上所述，结构体系的差异导致了初始平衡状态分析（成桥阶段分析）与正装分析的最终阶段的结果产生了差异。
产生上述张力不闭合的原因，大部分是因为工程师没有完全把握索的基本原理或没有适当的分析软件。
实际上是不应该产生内力不闭合的，其理由如下：1) 从理论上讲，在弹性范围内正装分析和倒拆分析在同一阶段的结果应该相同。
2) 如果在计算时考虑合拢段在合拢时的闭合力，就能够得出与初始平衡状态分析(成桥阶段分析)相同的结果。
从斜拉索的基本原理上看，倒拆分析就是以初始平衡状态（成桥阶段）为参考计算出索的无应力长，再根据结构体系的变化计算索的长度变化，从而得出索的各阶段张力。
Midas做斜拉桥成桥阶段分析
查看施工阶段分析结果
62
查看变形形状 / 62
查看弯矩 / 63
查看轴力 / 64
施工阶段分析变化图形 / 65
概要
斜拉桥成桥阶段和施工阶段分析
斜拉桥将拉索和主梁有机地结合在一起，不仅桥型美观，而且根据所选的索塔型 式以及拉索的布置能形成多种多样的结构形态，易与周边环境融合，是符合环境设计 理念的桥梁形式之一。
的材料表单里点击
键。
定义多种材料
时，使用
按钮
会更方便一些。
模型 / 特性值 / 材料 名称 (拉索) 类型 > 用户定义 弹性模量 (2.0e7) ; 比重 (7.85) ↵
泊松比 (0.3)
按上述方法参照表1输入主梁、索塔、主梁横向系梁、索塔横梁等的材料特性值。
表1 材料特性值
号
项目
1
拉索
2
主梁
3
索塔
4
主梁横向系梁
5
索塔横梁
弹性模量 (tonf/m2) 2.0×107 2.1×107 2.0×106 2.0×107 2.0×106
泊松比 0.3 0.3 0.17 0.3 0.17
比重 (tonf/m3) 7.85 7.85 2.5 7.85 2.5
图5 定义材料特性对话框 4
斜拉桥成桥阶段和施工阶段分析
正面 窗口选择 (图16的①) 激活
①
①
激活索塔构件
第1号索塔
图16 选择索塔构件
第2号索塔
17
高级应用例题
使用建立单元功能建立索塔横梁单元。
标准
节点号 (开)
捕捉单元(关)
模型 / 单元 / 建立单元 单元类型 > 一般梁/变截面梁 材料 > 5: 索塔横梁 截面 > 5: 索塔横梁 连接节点 (142,72) (145,73) (144,74) (147,75)
MIDAS索单元应用悬索桥斜拉桥分析ppt课件
目录
1. 悬索桥分析
① 基本操作步骤 ② 索单元简介 ③ 索单元初始刚度 ④ 初始平衡状态 ⑤ 悬索桥分析控制
2. 斜拉桥分析
① 基本操作步骤 ② 未知荷载系数法 ③ 体外力与体内力 ④ 未必和配合力
2
悬索桥分析：基本操作步骤
① 定义主缆、边缆、主塔、加劲梁、吊杆等构件的材料和截面 特性；
② 打开主菜单“模型/结构建模助手/悬索桥”，输入相应参数 （各参数意义可参考在线帮助）；
7
悬索桥分析：索单元初始刚度
几何刚度初始荷载
荷载>初始荷载>大位移>几何刚度 初始荷载
静力线性分析：不起作用。 静力非线性分析：根据输入的内力， 赋予索单元相应的初始刚度，对于定 义的荷载工况，进行几何非线性分析。 仅提供初始刚度之用，所输入内力 值不起作用，即没有荷载效应。
8
悬索桥分析：索单元初始刚度
9
悬索桥分析：索单元初始刚度
初始单元内力
荷载>初始荷载>小位移>初始单元内力
根据输入的初始单元内力，提供初始刚度，与几何刚度荷载类似。但 仅适用于小位移分析，其初始刚度不随新荷载的输入而进行修正。 是为了对于非线性结构进行线性分析而提供的功能，例如对于悬索桥 进行特征值分析、移动荷载分析等。
10
平衡单元节点内力：仅适用于施工阶段几何非线性分析。不仅提供几 何初始刚度且有荷载效应。还可考虑索单元以外单元的初始刚度以及 内力效应。与上述两个同时定义时，平衡单元节点内力优先起作用。
初始单元内力：仅适用于成桥荷载的小位移分析，如移动荷载、特征 值分析等。仅提供刚度。与上述三项无优先级。
11
第二步骤：根据第一步骤平衡状态分析得出的主缆线形（坐标）以及 吊杆的长度自动计算索单元的自重。然后，重新考虑索构件自重及 “桥面系”栏输入的荷载进行第二次平衡状态分析。
midas斜拉桥建模
目概要1桥梁基本数据2荷载2设定建模环境2定义资料和截面特性值2成桥阶段分析3建立模型3建立加劲梁模型4建立主塔4建立拉索5建立主塔支座6输入鸿沟条件6索初拉力计算7定义荷载工况8输入荷载9运行结构分析10建立荷载组合10计算未知荷载系数11检查成桥阶段分析结果13检查变形形状13正装施工阶段分析13正装施工阶段分析16正装施工阶段分析16正装分析模型16定义施工阶段17定义结构组18定义鸿沟组20定义荷载组22定义施工阶段25施工阶段分析控制数据26运行结构分析27检查施工阶段分析结果27检查变形形状27检查弯矩27检查轴力28检查计算未闭合配合力时使用的节点位移和内力值28成桥阶段分析和正装分析结果比较28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安插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。
为了决定装置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、采取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调，本例题采取了较简单的分析模型，可能与实际桥梁设计内容有所差别。
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 荷载分 类荷载类型 荷载值自重 自重 程序内部自动计算索初拉力 初拉力荷载 满足成桥阶段初始平衡状态的索初拉力 挂篮荷载 节点荷载 80 tonf 支座强制位移强制位移10 cm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”为名保管文件，开始建立模型。
MIDAS索单元应用悬索桥斜拉桥分析
v 运行建模助手后，程序将自动生成悬索桥模型，且提供所有 索单元的几何刚度初始荷载和初始单元内力；
v 将模型根据实际桥梁进行修改。如边界条件、横梁、加劲梁 等，或改为自锚式悬索桥。
v 将主缆上的所有节点定义为更新节点组，将跨中最低点（垂 点定义为垂点组；
初始平衡状态
悬索桥在成桥状态下处于平衡状态，又称为悬索桥的初始 平衡状态。
平衡状态下的相平衡荷载：
索单元的拉力以及各单元的内力 索、吊杆、加劲梁的自重 二期荷载等
悬索桥分析：悬索桥建模助手
原理：程序内部自动分两个步骤进行迭代分析
❖ 第一步骤：根据建模助手中输入几何控制点参数、材料与截面、桥 面系荷载进行第一次几何非线性迭代分析。此时仅考虑悬索桥建模助 手对话框 “桥面系”栏中输入的荷载作为恒载进行分析，求出第一平 衡状态。（未包含索构件自重）
斜拉桥分析：体内力与体外力
分析>施工阶段分析控制数据
体内力（类似于先张法预应力）
将索的初拉力视为内力。 首先将拉索张拉至输入的初拉力值，然后连接拉索两端构件。根据
两端构件的刚度，发生新的变形以及内力重分配，索力发生变化。 只有在拉索两端为固接状态下，张拉后的内力与输入初拉力相同。
体外力（类似于后张法预应力）
通过未必和配合力的分析方法，可以得到最终合拢后的阶段与成桥目标函数完全闭 合的结果。
未必和配合力方法，仅通过正装模型就可以计算拉索张拉控制力，没必要像前面所 诉的方法，还需要建立一个倒拆模型来求得。
未必和配合力计算原理：激活斜拉索之前，拉索两端节点因前一阶段的荷载，发生 的变形。激活拉索时，已输入的体内力还不能把发生变形的节点拉回原位，还需要 补一定量的张力，此张拉力即为未必和配合力。
Midas civil软件培训——斜拉桥专题
midas Civil 2010斜拉桥专题Fra bibliotek斜拉桥分析专题
斜拉桥
但是设计人员会发现上述过程中，倒拆分析和正装分析的最终阶段（成桥状态）的结果 是不闭合的。这是因为合拢段在倒拆分析和正装分析时的结构体系差异，导致正装分析时得 到的最终阶段(成桥阶段)的内力与单独做成桥阶段分析(平衡状态分析)的结果有差异。即，
结果>未知荷载系数 利用未知荷载系数功能，可以计算出最小误差范围内的能够满足特定约束条 件的最佳荷载系数，利用这些荷载系数计算拉索初拉力。 指定位移、反力、内力的“0”值以及最大最小值作为约束条件，拉索初拉力作 为变量（未知数）来计算。 计算未知荷载系数适用于线性结构体系，为了计算出最佳的索力，必须要输 入适当的约束条件。
斜拉桥
1)刚性支承连续梁法 刚性支承连续梁法是指成桥状态下，斜拉桥主梁的弯曲内力和刚性支承连续梁的内力状态 一致。因此可以非常容易地根据连续梁的支承反力确定斜拉索的初张力。 2)零位移法 零位移法的出发点是通过索力调整，使成桥状态下主梁和斜拉索的交点的位移为零。对于 采用满堂支架一次落架的斜拉桥体系，其结果与刚性支承连续梁法的结果基本一致。 上述2种方法用于确定主跨和边跨对称的单塔斜拉桥的索力是最为有效的，对于主跨和边 跨几乎对称的3跨斜拉桥次之，对于主跨和边跨的不对称性较大的斜拉桥，几乎失去了作用 （因为这两种方法必然导致比较大的塔根弯矩，失去了索力优化的意义）。 3)倒拆和正装法 倒拆法是斜拉桥安装计算广泛采用的一种方法，通过倒拆、正装交替计算，确定各施工阶 段的安装参数，使结构逐步达到预定的线形和内力状态。
可以改变主梁的受力条件。活载作用下，斜拉索对主梁提供了弹性支承，使主梁相当于弹性支
承的连续梁。由此可见，对于斜拉桥而言，斜拉索的初张力分析是非常重要的。
midas-civil-斜拉桥专题—斜拉桥设计专题教程文件
二、斜拉桥索力调整理论
斜拉桥不仅具有优美的外形，而且具有良好的力学性能，其主要优点在于：恒载作用下，拉 索的索力是可以调整的。斜拉桥可以认为是大跨径的体外预应力结构。
在力学性能方面，当在恒载作用时，斜拉索的作用并不仅仅是弹性支承，更重要的是它能通 过千斤顶主动地施加平衡外荷载的初张力，正是因为斜拉索的索力是可以调整的，斜拉索才可 以改变主梁的受力条件。活载作用下，斜拉索对主梁提供了弹性支承，使主梁相当于弹性支承 的连续梁。由此可见，对于斜拉桥而言，斜拉索的初张力分析是非常重要的。
第二步：利用算得的成桥状态的初拉力（不再是单位力）， 建立成桥模型并定义倒拆施工阶段，以求出在各施工阶段需 要张拉的索力。此时斜拉索采用只受拉索单元来模拟，在施 工阶段分析控制对话框中选择“体内力”。
第三步：根据倒拆分析得到的各施工阶段拉索的内力，将 其按初拉力输入建立正装施工阶段的模型并进行分析。此时 斜拉索仍可采用只受拉索单元来模拟，但在施工阶段分析控 制对话框中选择“体外力”。
三、 midas Civil中的斜拉桥功能
斜拉桥的设计过程与一般梁式桥的设计过程有所不同。对于梁式桥梁结构，如果结构尺寸、 材料、二期恒载都确定之后，结构的恒载内力也随之基本确定，无法进行较大的调整。但对于 斜拉桥，由于其荷载是由主梁、桥塔和斜拉索分担的，合理地确定各构件分担的比例是十分重 要的。因此斜拉桥的设计首先是确定其合理的成桥状态，即合理的线形和内力状态，其中起主 要调整作用的就是斜拉索的张拉力。
活载共同作用下，上翼缘的最大应力和材料允许应力之比等于下翼缘的最大应力和材料允许应 力之比。
6)影响矩阵法
以上简单介绍了斜拉桥索力调整的几种方法，实际施工中的索力调整是比较复杂的， 且实践性很强。结构分析工程师的经验非常重要，只有多次反复试算才可以得到比较满 的索力。例如：对于锚固在支座上方或附近部位的斜拉索的索力对主梁的弯矩和位移的 响非常小，如果取主梁上的位移或弯矩作为控制值，会导致病态方程。对于辅助墩附近 斜拉索建议人为假定索力进行试算，以得到理想的结构内力和线形。
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。
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 分 类 荷载类型 荷载值 自重 自重 程序内部自动计算 索初拉力 初拉力荷载 满足成桥阶段初始平衡状态的 索初拉力 挂篮荷载 节点荷载 80 tonf 支座强制位移 强制位移 10 cm使用MIDAS/Civil 软件内含的优化法则计算出索初拉力。
midas斜拉桥荷载试验建模流程
midas斜拉桥荷载试验建模流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor.I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!MIDAS斜拉桥荷载试验建模流程详解在桥梁工程领域，精确的荷载试验建模对于评估桥梁结构的安全性和耐久性至关重要。
midas斜拉桥建模
建立好成桥阶段模型后计算自重与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
midas斜拉桥建模
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。
面积
Ixx
Iyy
Izz
号
项目
截面形状
(m2)
(m4)
(m4)
(m4)
1
加劲梁
实腹长方形
0、8
15、0
1、0
15、0
2
主塔下部 实腹长方形
50、0
1000、0
500、0
500、0
3
主塔上部 实腹长方形
0、3
5、0
5、0
5、0
4
拉索
实腹圆形
0、005
0、0
0、0
0、0
图 5、 定义截面特性值对话框
midas斜拉桥建模
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
midas斜拉桥建模
斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析
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 定义材料与截面特性值 4
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. 立面图荷载分 类荷载类型 荷载值 自重自重 程序内部自动计算 索初拉力 初拉力荷载 满足成桥阶段初始平衡状态的索初拉力挂篮荷载 节点荷载 80 tonf 支座强制位移 强制位移10 cm使用MIDAS/Civil 软件内含的优化法则计算出索初拉力。
MIDAS-斜拉桥成桥阶段与正装分析
使用MIDAS/Civil
软件内含的优化法则 计算出索初拉力。
荷载
分类 自重
索初拉力 挂篮荷载 支座强制位移
主梁
110m 图 2. 立面图
主梁 40m
荷载类型 自重
初拉力荷载
节点荷载 强制位移
荷载值 程序内部自动计算 满足成桥阶段初始平衡状态的
索初拉力 80 tonf 10 cm
斜拉桥成桥阶段与正装分析
斜拉桥成桥阶段与正装分析
MIDAS-斜拉桥成桥阶段与正装分析
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。
图 5. 定义截面特性值对话框
斜拉桥成桥阶段与正装分析
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。
表 1. 材料特性值
号
项目
1
加劲梁
2
主塔下部
3
主塔上部
4
拉索
弹性模量 (tonf/m2) 2.1×107 2.5×106 2.1×107 1.57×107
泊松比
0.3 0.17 0.3 0.3
midas_斜拉桥成桥阶段和施工阶段分析
(2: 主梁)
解除选择窗口(节点: 图15的①)
扩展类型 >节点 → 线单元
单元属性 > 单元类型 >梁单元
材料 > 4: 主梁的横向系梁
截面 > 4: 主梁的横向系梁
生成方式 >复制
间距 >等间距; dx, dy, dz(0, -15.6, 0)
复制次数(1)
图15 建立主梁的横向系梁单元
捕捉单元(开) 单元号(开)
模型 / 单元 / 分割单元
窗口缩放(图19的①)
单元类型 >杆系(开) ;被节点分割(开)
被分割的单元 (267); 分割点 (149)
被分割的单元 (267); 分割点 (150)
窗口缩放(图19的②)
被分割的单元(269);分割点(151)
被分割的单元(269);分割点(152)
斜拉桥成桥阶段和施工阶段分析
概 要
斜拉桥将拉索和主梁有机地结合在一起，不仅桥型美观，而且根据所选的索塔型式以及拉索的布置能形成多种多样的结构形态，易与周边环境融合，是符合环境设计理念的桥梁形式之一。
斜拉桥对设计和施工技术的要求非常严格，斜拉桥的结构分析与设计与其它桥梁形式有很大不同，设计人员需具有较深厚的理论基础和较丰富的设计经验。在斜拉桥设计中，不仅要对恒荷载和活荷载做静力分析，而且必须做特征值分析、移动荷载分析、地震分析和风荷载分析。
合并 >全部
合并误差( 0.001 )
删除重复节点(开)
合并了节点34和35后的模型
合并了节点34和35后的模型
图9 生成斜拉桥二维模型
建立索塔模型
本例题斜拉桥模型索塔顶部宽度为15.6m、底部宽度为19.6m。为了建立倾斜的索塔模型使用移动和复制节点功能将索塔底端向Y轴方向移动–2m。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图 1. 斜拉桥分析模型
斜拉桥成桥阶段与正装分析
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 桥梁跨经 桥梁高度 三跨连续斜拉桥 40.0 m + 110.0 m + 40.0 m = 190.0 m 主塔下部 : 20m，主塔上部 : 40m
①
选择节点26, 27
①
图 9. 建立主塔上部
斜拉桥成桥阶段与正装分析
建立拉索
利用
建立单元 功能建立拉索单元。 显示
单元> 单元坐标轴(开) ↵
模型 / 单元 /
建立单元
截面>4: 拉索; Beta角 ( 0 )
单元类型>桁架单元 材料>4: 拉索 ; 节点连接 ( 34, 1 ) 节点连接 ( 34, 3 ) 节点连接 ( 34, 7 ) 节点连接 ( 34, 9 ) 节点连接 ( 35, 13 ) 节点连接 ( 35, 15 ) 节点连接 ( 35, 19 ) 节点连接 ( 35, 21 ) ↵
正装施工阶段分析 32 正装施工阶段分析 32 正装分析模型 34 定义施工阶段 36 定义结构组 39 定义边界组 46 定义荷载组 51 定义施工阶段 57 施工阶段分析控制数据 62 运行结构分析 63 查看施工阶段分析结果 64 查看变形形状 64 查看弯矩 65 查看轴力 66 查看计算未闭合配合力时使用的节点位移和内力值 67 成桥阶段分析和正装分析结果比较 68
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。 表 2. 截面特性值
号 1 2 3 4 项目 加劲梁 主塔下部 主塔上部 拉索 截面形状 实腹长方形 实腹长方形 实腹长方形 实腹圆形 面积 (m ) 0.8 50.0 0.3 0.005
2
Ixx (m ) 15.0 1000.0 5.0 0.0
图 3. 设定建模环境及单位体系
斜拉桥成桥阶段与正装分析
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“添加”按钮。
模型 / 材料和截面特性 / 名称 (加劲梁) 设计类型 > 用户定义 弹性模量 (2.1e7) ;
材料
泊松比 (0.3)
斜拉桥成桥阶段和正装分析
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 16 输入荷载 17 运行结构分析 22 建立荷载组合 22 计算未知荷载系数 23 查看成桥阶段分析结果 27 查看变形形状 27 正装施工阶段分析 28
4
Iyy (m ) 1.0 500.0 5.0 0.0
4
Izz (m ) 15.0 500.0 5.0 0.0
4
图 5. 定义截面特性值对话框
斜拉桥成桥阶段与正装分析
成桥阶段分析
建立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。
剪切型弹性支承位置 (开) Beta角 > (0) 2点 (26,5)
到端点I的距离比 : SDy (1)
; SDz (1)
2点 (27,17) ↵
输入剪切型弹性支 座在弹性连接单元的 位置。
调整弹性连接单元 的布置方向。
①
窗口放大
图 11. 建立主塔支座
斜拉桥成桥阶段与正装分析
输入边界条件
①
选 择 节 点 22, 23
图 8. 建立主塔下部
斜拉桥成桥阶段与正装分析
选择节点后利用
扩展功能 建立加劲梁上部梁单元（10m+5m+3@10m）。
模型 / 单元 /
扩展单元 窗口选择 (节点 : 图9的①；节点26，27)
扩展类型>节点Æ线单元 单元属性>单元类型>梁单元 材料>3 : 主塔上部 生成模式>复制和移动 复制和移动>任意间距 ; 间距>15, 3@10 ↵ 方向>z ; 截面>3 : 主塔上部
索 主塔
索
主塔
主梁
主梁
40m
110m
40m
图 2. 立面图
荷载
分 类 荷载类型 自重 初拉力荷载 节点荷载 强制位移 荷载值 程序内部自动计算 满足成桥阶段初始平衡状态的 索初拉力 挂篮荷载 支座强制位移 索初拉力
使用MIDAS/Civil 软件内含的优化法则 计算出索初拉力。
自重
80 tonf 10 cm
MIDAS/Civil的未知荷载系数功能使用了索力优化法则，可以计算出特定约束条件
的最佳荷载系数，在计算斜拉桥拉索初拉力非常有效。 使用未知荷载系数 功能计算斜拉桥拉索初拉力的计算步骤如表3。
步骤1.
建立斜拉桥模型
步骤2.
定义主梁恒荷载和拉索的单位荷载的荷载工况
步骤3.
输入恒荷载和单位荷载
步骤4.
建立恒荷载和单位荷载的荷载组合
利用MIDAS/Civil的未知荷载系数功能计算拉索初拉力 给斜拉桥的拉索施加初拉力，使加劲梁产生的弯矩趋于最小，用这种方法来设计出更 大跨经桥梁。但是计算初始张力并不是简单的事情，过去设计人员一般都是采用经验值来 计算初拉力。 目前虽然计算斜拉桥拉索初拉力的方法很多，但是能够计算出满足设计条件的初拉力 非常困难。 利用MIDAS/Civil优化索力功能，可以计算出最小误差范围内的能够满足特定约束条 件的最佳荷载系数，利用这些荷载系数计算拉索初拉力。 优化索力时将位移、反力、内力的“0”值以及最大最小值作为控制条件，把拉索初 拉力作为变量来计算。 计算未知荷载系数适用于线性结构体系，为了计算出最佳的索力，必须要输入适当的 控制条件。 一般要满足如下控制条件： ① 主塔不受或只受较小的弯矩作用 ； ② 加劲梁的弯矩分布要均匀； ③ 最终索力不集中在几根拉索，而是适当分布在每根拉索上。
定义多种材料时， 使用适用按钮会更方 便一些。
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。 表 1. 材料特性值
号 1 2 3 4 项目 加劲梁 主塔下部 主塔上部 拉索 弹性模量 (tonf/m ) 2.1×10 2.5×10 2.1×10
7 2
泊松比 0.3 0.17 0.3 0.3
建立节点 功能建立节点后，利用
扩展功能 建立10m＋
建立节点
; 距离 (110, 0, 0) ↵
坐标 (-55 , 0, -20 ) 复制>复制次数 (1) 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Æ线单元 单元属性>单元类型>梁单元 材料>2 : 主塔下部 生成模式>复制和移动 复制和移动>任意间距 ; 间距>10, 5 ↵ 方向>z ; 截面>2 : 主塔下部
模型 / 边界条件 / 弹性连接 窗口缩放 (图21的①) 选项 > 添加 ;
连接类型 > 一般类型
SDx (tonf/m) (500000) ; SDy(tonf/m) (100000000) ; SDz(tonf/m) (1000)
弹性连接单元轴向 刚度输入单位长度所 施加的力，旋转刚度 输入单位转角所施加 的弯矩值。
窗口选择 (节点 : 图12的②；节点1, 21)
边界组名称 > 默认值 选项 > 添加 ; 支承类型 > Dy, Dz, Rx, Rz ↵
②
②
①
①
图12. 输入边界条件
斜拉桥成桥阶段与正装分析
索初拉力计算
为了改善斜拉桥成桥阶段的加劲梁、主塔、拉索、支座的受力状态，给拉索施加初拉 力荷载，使之与恒荷载平衡。 斜拉桥是多次超静定结构体系，所以计算拉索初拉力需要多次的反复计算。另外，对 于每跟拉索的张力并不是只有一个解，对同一个斜拉桥不同的设计者可能选择不同的拉索 初拉力。
图 10. 建立拉索
斜拉桥成桥阶段与正装分析
建立主塔支座
弹性连接单元是把 两个节点按用户所需 要的刚度连接而形成 的计算单元。弹性连 接单元由3个轴向刚度 值和3个旋转刚度组 成，6个自由度按弹性 连接单元的单元坐标 系输入。
使用弹性连接(Elastic Link)建立主塔上的支座。 支座的支承条件如下： SDx : 500000 tonf/m, SDy : 100000000 tonf/m, SDz : 1000 tonf/m
步骤5.
使用未知荷载系数 功能计算未知荷载系数
步骤6.
查看分析结果以及索初拉力 表 3. 拉索初拉力计算步骤流程图
斜拉桥成桥阶段与正装分析
初始平衡状态分析
为了使斜拉桥结构在恒载作用下拉索垂度、加劲梁的弯矩、拉索锚固点坐标、拉索张 力、主塔坐标达到设计期望值，通过初始平衡状态分析计算初始节点坐标、拉索变形前长 度、拉索初始张拉力。 斜拉桥设计时，最重要的是如何使加劲梁和主塔的弯曲内力达到最小状态。通过初始 平衡状态分析可以使恒载作用下成桥阶段变形形状接近于设计期望状态时，内力也会达到 最小状态。对于斜拉桥分析，初始平衡状态分析非常重要,且初始平衡状态分析能够计算 出变形前拉索长度、追踪拉索张力、加劲梁和主塔的预拱度、加劲梁的弯矩图等设计参 数。 斜拉桥的特殊结构体系决定了主塔和加劲梁上将产生很大的轴力，这些轴力和拉索的 张力决定结构的变形形状。为了确定拉索的初始张力，顺桥向的变形和拉索的张力要反映 到结构分析计算中。但斜拉桥是多次超静定结构体系，计算拉索初拉力需要多次的反复计 算，所以计算出满足初始状态的施工控制张力不是简单的事情。另外，对于每跟拉索的张 力并不是只有一个解，对同一个斜拉桥不同的设计者可能计算出不同的拉索初拉力。