midas civil 实例6 悬索桥的成桥阶段和施工阶段分析

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悬臂法连续梁桥施工阶段分析报告(Midascivil)

分析报告书课题悬臂法连续梁桥施工阶段分析院系生态环境与建筑工程学院班级2013级土木路桥班组别第2组组员指导教师提交日期 2016.12.28组员信息组员信息表目录第1章设计原始资料 01.1设计概况 01.2截面参数 01.3主要材料及材料性能 (1)1.4任务要求 (2)1.5技术标准 (2)1.6主要规范 (2)第2章模型建立与分析 (3)2.1模型建立 (3)2.1.2 施工阶段划分 (3)2.1.3 施工阶段在Midas Civil中的定义 (5)2.2模型分析 (7)第3章总结 (11)第1章设计原始资料1.1 设计概况桥梁形式：三跨变截面连续箱梁桥，梁宽12m桥梁长度：L = 30+50+30 = 110m，中跨为挂孔结构，挂梁长16m，为钢筋混凝土结构。

施工方法：悬臂施工T构部分，满堂支架施工边跨现浇段，边跨合龙时，中跨体系转换为简支单悬臂结构，拆除施工支架，然后施工中跨挂梁，挂梁与中跨主梁铰接，施工桥面铺装，并考虑3650天收缩徐变。

预应力布置形式：T构部分配置顶板预应力，边跨配置底板预应力1.2截面参数图2-1 跨中箱梁截面图2-2墩顶箱梁截面1.3 主要材料及材料性能1）混凝土表2-1 混凝土表格2）普通钢筋表2-2 普通钢筋表格3）预应力材料表2-1 预应力材料表格4）其他材料钢板：锚头下垫钢板、灯具连接板等采用低碳钢；预应力管道：采用波纹管成型；支座：采用GPXZ系列盆式橡胶支座；伸缩缝：采用D60型伸缩装置；1.4任务要求（1）3人/组，开展分析、讨论，递交分析报告；（2）以熟悉Midas Civil操作为目的，作为算例，可暂不涉及预应力；（3）重点在于施工过程分析，此外，可以成桥模型开展其他分析，例如特征值分析、振型分解反应谱法分析（抗震）、移动荷载分析等；1.5技术标准公路等级：一级公路，双向2车道；设计荷载：公路-I级；桥面宽度：5.25×2+0.75×2；安全等级：二级；1.6 主要规范1)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）；2)《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；3)《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）；4)《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008）；5)《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）；6)《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）；第2章模型建立与分析2.1模型建立2.1.1 概述Midas建模一般步骤：定义材料和截面》建立结构模型》输入非预应力钢筋》输入荷载（恒荷载、钢束特性和形状、钢束预应力荷载）》定义施工阶段》输入移动荷载数据（选择移动荷载规范、定义车道、定义车辆、移动荷载工况）》运行结构分析》查看分析结果。

Midas civil使用一般功能做悬臂法桥梁施工阶段分析

使用一般功能做悬臂法桥梁施工阶段分析目录悬臂法的施工顺序和施工阶段分析 1设定建模环境 3定义截面及材料 4结构建模 9建立预应力箱型梁模型 / 10建立桥墩模型 / 15建立结构群 / 16定义边界群以及输入边界条件 / 20建立荷载群 / 23定义并建立施工阶段 25定义施工阶段 / 25建立施工阶段 / 30输入荷载 / 33使用一般功能做悬臂法桥梁施工阶段分析悬臂法的施工顺序和施工阶段分析本用户指南将使用“使用建模助手做悬臂法桥梁施工阶段分析”中的例题，学习掌握使用一般建模功能做施工阶段分析的步骤。

悬臂法(FCM)的施工顺序一般如下：本悬臂法桥梁例题为三跨连续梁使用了4台挂篮(F/T)，因此不必移动挂篮。

高级应用例题悬臂法施工阶段分析应该正确反应上面的施工顺序。

施工阶段分析中各施工阶段的定义，在MIDAS/CIVIL里是通过激活和钝化结构群、边界群以及荷载群来实现的。

下面将MIDAS/CIVIL中悬臂法桥梁施工阶段分析的步骤整理如下。

1.定义材料和截面2.建立结构模型3.定义并构建结构群4.定义并构建边界群5.定义荷载群6.输入荷载7.布置预应力钢束8.张拉预应力钢束9.定义时间依存性材料特性值并连接10.运行11.确认分析结果在“使用建模助手做悬臂法桥梁施工阶段分析”里使用悬臂法桥梁建模助手完成了上述2~8步骤。

在本使用指南中，我们将使用一般功能完成上述施工阶段分析的1~8步骤。

步骤9~11的方法与“使用建模助手做悬臂法桥梁施工阶段分析”相同，在本使用指南章节中将不赘述。

使用一般功能做悬臂法桥梁施工阶段分析设定建模环境为了做悬臂法桥梁的施工阶段分析首先打开新项目( 新项目)以‘FCM.mcb’名字保存(保存)文件。

然后将单位体系设置为‘tonf ’和‘m ’。

该单位体系可以根据输入的数据类型随时随意地更换。

文件 / 新项目文件 /保存 ( FCM )工具 / 单位体系长度 > m ; 力 > tonf图1 设定单位体系单位体系也可以在程序窗口下端的状态条中的单位选择按钮()中选择修改。

7_悬索桥的成桥阶段和施工阶段分析

为了确认施工时的安全性以及施工时临设的设计，需要对各施工阶段做施工阶段分析。因为在各施工阶段结构的位移很大，所以要对各施工阶段使用大位移理论(几何非线性理论)建立针对变形后的平衡方程组。悬索桥的施工阶段分析是从成桥阶段采用逆施工顺序(或称倒退循环)进行的。
本例题桥梁为它承重式悬索桥，在本章节中将详细介绍成桥阶段和施工阶段的建模方法和确认结果方法。
模型/特性值/ 材料
名称 >主索
类型 >用户定义
弹性模量(2.0e+7)
比重(8.267)
图5 定义构件材料
参照表1按上述方法输入吊杆、加劲梁、索塔的材料。
表1 构件材料
项目
主缆
吊杆
加劲梁
索塔
类型
用户定义
用户定义
用户定义
用户定义
弹性模量
2.0 x 107
1.4 x 107
2.1 x 107
在此
Wd(加劲梁单位长度重量) : 4.235 tonf/m (假设)
Wc(主缆单位长度重量) : 0.3454 tonf/m (假设)
Ld(吊杆纵向间距) : 12.5 m
Lc(吊杆间主索平均长度) : 12.8 m
忽略吊杆自重
如前所述，悬索桥的几何形状尤其是主缆的坐标不能由用户任意输入，而应该通过悬索平衡条件计算。
悬索桥在施工阶段具有很明显的非线性反应，但在给主缆以及吊杆施加了足够的张力的成桥阶段，其它荷载(车辆荷载、风荷载等)作用下的结构效应显示为线性。所以可以将初始平衡状态下的主缆和吊杆的张力转换为几何刚度，对于其它静力荷载可以做线性化的分析。将初始平衡状态下构件的内力转换为几何刚度后做线性化分析的方法称为线性化有限位移法。因为线性化有限位移法在成桥阶段分析中具有足够精确的解，所以在成桥阶段分析中采用线性化有限位移法。

MIDAS-自锚式悬索桥成桥阶段分析

自锚式悬索桥成桥阶段分析大桥是跨海大桥，目前除铁路部分还没有运行外，其他公路部分已经在使用。

把握桥梁的成桥阶段特性可对事故做出迅速反应，制定相应的应对措施，对桥梁的维护管理也是相当重要的。

本文将对大桥的成桥阶段模型建模方法和分析结果进行简要说明。

一．分析简要为了了解桥梁的特性以及维护管理的需要，首先要建立桥梁结构分析模型。

建立成桥阶段模型较为重要的是如何模拟成桥阶段的结构刚度、边界条件以及质量分布。

悬索桥在施工阶段表现出非常明显的非线性特征，但在主缆和吊杆产生了较大张力的成桥阶段，对追加荷载(车辆荷载、风荷载等)的反应则表现出线性特征。

因此可以将成桥状态的坐标和构件内力作为初始平衡状态，对追加荷载的反应假定为线性反应，利用初始平衡状态的内力计算几何刚度，并与结构刚度进行叠加生成成桥状态的刚度。

因为大桥是自锚式悬索桥，在初始平衡状态主缆和加劲梁作用有初始轴力，且轴力对弯曲刚度的影响是不能被忽略的。

本文利用MIDAS软件中的几何刚度初始荷载命令反应轴力对刚度的影响。

本工程成桥阶段分析将参考设计图纸建立几何形状，然后赋予截面特性值和边界条件。

模型建成后利用几何刚度初始荷载命令赋予主缆和加劲梁以初始轴力，用于计算结构的几何刚度。

在运行特征值分析后，通过对主要振型与激振实验结果值的比较，判定建立的分析模型正确与否，然后加载静力和动力荷载，分析结构的各种特性。

本文进行的分析内容如下：成桥阶段特征值分析对比主要振型的频率的分析结果和实验结果。

激振实验通过激振实验结果判断特征值分析的准确性。

静力分析在分析模型中加载静力荷载。

动力分析在分析模型中加载动力荷载，做时程分析。

二.MIDAS中用于成桥阶段分析的功能MIDAS中用于大桥成桥阶段分析所需的单元和功能参见表一。

表一 MIDAS中用于悬索桥分析的功能类别内容适用使用单元索单元梁单元变截面梁单元主缆、吊杆加劲梁索塔荷载功能几何刚度初始荷载时程分析数据初始轴力(计算几何刚度)将激振力换算为动力荷载边界条件点弹性支承弹性连接刚性连接梁端刚域(偏心)弹性支座(桥梁端部外侧)弹性支座(索塔外侧)主缆与鞍座的刚臂连接下弦、腹杆、竖向构件偏心距离分析功能静力分析特征值分析时程分析静力荷载作用下的反应检查刚性质量模型的正确性预测动力加载时的反应查看结果 (后处理) 特征值分析图形和文本时程图形和文本与实测值的比较动力分析三.分析模型几何形状如<图1>所示大桥为主缆锚固在加劲梁上的自锚式悬索桥，其加劲梁在初始平衡状态有初始轴力作用。

用MIDASCivil做悬索桥分析

平衡条件，在第i个节点位置的平衡方程式如下。
T1
d1 l1
=
T2
d2 l2
=
Λ
=
TN
dN lN
= Tx
Ti
di li
=
Ti+1
d i +1 li+1
( i = 1, 2, ..., N −1 ) ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅(a)
在此 Ti 为节点i-1和节点i之间的主缆单元的张力， li 是主缆单元的长度， Tx 是主缆张力的
主跨 9.680tonf/m 4.5tonf/EA 0.8528tonf/m 0.0132tonf/m
边跨 9.680tonf/m 4.5tonf/EA 1.2625tonf/m 0.0132tonf/m
将附属构件的荷载换算成集中荷载，加在吊杆下端节点上。主缆和吊杆的自重需要通过反复迭代计算才能确定（因为只有确定了主缆坐标位置才能确定重量）。
Lo = Lo + dLo
图 4. 通过已知条件Tx 表现弹性悬链线单元的静力平衡状态
1
资料参考：百科网详细出处参考：/
悬索桥成桥阶段和施工阶段分析
+
Lo )
计算 l'x (Lo ), l'y (Lo ), l'z (Lo )
计算{ds} = {dlx , dl y , dlz }T dlx = lx − l'x (Lo ), dly = l y − l' y (Lo ), dlz = lz − l'z (Lo )

midas-civil悬臂梁桥分析与设计

北京迈达斯技术有限公司2007年8月目录1.概要 (1)2. 设置操作环境 (4)3. 定义材料和截面 (5)4. 建立结构模型 (14)5. 非预应力钢筋输入 (30)6. 输入荷载 (30)7. 定义施工阶段 (42)8. 输入移动荷载数据 (48)9. 运行结构分析 (52)10. 查看分析结果 (52)11. PSC设计 (62)12. RC设计 (70)附录：关于温度荷载和支座沉降的模拟 (79)1. 概要本桥为30+50+30三跨混凝土悬臂梁桥，其中中跨为挂孔结构，挂孔梁为普通钢筋混凝土梁，梁长16m。

墩为钢筋混凝土双柱桥墩，墩高15m。

（注：本例题并非实际工程，仅作为软件功能介绍的参考例题。

）在简化过程中省略了边跨合龙段模拟、成桥温度荷载模拟。

通过本例题重点介绍MIDAS/Civil软件的施工阶段分析功能、普通钢筋的输入方法、钢束预应力荷载的输入方法、移动荷载的输入方法和查看分析结果的方法、PSC设计及RC设计数据的输入方法和查看设计结果的方法等。

图1. 分析模型桥梁概况及一般截面桥梁形式：三跨混凝土悬臂梁桥梁长度：L = 30+50+30 = 110.0 m，其中中跨为挂孔结构，挂梁长16m，为钢筋混凝土结构施工方法：悬臂施工T构部分，满堂支架施工边跨现浇段，边跨合龙时，中跨体系转换为简支单悬臂结构，拆除施工支架，然后施工中跨挂梁，挂梁与中跨主梁铰接，施工桥面铺装，并考虑3650天收缩徐变。

预应力布置形式：T构部分配置顶板预应力，边跨配置底板预应力截面形式如下图2. 跨中箱梁截面图3. 墩顶箱梁截面梁桥分析与设计的一般步骤1. 定义材料和截面2. 建立结构模型3. 输入非预应力钢筋4. 输入荷载①.恒荷载②.钢束特性和形状③.钢束预应力荷载5. 定义施工阶段6. 输入移动荷载数据①.选择移动荷载规范②.定义车道③.定义车辆④.移动荷载工况7. 运行结构分析8. 查看分析结果9. PSC设计（预应力混凝土梁）10. RC设计（普混梁和柱）PSC设计参数确定RC设计参数的确定运行设计运行RC梁设计/运行RC柱设计查看设计结果表格和图形查看设计结果表格和图形输出PSC设计计算书输出RC设计计算书使用的材料❑混凝土主梁采用JTG04（RC）规范的C50混凝土，桥墩采用JTG04（RC）规范的C40混凝土❑钢材采用JTG04（S）规范，在数据库中选Strand1860荷载❑恒荷载自重，在程序中按自重输入，由程序自动计算❑预应力钢束(φ15.2 mm×31)截面面积: Au = 4340 mm2孔道直径: 130 mm钢筋松弛系数(开),选择JTG04和0.3(低松弛)超张拉(开)预应力钢筋抗拉强度标准值(fpk):1860N/mm^2预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:0.25管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:1.5e-006(1/mm)锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值:开始点:6mm结束点:6mm张拉力:抗拉强度标准值的75%，张拉控制应力1395MPa❑徐变和收缩条件水泥种类系数(Bsc): 5 (5代表普通硅酸盐水泥)28天龄期混凝土立方体抗压强度标准值,即标号强度(fcu,f):50N/mm^2t5天长期荷载作用时混凝土的材龄:=ot3天混凝土与大气接触时的材龄:=s相对湿度: %RH70=构件理论厚度:程序计算适用规范:中国规范(JTG D62-2004)徐变系数: 程序计算混凝土收缩变形率: 程序计算❑移动荷载适用规范：公路工程技术标准(JTG B01-2003)荷载种类：公路I级，车道荷载，即CH-CD2. 设置操作环境打开新文件(新项目)，以 ‘混凝土悬臂梁’ 为名保存(保存)。

MIDAS索单元应用(悬索桥、斜拉桥分析)

❖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。
悬索桥分析：悬索桥分析控制
定义“悬索桥分析控制”，再运行分析的目的：
❖通过建模助手得到的模型大部分与实际结构有所不同，如主塔与加劲梁的关系、主塔横梁位置，且也有可能是自锚式悬索桥。（建模助手只能得出地锚时的状态）
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）；
③ 将建模助手的数据另存为“*.wzd”文件，以便以后修改或确认；
④ 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；
⑤ 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。
可）； ⑥ 定义自重、二期等荷载 ⑦ 定义斜拉索的单位初力（例如输入1tonf）
斜拉桥分析：基本操作步骤
⑧ 运行静力分析后，利用 “未知荷载系数法” ，计算符合设计要求的成桥平衡状态的拉索张拉力。
⑨ 利用成桥状态模型，通过倒拆施工阶段分析，计算各施工阶段，每根斜拉索张拉控制应力。
⑩ 再利用求得的拉索张拉控制应力，进行正装施工阶段分析。查看最终施工阶段的变形、内力等结果是否符合设计要求。（因跨中合拢时，合拢段构件存在未必和配合力，最终阶段的成桥状态可能与初始成桥分析结果不同）
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）
将索的初拉力视为外力。首先将拉索连接在两端构件，再将拉索张拉至初拉力值。因随着张

(完整版)Midas计算实例

中南大学2010年1月1。

概要 (1)2. 设置操作环境 (2)3. 定义材料和截面 (3)4. 建立结构模型 (7)5。

非预应力钢筋输入 (10)6。

输入荷载 (30)7. 定义施工阶段 (42)8。

输入移动荷载数据 (48)9. 运行结构分析 (52)10. 查看分析结果 (52)1. 概要本桥为80+2*112+2＊81+41六跨混凝土预应力连续梁桥。

图1。

分析模型桥梁概况及一般截面桥梁形式：六跨混凝土悬臂梁桥梁长度：L = 80+112+112+80+80+41m施工方法：悬臂施工T构部分，满堂支架施工边跨现浇段,边跨合龙时,中跨体系转换为简支单悬臂结构，拆除施工支架，然后施工中跨挂梁,挂梁与中跨主梁铰接,施工桥面铺装，并考虑1000天收缩徐变.预应力布置形式:T构部分配置顶板预应力，边跨配置底板预应力梁桥分析与设计的一般步骤1. 定义材料和截面2. 建立结构模型3. 输入非预应力钢筋4. 输入荷载①.恒荷载②.钢束特性和形状③.钢束预应力荷载5. 定义施工阶段6. 输入移动荷载数据①.选择移动荷载规范②.定义车道③.定义车辆④.移动荷载工况7. 运行结构分析8. 查看分析结果使用的材料❑混凝土主梁采用JTG04（RC)规范的C50混凝土，桥墩采用JTG04(RC）规范的C40混凝土❑钢材采用JTG04(S）规范，在数据库中选Strand1860荷载❑恒荷载自重，在程序中按自重输入,由程序自动计算❑预应力钢束(φ15.2 mm×31)截面面积: Au = 4340 mm2孔道直径: 130 mm钢筋松弛系数（开)，选择JTG04和0.3（低松弛)超张拉（开)预应力钢筋抗拉强度标准值(fpk)：1860N/mm^2预应力钢筋与管道壁的摩擦系数：0.25管道每米局部偏差对摩擦的影响系数：1。

5e—006（1/mm）锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值:开始点：6mm结束点：6mm张拉力：抗拉强度标准值的75%，张拉控制应力1395MPa❑徐变和收缩条件水泥种类系数（Bsc): 5 （5代表普通硅酸盐水泥)28天龄期混凝土立方体抗压强度标准值，即标号强度（fcu，f）：50N/mm^2t5天长期荷载作用时混凝土的材龄：=ot3天混凝土与大气接触时的材龄：=s相对湿度: %RH=70构件理论厚度：程序计算适用规范:中国规范(JTG D62-2004)徐变系数：程序计算混凝土收缩变形率: 程序计算2。

基于MidasCivil的钢箱主梁地锚式悬索桥施工阶段正装分析

140中外公路第40卷第6期2 0 2 0年1 2月\?190283.211 |~中跨中心线IPA吊杆单元编号34#33#32*3T 3#2#1*r i #r31#32#33*34*主梁单元编号端节段合龙段S32#S31#S3#S2#s r N r N2#N3#N31#|N32#合龙段端节段图1太洪长江大桥桥型布置图（单位：m )DOIrlO . 14048/j . issn . 1671-2579. 2020.06.029基于Midas /C iv il 的钢箱主梁地锚式悬索桥施工阶段正装分析叶龙样\柯红军2,陈卓1(1.武汉二航路桥特种工程有限责任公司，湖北武汉430071; 2.长沙理工大学土木工程学院）摘要：目前国内外关于使用有限元软件正装分析地锚式悬索桥施工过程的文献很少且大多介绍不够全面。

该文以太洪长江大桥为工程实例，基于有限元软件Midas /Civil ,提出一种对钢箱主梁地锚式悬索桥施工全过程正装分析的方法，并改良了主梁吊装时梁段间临时连接的模拟方法，分析过程中自动考虑主塔混凝土的收缩徐变。

对比正装分析法与倒拆分析法的计算结果，主缆位移绝对差值最大不超过9 m m ,吊索力绝对差值最大为15.9 kN ,证明其正确性与优越性；对比主梁吊装时，有、无梁段间临时连接的吊索力，得出考虑临时连接计算的吊索力分布更加均匀，证明在对主梁吊装仿真分析时，梁段间临时连接不可忽略。

并针对主梁吊装过程中，梁段间下缘开口宽度变化规律进行探究，得出相应结论：在主梁吊装初期，梁段间开口较大，沿纵桥向交错变化，随着主梁吊装，开口宽度趋近于0。

关键词：悬索桥；有限元软件Midas /Civil ;施工阶段分析；正装分析法；下缘开口宽度目前国内外对于地锚式悬索桥施工阶段的有限元分析，大多采用倒拆分析法。

然而，若需要考虑施工阶段混凝土的收缩、徐变或其他与时间有关的特性，正装分析法就显得尤为重要。

MIDAS-使用建模助手做悬臂法桥梁施工阶段分析

悬臂法建模助手能帮助用户自动生成上述2∼8项步骤。使用一般功能完成2∼8项步骤地方法将在‘使用一般功能的悬臂法施工阶段分析’里做详细介绍。在本指南中将介绍利用悬臂法建模助手做悬臂法施工阶段分析的方法。
使用材料以及容许应力
上部结构混凝土材料强度标准值 : fck = 400 kgf / cm2 初始抗压强度 : fci = 270 kgf / cm2 弹性模量 : Ec=3,000Wc1.5 √fck+ 70,000 = 3.07×105kgf/cm2
MIDAS-使用建模助手做悬臂法桥梁施工阶段分析
概要
预应力箱型梁桥(PSC BOX Bridge)的施工工法一般有顶推法(ILM)、悬臂法(FCM)、移动支架法(MSS)等。悬臂法是由桥墩向跨中方向架设悬臂构件的方法，该工法不用水上作业，也不需要架设大量的临设和脚手架，因此可以灵活使用桥下空间。另外，因为不直接与桥下河流或道路接触，因此被广泛使用于高桥墩、大跨度桥梁中。
预应力钢束(KSD 7002 SWPC 7B-Φ15.2mm (0.6˝ 钢束)
屈服强度抗拉强度截面面积弹性模量
张拉力
: fpy = 160 kgf / mm 2 → Py = 22.6 tonf / strand : fpu = 190 kgf / mm 2 → Pu = 26.6 tonf / strand : A p = 138.7 cm2 : E p = 2.0 × 106 kgf / cm2 : fpj = 0.72fpu = 137 kgf / mm 2
例题中的桥梁为按悬臂法施工的现浇桥梁。
图1 分析模型(竣工后)
桥교梁량始시点 점 275
桥梁基本数据以及一般截面
桥梁基本数据如下：

基于Midas civil的悬索桥精细化成桥线形及吊索无应力长度分析

基于Midas civil的悬索桥精细化成桥线形及吊索无应力长度
分析
郭建明
【期刊名称】《市政技术》
【年(卷),期】2022(40)12
【摘要】悬索桥成桥计算模型是施工阶段分析以及运营阶段线性、非线性分析的基础。

以一座主跨600 m的悬索桥为例,采用通用有限元分析软件Midas civil建立精细化成桥模型,纠正了以往悬索桥分析过程中将主缆跨中点定义为垂点组的误区,优化了悬索桥建模助手数据输入和迭代找形过程,提高了成桥模型建立的速度和精度。

同时,对吊索无应力长度进行了分析,并研究了实际架设主缆无应力长度对吊索无应力长度的影响,结果表明,吊索无应力长度不但与有索区(中跨)主缆实际架设无应力长度有关,也受无索区(边跨)主缆实际架设无应力长度影响。

【总页数】7页(P125-130)
【作者】郭建明
【作者单位】北京市建设工程质量第三检测所有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】U448.25
【相关文献】
1.自锚式悬索桥吊索张拉无应力状态仿真分析方法
2.基于悬索桥修正成桥线形的索夹弯曲应力分析
3.基于Midas/Civil的大跨度预应力砼连续刚构桥的抗震分析与设
计4.MIDAS/Civil在预应力空心板简支梁桥结构抗震分析中的应用5.提篮式系杆拱桥吊索无应力下料长度计算分析
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悬索桥迈达斯操作经验

悬索桥迈达斯操作经验在学**阶段的各种设计练**及实际工作中，可能会经常遇到悬索桥的设计计算。

本文结合笔者自身体验，叙述Midas/Civil计算悬索桥的基本步骤及使用中的心得技巧和注意事项。

注：本文以Midas/Civil 2012为参照版本。

Midas/Civil计算悬索桥中的关键问题在于初始成桥线性的确定，这是由于悬索桥为大变形二阶柔性结构决定的。

其分析过程及每步中的要点如下：1.建立新文件，为了便于区分和查找，建议命名时加入文件创建日期及文件主要特征等信息；2.按照初步设计，定义主缆、桥塔、横梁、加劲梁、横隔板等部件的材料及截面特性值；3.在结构-悬索桥按钮点出“悬索桥建模助手”，在其中输入相关信息，利用建模助手功能生成初步模型以便后续修改。

在此需指出，利用悬索桥建模助手可以确定索单元大致的初始内力，利于后面的精细分析。

实际上也完全可以自行建立悬索桥的全部梁、索单元，再进行非线性分析控制和迭代，但该步骤比较繁琐，因此一般推荐采用悬索桥建模助手生成初步模型；在建模助手中有几个要点和技巧：1）建模助手采用的默认对象是双塔三跨悬索桥。

当建立的模型为双塔单跨悬索桥时，可以在边跨长度框内输入一个很小的数值（如1e-6），一般在Midas/Civil中，距离小于1e-5的节点将被合并，从而达到实际只建立了中跨的效果；2）桥面系宽度，在桥塔竖直、索面竖直时指的是桥塔间距，也即主缆间距、吊杆吊点间距，在索面倾斜或桥塔倾斜时，一般理解为吊杆在加劲梁上的吊点间距更加方便；3）桥面系单位重量，此处输入的单位重量必须等于加劲梁的自重加上二期恒载等以梁单元均布荷载形式施加给加劲梁单元的梁单元荷载的和，否则后面难以计算收敛。

另外，当建立的模型为双塔单跨悬索桥时，应勾选此处“详细”对话框，并在对话框中分别设置边、中跨桥面系荷载集度，为了便于收敛，可以将实际不存在的边跨设置一个非常小的集度，如1e-6；4）其余各项按照对话框要求及初步设计填写即可，点击“实际形状”，会给出初步计算的主缆横向内力，该值应该记下，以便在后面悬索桥分析控制中使用；5）填写完成后建议命名并保存该wzd文件，以便后面再修改或重复利用。

MIDAS悬索桥分析说明

关于MIDAS/Civil悬索桥分析的一些功能说明1）建模助手的功能使用简化方法计算获得索的水平张力和主缆的初始形状，利用悬索单元的柔度矩阵重新进行迭代分析。

当获得了所有主缆单元的无应力长之后，则构成由主缆和吊杆组成的索的体系，即，主缆两端、索塔墩底部、吊杆下端均按固接处理。

当将无应力索长赋予悬索单元时，将产生不平衡力引起结构变形，然后通过坐标的变化判断收敛与否，当不收敛时则更新坐标重新计算无应力索长直至收敛，建模助手分析结束。

2）悬索桥分析控制以建模助手生成的主缆坐标、无应力索长、水平张力为基础进行悬索桥整体结构的初始平衡状态分析。

对于地锚式悬索桥，其通过建模助手建立的模型，若小范围地调整加劲梁，对索的无应力长度和主缆坐标影响不是很大，因此一般来说直接采用建模助手的结果即可，当需要做精密的分析时也可采用悬索桥分析控制功能进行第二阶段分析。

而自锚式悬索桥，由于其加劲梁受较大轴力的作用，加劲梁端部和索墩锚固位置会发生较大变化，即主缆体系将发生变化，所以从严格意义来说建模助手获得的索体系和无应力长与实际并不相符。

因此必须对整体结构重新进行精密分析。

其过程如下：将主缆和吊杆的力按静力荷载加载到由索塔墩和加劲梁组成的杆系结构上，计算加劲梁和索塔墩的初始内力，并将其作用在整体结构上。

通过反复计算直至收敛，获得整体结构的初始平衡状态。

（参考技术资料《自锚式悬索桥的计算》）3）对于初始荷载的说明671版本开始，在“荷载/初始荷载”中，分为大位移和小位移两项，其内又分为几何刚度初始荷载、平衡单元节点内力、初始荷载控制数据、初始单元内力共4项内容。

其作用分别如下：大位移/平衡单元节点内力：该功能只适用于施工阶段分析中选择非线性分析的独立模型，并且钩选了“包含平衡单元节点内力”选项时的情形。

进行斜拉桥或悬索桥逆施工阶段分析时，通过计算由张拉力和恒载导致的成桥状态的节点力和构件内力，可以考虑在外力作用下，位移为0的状态。

midascivil实例6悬索桥的成桥阶段和施工阶段分析

建立悬索桥成桥阶段模型的详细步骤如下。 1. 定义材料以及截面特性值 2. 初始平衡状态分析 3. 为生成索塔水平杆件分割索塔构件 4. 连接索塔和加劲梁 5. 修改加劲梁位置 6. 复制主缆、吊杆和索塔 7. 生成索塔水平构件 8. 刚性连接加劲梁和吊杆 9. 输入边界条件 10. 输入中间跨跨中支撑 11. 输入质量数据 (加劲梁的回转质量) 12. 输入特征值分析数据 13. 输入静力荷载
悬索桥的成桥阶段和施工阶段分析
图7 输入截面特性值(吊杆、加劲梁)
图8 输入截面特性值(索塔、索塔水平构件) 7
高级应用例题
初始平衡状态分析
悬索桥的成桥阶段在加劲梁自重作用下发生位移后，处于平衡状态。初始平衡状态下的主索坐标和张力不能由用户任意输入，需要通过力的平衡状态计算。
用户在悬索桥建模助手中只需输入悬索桥的垂度、吊杆间距等基本数据以及各吊杆上作用的荷载，程序将自动计算出初始平衡状态下主缆的坐标和主索、吊杆的初拉力。然后将计算出的主缆和吊杆的张力转换为几何钢度初始荷载，并用其自动构成几何刚度。
30
查看成桥阶段分析结果
31
静力分析结果 / 31
特征值分析结果 / 37
建立各施工阶段分析模型
41
设定建模环境 / 42
定义施工阶段名称 / 44
指定结构群 / 45
指定边界群 / 53
定义各施工阶段荷载和荷载群 / 63
定义施工阶段 / 66
输入各施工阶段分析数据 / 71
运行结构分析(施工阶段分析)
71
查看各施工阶段分析结果
72
查看变形形状 / 72
查看弯矩 / 76
查看输出文件 / 77
使用变形形状动画 / 79

MIDAS悬索桥建模常见问题(论坛讨论)

最近正在做论文，是一个自锚式悬索桥的实例，用MIDAS6.7.1来建模。

遇到的问题是：1.现在已知成桥时吊杆的索力和主缆的坐标，想要模拟出成桥时的状态，在进行分析。

可是我按照建模助手建出来的模型在进行精确分析时，会出现错误提示，说某个主缆或者吊杆出现不正常拉力，很是郁闷，不知道为什么？2.所以我直接就把成桥时候的线型手动输入了进去，然后就看吊杆拉力是否和图纸上的一致。

可是怎么也是差一些，大约在100KN左右，不知道是为什么。

我没定义节点更新和垂点，因为线性不需要修改了，只要索力能够复合就行。

我在一次成桥施工阶段看了位移，很小，符合要求，就是吊杆索力不对，不知道为什么？希望做过这方面例子的高手不要吝惜，花几分钟的时间告诉小弟如何解决问题，小弟将不胜感激，因为时间比较紧了，所以比较着急还没有解决呢，问题还是吊杆的拉力不对，而且中间的两根特别的大，不知道怎么调整了，郁闷中我也碰到这种情况，后来检查时约束修改后，没有加刚性约束造成的，修改后就可以计算了本人用MIDAS做了一个悬索桥成桥线形分析(选了分析里面的悬索桥分析控制),计算出来的结构出现[错误] 单元数据(号:55)内有错误。

(项目:索的Lu/L(0.5 ~ 1.5))请高手帮忙指教,不知道错在什么地方?谢谢我以前也做过一个悬索桥的计算,过程中好象出过这样的问题,后来修改了边界条件以后就可以了,你出的这个问题我想是定义的索单元出现的承受压力的情况我把截面改后这个问题就过了，具体怎么回事，我也不知道，还请高手指点！Lu/L好像是索的直线长度比上不张拉(unstrainded lenghth)的长度，在建立单元的时候选择索单元，图中就有解释了！此精确分析是为了找到结构的最佳初始平衡状态而反复计算的过程，且结构内力也是反复被更新。

在此过程不能使用弹性支承（Spring Support）。

如果必须要使用弹性支承（Spring Support），则建议使用弹性连接单元。

MIDAS-连续刚构悬臂施工实例

l定义构件截面
首先定义主梁截面现以跨中截面为例，讲解如何定义主梁控制界面
l定义构件截面
l定义构件截面
由于连续刚构主梁为变截面形式，所以需要定义变截面来模拟主梁。即为了使各截面定义为变截面群，必须先定义变截面
l结构建模
使用MIDAS/CIVIL的一般功能建立悬臂法桥梁模型。为了做施工阶段分析，在定义了施工阶段之后，MIDAS/CIVIL将在两个作业模式(基本阶段和施工阶段)内运作。在基本阶段模式中，用户可以输入所有结构模型数据、荷载条件以及边界条件，但不在此阶段做结构分析。施工阶段模式是能做结构分析的模式。在施工阶段模式中，除了各施工阶段的边界条件和荷载之外，用户不能编辑修改结构模型。施工阶段不是由个别的单元、边界条件或荷载组成的，而是将单元群、边界条件群以及荷载群经过激活和钝化处理后形成的。在施工阶段模式中可以编辑包含于处于激活状态的边界群、荷载群内的边界条件和荷载条件。悬臂法桥梁的施工阶段荷载(钢束的预应力、挂篮荷载、桥梁段自重等)条件非常复杂，所以一般在基本阶段模式中建立结构模型和边界条件，在施工阶段模式中输入各施工阶段的荷载。
l结构建模——建立预应力箱梁模型
首先建立节点后使用扩展单元功能建立预应力箱型梁右班跨模型。
l结构建模——建立预应力箱梁模型
l结构建模——建立预应力箱梁模型
使用镜像功能将生成的右半跨梁单元对称复制。为了将对称复制的左侧的梁单元的坐标轴与右侧梁单元的坐标轴一致，选择反转单元坐标轴选项。
l结构建模——建立预应力箱梁模型
l结构建模——建立预应力箱梁模型
使用变截面组功能将变截面区段的梁单元指定为变截面群。
l结构建模——建立桥墩模型
复制预应力箱型梁的节点后使用扩展单元功能建立桥墩模型。将桥墩全长24m分割成12等分。

midas Civil第06章分析

第六章 “分析”中的常见问题6.1 为什么稳定分析结果与理论分析结果相差很大？（是否考虑剪切对稳定的影响）具体问题当采用I56b 的工字钢进行稳定计算时，其计算出的结果与材料力学的结果差别较大。

计算采用的模型为1米高的一端固接、一端受集中荷载的柱。

集中荷载的大小为-10tonf 。

理论值为程序计算的1.78倍，为什么？压杆稳定计算公式：()222L EI P cr π=相关命令模型〉材料和截面特性〉截面...问题解答材料力学给处的压杆稳定理论公式是基于细长杆件而言的，对于截面形式为I56b 型钢来说，1m 高的柱构件显然不能算是细长杆件，相反其截面高度和柱构件长度相差不多，属于深梁结构。

因此该理论公式不适合于本模型。

图6.1.1 柱构件模型消隐效果相关知识另外对于深梁结构，是否考虑剪切变形对结构的计算结果影响很大，在MIDAS 中默认对所有梁结构考虑剪切变形，如果不想考虑剪切变形，可以在定义截面时不选择“考虑剪切变形”如图6.1.2所示，或者在定义数值型截面时，将剪切面积Asy 和Asz 输入为0即可。

图6.1.2 截面定义不考虑剪切变形6.2为什么定义几何刚度初始荷载对结构的屈曲分析结果没有影响？具体问题在进行拱桥稳定分析时，考虑拱肋轴力对稳定的影响，将拱肋成桥轴力输入到几何刚度初始荷载中，进行稳定分析，发现几何刚度初始荷载对稳定分析结果没有影响，为什么？如果考虑初始内力对结构稳定的影响？相关命令荷载〉初始荷载〉大位移〉几何刚度初始荷载...荷载〉初始荷载〉小位移〉初始单元内力...问题解答MIDAS中的稳定分析属于线性分析，不能与非线性分析同时执行，因此如果考虑结构的初始刚度，需要在初始单元内力中输入结构的初始结构内力。

几何刚度初始荷载用于计算非线性时形成结构的初始单元刚度，对线性分析没有影响。

相关知识MIDAS中的稳定分析属于线性分析，不能与非线性分析同时执行，因此如果考虑结构的初始刚度，需要在初始单元内力中输入结构的初始结构内力。

midas civil桥梁工程实例精解

Midas Civil桥梁工程实例精解一、引言Midas Civil是一款专门针对桥梁工程设计和分析的软件，其功能强大、应用广泛。

本文将重点讨论Midas Civil在桥梁工程实例中的应用和精解，以帮助读者更好地了解该软件的工程实践价值。

二、Midas Civil桥梁工程实例分析1. 拱桥设计与分析以某某大型拱桥工程为例，介绍Midas Civil在拱桥设计与分析中的具体应用。

包括结构建模、材料设定、荷载分析、抗震设计等方面。

2. 梁桥设计与分析以某某梁桥工程为例，介绍Midas Civil在梁桥设计与分析中的具体应用。

包括纵横断面设计、施工阶段分析、架设过程模拟等方面。

3. 悬索桥设计与分析以某某悬索桥工程为例，介绍Midas Civil在悬索桥设计与分析中的具体应用。

包括索塔设计、索缆分析、振动稳定性分析等方面。

4. 桥梁监测与维护介绍Midas Civil在桥梁监测与维护方面的应用，如结构健康监测、裂缝分析、加固方案评估等。

三、Midas Civil在桥梁工程中的优势和应用价值1. 强大的建模和分析功能Midas Civil具有强大的建模和分析功能，能够准确模拟各类桥梁结构，在设计和施工阶段提供可靠的分析结果。

2. 多场景下的适用性Midas Civil不仅适用于各类桥梁类型，还可以应用于不同地理、气候条件下的工程实践，具有较强的通用性和灵活性。

3. 创新的工程实践技术Midas Civil在桥梁工程实践中引入了许多创新的技术和方法，如基于BIM的协同设计、结构优化算法等，推动了桥梁工程实践的进步。

4. 提高工程质量和效率通过Midas Civil的应用，桥梁工程的设计质量和施工效率得到了有效提升，有力支撑了工程质量和进度的保障。

四、Midas Civil在桥梁工程中的应用案例1. 桥梁工程A案例介绍Midas Civil在桥梁工程A中的应用情况，包括具体的建模分析过程、工程效果和成果展示等。

【免费下载】MIDASCivil悬索桥分析功能使用说明2

义的主梁的材料和截面自动计算自重并参与分析，用户需要根据成桥状态时的桥面系荷载（如，主梁自重、二期恒载等），在建模助手对话框中按线荷载或节点荷载来具体输入；
C. 之后在进行悬索桥精密分析时，对于主梁的自重则将根据材料的容重以及截面面积来计算，对于二期恒载用户可按梁单元荷载等形式进行定义；
D. 注意：建模助手中输入的桥面系荷载值须等于悬索桥精密分析时考虑的各荷载工况对于桥面系作用的荷载总和（例如等于按主梁自重计算的线荷载加上二期恒载梁单元线荷载）。
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，力根保通据护过生高管产中线工资敷艺料设高试技中卷术资配，料置不试技仅卷术可要是以求指解，机决对组吊电在顶气进层设行配备继置进电不行保规空护范载高与中带资负料荷试下卷高总问中体题资配，料置而试时且卷，可调需保控要障试在各验最类；大管对限路设度习备内题进来到行确位调保。整机在使组管其高路在中敷正资设常料过工试程况卷中下安，与全要过，加度并强工且看作尽护下可关都能于可地管以缩路正小高常故中工障资作高料；中试对资卷于料连继试接电卷管保破口护坏处进范理行围高整，中核或资对者料定对试值某卷，些弯审异扁核常度与高固校中定对资盒图料位纸试置，.卷编保工写护况复层进杂防行设腐自备跨动与接处装地理置线，高弯尤中曲其资半要料径避试标免卷高错调等误试，高方要中案求资，技料编术试5写交卷、重底保电要。护气设管装设备线置备4高敷动调、中设作试电资技，高气料术并中课3试中且资件、卷包拒料中管试含绝试调路验线动卷试敷方槽作技设案、，术技以管来术及架避系等免统多不启项必动方要方式高案，中；为资对解料整决试套高卷启中突动语然过文停程电机中气。高课因中件此资中，料管电试壁力卷薄高电、中气接资设口料备不试进严卷行等保调问护试题装工，置作合调并理试且利技进用术行管，过线要关敷求运设电行技力高术保中。护资线装料缆置试敷做卷设到技原准术则确指：灵导在活。分。对线对于盒于调处差试，动过当保程不护中同装高电置中压高资回中料路资试交料卷叉试技时卷术，调问应试题采技，用术作金是为属指调隔发试板电人进机员行一，隔变需开压要处器在理组事；在前同发掌一生握线内图槽部纸内故资，障料强时、电，设回需备路要制须进造同行厂时外家切部出断电具习源高题高中电中资源资料，料试线试卷缆卷试敷切验设除报完从告毕而与，采相要用关进高技行中术检资资查料料和试，检卷并测主且处要了理保解。护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。