midas拱分析实例

3. 拱结构分析概述

分析拱高度(H)和长度(L)之比(H:L)分别为1:4、1:5和1:7的拱结构，比较其产生的位移

和内力。

拱肋

吊杆

主梁

图 3.1 分析模型

材料

钢材类型 : 1: Grade3

截面

拱肋 : 箱形 1000 × 1000 × 20 mm

主梁 : 箱形 1000 × 1000 × 20 mm

吊杆 : 工字形截面500 × 200 × 10 /16 mm

荷载

均布荷载 : 10.0 tonf/m

设定基本环境

打开新文件，以‘拱.mgb’为名存档。设定长度单位为‘m’, 力的单位为‘tonf’。

文件 / 新文件

文件 / 保存(拱)

工具 / 单位体系

长度 > m ; 力 > tonf↵

图 3.2 设定单位体系

设定结构类型为X-Z平面。

模型/ 结构类型

结构类型> X-Z 平面↵

定义材料和截面

定义材料为Grade3，定义各个构件的截面。 吊杆选择数据库中的工字形截面。

模型 / 特性 /

材料

类型>钢材 规范>GB(S) ; 数据库>Grade3 ↵

模型 / 特性 /

截面 截面数据

截面号 ( 1 ) ; 名称 ( 肋和梁 ) 截面形状>箱形截面 ; 用户

H ( 1 ) ; B ( 1 ) ; tw ( 0.02 ) ; tf1 ( 0.02 ) ↵

截面号( 2 ) ; 截面形状 >工字形截面 ; 数据库>GB-YB

名称 > HN 500×200×10/16

↵

图 3.3 定义材料 图 3.4 定义截面

在截面名称栏里可以

直接输入截面名称或者选择数据库栏里的所需截面。

选择截面后会自动输

入截面的主要数据和刚度数据。点击

键可以查看刚度数

据。

建立节点和单元

用拱建模助手功能建立高度和长度的比为1:4的模型 1的拱肋。

梁单元 (beam element)是直线单元, 所以把拱曲线分为若干个直线 (segment)单元。

正面, 捕捉点 (关), 捕捉轴线 (关)

捕捉节点 (开), 捕捉单元 (开), 自动调节(开)

模型 / 结构建模助手 / 拱

输入/编辑

类型 > 抛物线形 1 ; 分割数量( 10 )

跨度( 50 ) ; 高度( 12.5 ) ; 边界条件>无

材料>1: Grade3 ; 截面>1: 拱肋和主梁

插入

插入点( 0, 0, 0 )

旋转> Alpha ( 0 ) ; Beta ( 0 ) ; Gamma ( 0 )

图 3.5 拱建模助手对话框

图 3.6 生成拱肋

用扩展单元功能来建立模型 1的吊杆。

模型 / 单元 / 扩展单元

节点号(开), 消隐(开),

观察缩小单元后的形状(开),

标准视图,

窗口选择 ( 节点 : 2 ~ 10 )

扩展类型>节点→线单元

单元属性>单元类型>梁单元

材料>1: Grade3 ; 截面>2: HN 500×200×10/16 Beta 角 ( 90 )

生成类型>投影 ; 投影形式>将节点投影在直线上

定义基准线

P1 ( 0, 0, 0 ), P2 ( 50, 0, 0 )

或 P1 ( 节点1 ), P2 ( 节点 11 )

方向>法向

模型 1

消隐是显示线单元的截面形象的功能。

在Beta 角输入90˚,

指吊杆的腹板面和桥

轴成直角。对Beta角

的详细说明参照在线

帮助“建立单元”部

分

图 3.7 建立吊架

节点1和节点11之间输入主梁。

模型 / 单元 / 建立单元s

消隐(关),观察缩小单元后的形状(关), 正面单元类型>一般梁 / 变截面梁

材料>1: Grade3 ; 截面>1: 肋和梁 ; Beta 角( 0 )

交叉分割>节点 (开) ; 单元 (开)

节点连接( 1, 11 )

图 3.8 输入主梁

输入边界条件

约束模型 1左端(节点 1)的Dx、Dz方向自由度来输入铰支条件，约束右端(节点 11)的

Dz方向的自由度来输入滚动支座条件。

模型 / 边界条件 / 一般支承

单选 ( 节点 : 1 )

选择>添加 ; 支承条件类型>Dx, Dz, (开) ↵

单选 ( 节点 : 11 )

方向>添加 ; 支承条件类型>Dz (开) ↵

图 3.9 输入边界条件

吊杆的两端输入铰接条件。

模型 / 边界条件 / 释放梁端约束

节点号 (关),

单元号(开

)

交叉线选择 ( 单元 : 11 ~ 19 ) 方向>添加/替换 选择释放和约束比率>

图 3.10 吊架端部输入铰接条件

输入荷载

定义荷载工况

为输入荷载定义荷载工况。

荷载 / 静力荷载工况

名称 ( 均布荷载 ) ; 类型>用户定义的荷载（USER）

图 3.11 输入荷载工况