Midas-Civil軟件應用——掛籃建模ppt課件VIP

MidasCivil軟件應用掛籃建模,中鐵七局武漢公司工程部李娜二0一三年五月,常見臨時結(jié)構(gòu)設(shè)計及檢算培訓,掛籃計算組成,目錄,四、掛籃建模主桁架,三、掛籃建模前下橫梁,二、掛籃建模底?？v梁,一、邁達斯建模一般步驟,五、掛籃建模模板,六、掛籃細部計算,一、邁達斯建模一般步驟,1、設(shè)定操作環(huán)境（前處理）1.1建立新項目：文件新項目另存為.1.2定義單位體系：工具單位體系1.3確定結(jié)構(gòu)類型：模型結(jié)構(gòu)類型1.4定義材料：模型材料和截面特性材料1.5定義截面：模型材料和截面特性截面,1.6建立節(jié)點：模型節(jié)點1.7建立單元：模型單元1.8建立支座：模型邊界條件1.9建立荷載工況/組合：荷載靜力荷載工況/荷載組合1.10施加荷載：荷載自重/節(jié)點荷載/梁單元荷載/壓力荷載等1.11分析：分析屈曲分析控制/運行分析,2、結(jié)果查看（后處理）2.1查看反力：結(jié)果反力2.2查看位移：結(jié)果位移2.3查看內(nèi)力：結(jié)果內(nèi)力2.4查看應力：結(jié)果應力2.5查看整體穩(wěn)定：結(jié)果屈曲模態(tài),掛籃正視圖,掛籃側(cè)視圖,二、掛籃建模底?？v梁,1、設(shè)計荷載、節(jié)段混凝土自重；、掛籃主桁(包括前、后上下橫梁)、側(cè)面模板、底模板系統(tǒng)重量（承重系統(tǒng)）；、施工荷載（人員及機具荷載），取2.5kN/m2；、傾倒及振搗砼時產(chǎn)生的沖擊荷載，取2kN/m2；、掛籃走行時，沖擊附加系數(shù)0.3。,荷載組合表,2、荷載組合（詳見建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范）2.1按極限狀態(tài)法設(shè)計時，應考慮荷載分項系數(shù)及有關(guān)規(guī)定所列荷載系數(shù)和調(diào)整系數(shù)：構(gòu)件和連接的強度計算和穩(wěn)定性驗算采用荷載效應的基本組合：結(jié)構(gòu)的變形驗算采用荷載效應的標準組合：2.2按容許應力法設(shè)計時，則不考慮荷載分項系數(shù)。,3、采用的應力計算公式：3.1正應力計算公式：3.2剪應力計算公式：式中:為型鋼截面對中性軸的面積矩，為型鋼截面的慣性矩，W為構(gòu)件的截面抵抗矩，具體可根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊查得。,3.3采用極限狀態(tài)法計算時，計算結(jié)果的比較其中：材料的抗彎、抗剪強度設(shè)計值；3.4采用容許應力法計算時，計算結(jié)果的比較其中：材料的抗彎、抗剪容許應力。,掛籃荷載分解圖,4、以砼施工工況下為例的邁達斯建模計算：4.1底?？v梁計算：底模縱梁采用I36b工字鋼，L=6.5m,計算參數(shù):單位重65.6kg/m，慣性矩I=16530cm4，W=919cm3,Sx=541.2cm3；底模重2569.5kg，底模面積74.5m2。,4.2取單位長度底?？v梁計算荷載：每片縱梁承擔砼重q1：q1=砼自重*分配到該片縱梁上的砼橫截面積；每片縱梁上的底模重q2：q2=底?？傊亓?底模面積*分配到該片縱梁上底模的寬度；施工荷載q3(以2.5KN/m2計):q3：q3=2.5*分布寬度；振搗砼時產(chǎn)生的沖擊荷載q4（以2KN/m2計）:q4:q4=2*分布寬度。,1#塊施工各片縱梁上的荷載如下表：單位KN/m（注：表中q1為節(jié)段根部荷載，q1為端部荷載，為計算簡潔可假定荷載為較大的q1荷載）,取承受荷載最大的縱梁I1為例詳細介紹邁達斯建模計算過程，I2-I8計算步驟與I1相同。（梁受均布荷載算例）計算簡圖如下：,1、設(shè)定操作環(huán)境1.1建立新項目：文件新項目另存為.,1.2定義單位體系：工具單位體系長度（m），力（KN）確定。,1.3確定結(jié)構(gòu)類型Midas/Civil是為分析三維空間結(jié)構(gòu)而開發(fā)的，可以把空間結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)來計算，故對于二維平面內(nèi)的結(jié)構(gòu)不需要約束平面外的自由度。因此可通過選擇結(jié)構(gòu)類型簡單化處理。本例題的模型處于整體坐標系的X-Z平面，可將結(jié)構(gòu)指定為二維結(jié)構(gòu)(X-ZPlane)。X方向表示為桿系單元的長度方向，Z方向為豎直方向。,模型結(jié)構(gòu)類型（X-Z平面）確定。,1.4定義材料：模型材料和截面特性材料添加設(shè)計類型（鋼材），規(guī)范（GB03S),數(shù)據(jù)庫（Q235）確認。,1.5定義截面：模型材料和截面截面添加名稱（輸入I36b）；截面（選擇下拉菜單相應的工字鋼截面）確認。,1.6輸入節(jié)點和單元：模型節(jié)點建立輸入節(jié)點坐標（0,0,0）適用（0.5,0,0）適用（1.3,0,0）適用（4.8,0,0）適用（5.5,0,0）適用（6.5,0,0）關(guān)閉。,1.7模型單元建立選擇材料（Q235），截面（I36b）關(guān)閉。特別注意：當模型中出現(xiàn)多種材料及截面類型，在建立單元時要注意選擇相應的材料號和截面號。,1.8輸入邊界條件：模型邊界條件一般支撐支撐條件類型（2號節(jié)點Dz,Dx；3號節(jié)點Dz）適用/關(guān)閉。將節(jié)點2的Dx,Dz自由度約束，把節(jié)點3的Dz自由度約束,使其成為簡支梁。因為已將結(jié)構(gòu)類型定義為了X-Z平面，故不需對Dy,Rx,Rz自由度再做約束。,MIDAS/CIVIL是三維空間結(jié)構(gòu)分析程序，故每個節(jié)點有6個自由度(Dx,Dy,Dz,Rx,Ry,Rz)。這6個自由度在模型中是由6個三角形按順序組成的6邊形表現(xiàn)的，被約束的自由度其三角形顏色會變成綠色，以便區(qū)分。,1.9建立荷載工況：荷載靜力荷載工況名稱（砼施工）,類型（用戶定義的荷載）添加關(guān)閉。,1.10施加荷載：荷載自重添加確定。,注：因為前面施加的均布荷載在分析時未考慮縱梁的自重，所以在添加荷載時要增加自重荷載，否則軟件計算時會忽略自重。,1.10施加荷載：荷載梁單元荷載荷載工況名稱（砼施工）方向（整體坐標系Z）數(shù)值（相對值）輸入荷載值（-0.656）選擇需要施加荷載的梁單元關(guān)閉。,注：選中的梁單元及變成綠色；節(jié)點荷載的方向為Z軸的反方向，荷載的加載方向按+,-號來輸入。,1.11分析：運行結(jié)果分析：分析運行分析。,2、結(jié)果查看2.1查看反力：荷載工況/荷載組合（砼施工）反力（FXYZ）數(shù)值圖例適用。,底?？v梁最大支座反力61.05KN，即為計算前、后下橫梁時所受的集中力。,2.2查看位移和變形：結(jié)果位移位移等值線荷載工況/荷載組合（砼施工）位移（DXYZ）顯示類型（數(shù)值、變形、圖例）適用。,最大位移4.5mm。,注：從變形圖看出，此時的變形與實際變形有一定差距，說明梁單元的劃分還不夠細致，梁單元劃分越細，結(jié)果與實際越符合，同時計算量也越大。模式前處理器模型單元分割x方向分割數(shù)量（5）選擇需要進行細化的梁單元（此模型選擇中間段的梁單元）適用。,重新計算，分析運行分析。最大位移7.05mm，與規(guī)范規(guī)定的允許變形L/400相比較，得出剛度是否滿足要求的結(jié)論。,2.3查看內(nèi)力：結(jié)果內(nèi)力梁單元內(nèi)力圖荷載工況/荷載組合（砼施工）內(nèi)力（My）顯示類型（數(shù)值、變形、圖例）適用。注：My：繞y軸方向的彎矩，F(xiàn)z：Z軸方向的剪力，F(xiàn)x：X軸方向的軸力。,最大正彎矩95.1KN/m。,2.4查看應力：結(jié)果應力梁單元應力圖荷載工況/荷載組合（砼施工）應力（組合應力）組合（最大值）適用。,應力選項框力幾個數(shù)值的含義：Sax：單元坐標系x軸方向的軸向應力；Ssy,Ssz：單元坐標系y,z軸方向的剪切應力；Sby,Sbz：單元坐標系y,z軸方向的彎曲應力；組合應力，顯示SaxSbySbz中的最大或最小值。,最大組合應力103.3MPa，與規(guī)范規(guī)定的材料允許應力進行比較，得出強度是否滿足要求的結(jié)論。,2.5表格查看結(jié)果：結(jié)果內(nèi)力分析表格梁單元內(nèi)力和應力荷載工況/荷載組合（砼施工）確認?？梢詫λ蟹治鼋Y(jié)果通過表格來查看。對于梁單元，程序會在5個位置(i,1/4,1/2,3/4,j)輸出結(jié)果。,掛籃前下橫梁均采用雙拼工字鋼45b，總長9m。計算參數(shù)：I45b工字鋼單位重87.4kg/m，慣性矩I=33760cm4，W=1500cm3，Sx=887.1cm3。前下橫梁計算簡圖如下：其中R1-R8的取值，即為上步計算中底?？v梁計算得到的支座反力。,三、掛籃建模前下橫梁,1、設(shè)定操作環(huán)境1.1建立新項目：文件新項目另存為.1.2定義單位體系：工具單位體系長度（m），力（KN）確定。,1.3確定結(jié)構(gòu)類型：模型結(jié)構(gòu)類型選擇（X-Z平面）確定。,1.4定義材料：模型材料和截面特性材料添加設(shè)計類型（鋼材）；數(shù)據(jù)庫（Q235）確認。,1.5定義截面：模型材料和截面截面添加名稱（前下橫梁或雙拼工45b）；截面（選擇下拉菜單相應截面）確認。注意：在雙拼工字鋼截面構(gòu)件計算時，由于軟件中不包含雙拼工字鋼截面類型，可采用：、取一半構(gòu)件計算，即構(gòu)件取單根工字鋼計算，構(gòu)件上施加的荷載也要相應的取原計算結(jié)果的一半考慮；、在型鋼組合中考慮采用近似截面代替雙拼工字鋼；、采用用戶自定義截面計算。本例中采用近似截面代替計算。,截面型鋼組合H型+板；或截面數(shù)值箱形截面。,1.6建立節(jié)點：模型節(jié)點建立輸入節(jié)點坐標適用/關(guān)閉?；蚰Ｐ凸?jié)點復制或移動形式（復制）輸入間距，輸入次數(shù)選擇被復制節(jié)點適用。,輸入節(jié)點：模型節(jié)點復制和移動復制（0.3,0,0）/（1.2,0,0）/（0.94,0,0）/（0.3,0,0）/（0.4,0,0）/（1,0,0）復制次數(shù)（5）/（0.4,0,0）/（0.3,0,0）/（0.94,0,0）/（1.2,0,0）適用/關(guān)閉。注意：每輸完一個節(jié)點要點適用才可生成節(jié)點；復制時基準點的選擇?？牲c取選擇最新建立的個體即為上一步建立的點,1.7建立單元：模型單元建立（材料Q235，截面雙拼I45b）適用/關(guān)閉。,1.8輸入邊界條件：模型邊界條件一般支撐支撐條件類型（1號節(jié)點DZ,DX；4號節(jié)點DZ）適用/關(guān)閉。Dx代表節(jié)點坐標系x軸方向的位移自由度，并按順時針方向分別代表y、z方向位移及繞x、y、z軸的轉(zhuǎn)動位移。,1.9建立荷載工況：荷載靜力荷載工況名稱（縱梁反力）類型（恒載）關(guān)閉。,1.10施加荷載：荷載自重添加確定。,1.11施加荷載：荷載節(jié)點荷載適用/關(guān)閉。節(jié)點荷載的方向為Z軸的反方向，故在FZ輸入欄中輸入-1。荷載的加載方向按+,-號來輸入。,1.12運行結(jié)果分析：分析運行分析。,2、查看結(jié)果2.1查看反力：結(jié)果查看反力，最大反力147.7KN。,2.2查看應力：結(jié)果應力梁單元應力圖，最大組合應力13.8MPa，與允許應力相比較得出結(jié)論。,2.3查看位移：結(jié)果位移位移等值線，最大位移0.3mm。與允許變形L/400相比較得出結(jié)論。,后下橫梁、吊帶、前上橫梁、內(nèi)外導梁、及空載走行時的各構(gòu)件計算步驟同上。,菱形架采用350mm350mmH型鋼拼裝組成，弦桿與腹桿間采用節(jié)點板鏍栓連接。計算參數(shù)：350mm350mmH型鋼單位重87.4kg/m，慣性矩I=39506.17cm4，W=2257.49cm3,Sx=1246.59cm3；由前上橫梁計算可知，菱形主桁架單側(cè)主桁前支點反力為407.14KN。,四、掛籃建模主桁架,掛籃主桁架計算模型如下圖：,1、設(shè)定操作環(huán)境1.1建立新項目：文件新項目另存為.1.2定義單位體系：工具單位體系長度（m），力（KN）確定1.3模型結(jié)構(gòu)類型選擇（3D平面）確定。1.4定義材料：模型材料和截面特性材料添加設(shè)計類型（鋼材）；數(shù)據(jù)庫（Q235）確認。,1.5定義截面：模型材料和界面截面添加名稱（輸入主桁或H350*350）；截面（選擇下拉菜單相應截面）確認。,1.6輸入節(jié)點：模型節(jié)點建立輸入節(jié)點坐標（0,0,0）/（1,0,0）/（4.5,0,0）/（4.5,0,3）/（10.5,0,3）適用/關(guān)閉。,1.7建立單元：模型單元建立（材料Q235，截面H350*350）適用/關(guān)閉。注意：若主桁架橫桿、立桿、斜桿截面尺寸均不相同，建立單元時注意選擇相應的截面,1.8輸入邊界條件：模型邊界條件一般支撐支撐條件類型（1號節(jié)點D-ALL,R-ALL；3號節(jié)點DZ）適用/關(guān)閉Dx代表節(jié)點坐標系x軸方向的位移自由度，并按順時針方向分別代表y、z方向位移及繞x、y、z軸的轉(zhuǎn)動位移。,1.9建立荷載工況：荷載靜力荷載工況名稱（前上橫梁反力）類型（恒載）、名稱（自重）類型（恒載）關(guān)閉。,注意：與前面不同的是，此處建立了兩種荷載工況，將自重單獨建立一個荷載工況，是因為后面鋼結(jié)構(gòu)整體要進行屈曲分析。,1.10施加荷載：荷載自重荷載工況名稱選擇（自重）自重系數(shù)Z輸入-1添加確定,1.11施加荷載：荷載節(jié)點荷載荷載工況名稱（前上橫梁反力）Fz（-407.1）適用。,1.12建立荷載組合：荷載由荷載組合建立荷載工況荷載工況和系數(shù)（前上橫梁反力，系數(shù)1，自重，系數(shù)1）自動生成關(guān)閉注意點擊查看各組合值得含義，gLCB3表示前上橫梁反力和自重系數(shù)均為1，是我們需要的組合，所以在后面查看結(jié)果時，注意選擇荷載組合為gLCB3這一狀態(tài),注意：對于結(jié)構(gòu)建立多種工況，如存在不同的性質(zhì)的荷載同時作用在結(jié)構(gòu)上時，均應進行荷載組合，否則在產(chǎn)看反力、內(nèi)力、位移、應力時的計算結(jié)果僅為單一荷載工況下的結(jié)果。,由此可以延伸到，用極限狀態(tài)法設(shè)計時，將恒載、活載分別建立不同的荷載工況，系數(shù)分別取1.2和1.4進行疊加組合。,1.12運行結(jié)果分析：分析屈曲分析控制模態(tài)數(shù)量（5）荷載工況（前上橫梁），荷載類型（可變）添加荷載工況（自重），荷載類型（不變）添加確定。,注：邁達斯屈曲分析是將荷載作為變量，分析荷載達到多大倍數(shù)時結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞，而自重荷載是不變的常量，因此前面建立荷載工況時要單獨建立自重這一工況。,1.13分析運行分析,2、查看結(jié)果2.1查看反力：結(jié)果反力，后錨處的支點反力637.8KN。注意選擇相應的荷載工況，可根據(jù)主桁后錨支座反力計算后錨。,2.2查看位移：結(jié)果位移（選擇相應的荷載組合）。主桁最大位移19mm。注：公路橋涵施工規(guī)范規(guī)定：掛籃變形與吊帶變形之和不宜大于20mm。,2.3查看內(nèi)力：結(jié)果內(nèi)力梁單元內(nèi)力圖My適用,主桁所受最大彎矩400.8KN.m,2.4查看應力：結(jié)果應力梁單元應力圖組合應力，最大值適用。主桁結(jié)構(gòu)所受最大組合應力174MPa。與允許值進行比較得出結(jié)論。,2.5整體穩(wěn)定性分析：結(jié)果屈曲模態(tài)荷載工況（mode1）模態(tài)成分（Md-xyz）圖例適用。臨界荷載系數(shù)=1.2E+002。,五、掛籃建模底模,掛籃底模采用6mm厚鋼板，橫肋采用C8，間距30cm。底板下底模計算簡圖：,1、設(shè)定操作環(huán)境1.1建立新項目：文件新項目另存為.,1.2定義單位體系：工具單位體系長度（m），力（KN）確定。,1.3確定結(jié)構(gòu)類型模型結(jié)構(gòu)類型（3-D平面）確定。,1.4定義材料：模型材料和截面特性材料添加設(shè)計類型（鋼材），規(guī)范（GB03S),數(shù)據(jù)庫（Q235）確認。,注：如進行木模板計算，設(shè)計類型可選擇用戶定義，輸入所用模板的彈性模量、泊松比、線脹系數(shù)、容重等自定義數(shù)據(jù)。,1.5定義厚度：模型材料和截面截面厚度添加面內(nèi)和面外（0.006）確認。,1.6輸入節(jié)點和單元：模型節(jié)點建立輸入節(jié)點坐標（0,0,0）適用（0.3,0,0）適用（0.3,0.625,0）適用（0,0.625,0）關(guān)閉。,1.7模型單元建立單元類型（板），材料號（1）厚度號（1）關(guān)閉。特別注意：當模型中出現(xiàn)多種材料及截面類型，在建立單元時要注意選擇相應的材料號和截面號。,1.8輸入邊界條件：模型邊界條件一般支撐支撐條件類型（D-ALL；R-ALL）選擇節(jié)點（1,2,3,4）適用/關(guān)閉。,1.9建立荷載工況：荷載靜力荷載工況名稱（砼施工）,類型（用戶定義的荷載）添加關(guān)閉。,1.10施加荷載：荷載自重添加確定。,1.10施加荷載：荷載壓力荷載荷載工況名稱（砼施工）方向（整體坐標系Z）數(shù)值（相對值）輸入荷載值（-198.2）選擇需要施加荷載的面單元關(guān)閉。,注：選中的單元及變成綠色；節(jié)點荷載的方向為Z軸的反方向，荷載的加載方向按+,-號來輸入。,1.11分析：運行結(jié)果分析：分析運行分析。,2、結(jié)果查看2.1查看反力：荷載工況/荷載組合（砼施工）反力（FXYZ）數(shù)值圖例適用。,2.2查看位移和變形：結(jié)果位移位移等值線荷載工況/荷載組合（砼施工）位移（DXYZ）顯示類型（數(shù)值、變形、圖例）適用。,從變形圖看出，此時的變形為0，檢查模型無誤，與實際變形不相符，這是因為未對板單元進行劃分的緣故，單元劃分越細，結(jié)果與實際越符合，同時計算量也越大。模式前處理器模型單元分割單元類型（其他平面單元）x方向分割數(shù)量（5）y方向分割數(shù)量（5）選擇需要