midas例題演示(扣塔模型)PPT課件

1、1 MIDAS/CivilMIDAS/Civil培訓(xùn)交流培訓(xùn)交流 重慶交通大學(xué)橋梁系重慶交通大學(xué)橋梁系 張雪松張雪松 2 扣塔的靜力分析扣塔的靜力分析 一一 模型建立模型建立 二二 分析及結(jié)果查看分析及結(jié)果查看 3 l合江長江一橋扣塔（重慶岸）為例 扣塔高為132.8m+13.91m，采用 866012（或16）毫米鋼管，立柱主鋼管內(nèi)灌 注C50混凝土，組成鋼管混凝土格構(gòu)柱扣塔。主 管、主管腹桿、主管橫聯(lián)的上下弦桿采用Q345鋼 材；主管橫聯(lián)腹桿、橫聯(lián)間斜撐及橫聯(lián)平聯(lián)采用 Q235鋼材。重慶岸扣塔總體布置圖如下圖所示。 工程概述工程概述 5 l 扣塔模型建立步驟扣塔模型建立步驟 設(shè)置操作環(huán)境

2、定義材料和截面 建立結(jié)構(gòu)模型 建立邊界條件 預(yù)應(yīng)力束輸入 輸入靜力荷載（自重和預(yù)應(yīng)力荷載） 一、模型建立一、模型建立 6 1 1、設(shè)置操作環(huán)境、設(shè)置操作環(huán)境 1.1 1.1 項(xiàng)目建立項(xiàng)目建立 操作步驟操作步驟 建立新項(xiàng)目建立新項(xiàng)目 以以扣塔計(jì)算扣塔計(jì)算 .mcb .mcb 為名為名 保存保存 7 1 1、設(shè)置操作環(huán)境、設(shè)置操作環(huán)境 1.2 1.2 結(jié)構(gòu)類型的選擇結(jié)構(gòu)類型的選擇 操作步驟操作步驟 模型模型/ /結(jié)構(gòu)類結(jié)構(gòu)類 型型 本模型采用三本模型采用三 維計(jì)算，結(jié)構(gòu)維計(jì)算，結(jié)構(gòu) 類型類型3-D 3-D 點(diǎn)擊確認(rèn)點(diǎn)擊確認(rèn) 8 1 1、設(shè)置操作環(huán)境、設(shè)置操作環(huán)境 1.3 1.3 單位選擇單位選擇

3、操作步驟操作步驟 工具工具/ /單位體系單位體系 長度長度mm;mm;力力NN ，點(diǎn)擊確認(rèn)。，點(diǎn)擊確認(rèn)。 9 2 2、定義材料和截面、定義材料和截面 2.1 2.1 定義材料定義材料 操作步驟操作步驟 模型模型 / / 材料材料 和截面特性和截面特性 / / 材料材料 添加添加 類型類型 鋼材鋼材 ; ; 規(guī)范規(guī)范GB03(S) GB03(S) ；數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)庫 Q235(Q345)Q235(Q345) 點(diǎn)擊確認(rèn)點(diǎn)擊確認(rèn) 10 2.1 2.1 定義材料定義材料 操作步驟操作步驟 同理可以定義同理可以定義 預(yù)應(yīng)力和混預(yù)應(yīng)力和混 凝土材料。凝土材料。 （類型（類型 鋼材鋼材 ；規(guī)范；規(guī)范 JTG0

4、4(S);JTG04(S); 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫 strand1860strand1860 ） 11 2.2 2.2 定義截面定義截面 操作步驟操作步驟 模型模型 / /材料和截面特材料和截面特 性性 / / 截面截面 添加添加 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫/ /用戶用戶 截面號(hào)截面號(hào) ( 3) ; ( 3) ; 名稱名稱 (500 x10) (500 x10) 根據(jù)截面形式輸入數(shù)根據(jù)截面形式輸入數(shù) 據(jù)據(jù) 點(diǎn)擊適用，同樣可定點(diǎn)擊適用，同樣可定 義其他鋼管及混凝土義其他鋼管及混凝土 12 3 3 、建立結(jié)構(gòu)模型、建立結(jié)構(gòu)模型 操作步驟操作步驟 本例節(jié)點(diǎn)和單元采用導(dǎo)入本例節(jié)點(diǎn)和單元采用導(dǎo)入AUTOCADAUTOCAD的

5、的DXFDXF文件來生成文件來生成 首先在首先在AUTOCADAUTOCAD中繪制扣塔模型，取型鋼幾何中心為軸線，根據(jù)尺中繪制扣塔模型，取型鋼幾何中心為軸線，根據(jù)尺 寸畫出模型如下圖所示。寸畫出模型如下圖所示。 在在CADCAD中直線段導(dǎo)入后就默認(rèn)為一個(gè)單元，直線段的兩端點(diǎn)即為模中直線段導(dǎo)入后就默認(rèn)為一個(gè)單元，直線段的兩端點(diǎn)即為模 型的節(jié)點(diǎn)。型的節(jié)點(diǎn)。 注意：在繪制注意：在繪制CADCAD圖時(shí)可將不同材制及不同截面的桿件繪制在不同圖時(shí)可將不同材制及不同截面的桿件繪制在不同 的圖層，這樣導(dǎo)入時(shí)方便賦予材料及截面形式。的圖層，這樣導(dǎo)入時(shí)方便賦予材料及截面形式。 13 CADCAD三維圖三維圖 14

6、 在在MIDAS/CIVILMIDAS/CIVIL里里 點(diǎn)文件點(diǎn)文件 導(dǎo)入導(dǎo)入 AUTOCAD DXFAUTOCAD DXF文件文件 。 注意，在導(dǎo)入時(shí)根注意，在導(dǎo)入時(shí)根 據(jù)不同的材料及截?fù)?jù)不同的材料及截 面選取不同的圖層面選取不同的圖層 分別輸入分別輸入 選取不同截面選取不同截面 不同材料的圖層不同材料的圖層 15 4 4、輸入邊界條件、輸入邊界條件 4.1 4.1 輸入模型支承條件輸入模型支承條件 MIDAS/Civil MIDAS/Civil是是三維空間三維空間結(jié)結(jié) 構(gòu)分析程序，故每個(gè)節(jié)點(diǎn)有構(gòu)分析程序，故每個(gè)節(jié)點(diǎn)有6 6 個(gè)自由度個(gè)自由度(Dx, Dy, Dz, Rx, (Dx, Dy,

7、 Dz, Rx, Ry, Rz)Ry, Rz)。 本例中塔吊底端屬于固定本例中塔吊底端屬于固定 ，不能轉(zhuǎn)動(dòng)也不能在，不能轉(zhuǎn)動(dòng)也不能在X X、Y Y、Z Z 三個(gè)方向移動(dòng)，所以將三個(gè)方向移動(dòng)，所以將6 6個(gè)自個(gè)自 由度全部約束。由度全部約束。 16 操作步驟操作步驟 選擇要加邊界選擇要加邊界 條件的節(jié)點(diǎn)條件的節(jié)點(diǎn) 模型模型 邊界邊界 條件條件 一般一般 支承支承 Dx, Dy, DzDx, Dy, Dz處處 點(diǎn) 選 ；點(diǎn) 選 ； R x , R x , Ry, RzRy, Rz點(diǎn)選。點(diǎn)選。 適用。并用相適用。并用相 同的方法加其同的方法加其 它邊界條件它邊界條件 17 4.2 4.2 設(shè)置彈性連

8、接設(shè)置彈性連接 扣塔的錨固點(diǎn)與扣塔鋼管扣塔的錨固點(diǎn)與扣塔鋼管 之間的連接屬于彈性連接中之間的連接屬于彈性連接中 的剛性連接。的剛性連接。 具體操作見下具體操作見下 18 操作步驟操作步驟 點(diǎn)擊模型點(diǎn)擊模型 邊界條件邊界條件 彈性連接彈性連接 選擇需要施加連接的節(jié)點(diǎn)選擇需要施加連接的節(jié)點(diǎn) 選擇施加連接的組選擇施加連接的組 選擇連接類型選擇連接類型 剛性剛性 輸入所施加的連接的約束值輸入所施加的連接的約束值 19 4.2 4.2 設(shè)置彈性連接設(shè)置彈性連接 扣塔頂部扣塔頂部 彈性連接彈性連接 20 5 5、預(yù)應(yīng)鋼束輸入、預(yù)應(yīng)鋼束輸入 5.1 5.1 鋼束特征值鋼束特征值 操作步驟操作步驟 荷載荷載

9、預(yù)預(yù) 應(yīng)力荷載應(yīng)力荷載 鋼束特鋼束特 征值征值 添加添加 編編 輯鋼束特輯鋼束特 征值（鋼征值（鋼 束名稱、束名稱、 類型、材類型、材 料、張拉料、張拉 力等）力等） 21 操作步驟操作步驟 荷載荷載 預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力 荷載荷載 鋼束布鋼束布 置形狀置形狀 添加添加 添加添加/ /編編 輯鋼束形狀輯鋼束形狀 按照相關(guān)圖紙按照相關(guān)圖紙 要求輸入鋼束要求輸入鋼束 名稱、鋼束特名稱、鋼束特 性值、類型、性值、類型、 幾何線形及插幾何線形及插 入點(diǎn)入點(diǎn) 適用。并用相適用。并用相 同的方法添加同的方法添加 其他鋼束。其他鋼束。 5.2 5.2 鋼束形狀鋼束形狀 22 6 6、輸入靜力荷載、輸入靜力荷載（自重

10、和預(yù)應(yīng)力荷載）（自重和預(yù)應(yīng)力荷載） 6.1 6.1 定義靜力荷載工況定義靜力荷載工況 荷載荷載 靜力靜力 荷載工況荷載工況 編輯靜力荷編輯靜力荷 載工況載工況( (自自 重、塔吊支重、塔吊支 反力、吊裝反力、吊裝 拱圈段反力拱圈段反力 等如圖所示等如圖所示 ) ) 23 具體靜力荷載工況分類：具體靜力荷載工況分類： 1#1#節(jié)段節(jié)段 2#2#節(jié)段節(jié)段 工況一、安裝一節(jié)工況一、安裝一節(jié) 段段+ +吊塔反力吊塔反力 工況二、安裝二節(jié)工況二、安裝二節(jié) 段段+ +吊塔反力吊塔反力 24 具體靜力荷載工況分類：具體靜力荷載工況分類： 如此可得到工況如此可得到工況3-3-工況工況9 9（安（安 裝第裝第9

11、 9節(jié)段節(jié)段+ +吊塔反力）和工況吊塔反力）和工況1010（ 最大懸臂最大懸臂+ +吊塔反力吊塔反力） 1#1# 2#2# 3#3# 4#4# 5#5# 6#6# 7#7# 8#8# 9#9# 25 6.2 6.2 自重荷載自重荷載 荷載荷載 自重自重 荷載工況名荷載工況名 稱稱 自重；荷載自重；荷載 組名稱組名稱 自重；自重； 自 重 系 數(shù) ：自 重 系 數(shù) ： X(0),Y(0),X(0),Y(0),Z(-Z(- 1)1) 添加添加 操作步驟操作步驟 26 6.3 6.3 節(jié)點(diǎn)荷載節(jié)點(diǎn)荷載 NOTENOTE 本實(shí)例考慮為吊扣合一體系，只需要建立扣塔模型。首先在模擬吊 裝過程中，計(jì)算其最不

12、利狀態(tài)下吊塔的水平力和豎向力；其次，模型中 用節(jié)點(diǎn)荷載模擬水平力和豎向力。 27 6.3 6.3 節(jié)點(diǎn)荷載節(jié)點(diǎn)荷載 操作步驟操作步驟 點(diǎn)擊荷載點(diǎn)擊荷載 節(jié)點(diǎn)荷載節(jié)點(diǎn)荷載 定義荷載組及荷載工況名稱定義荷載組及荷載工況名稱 填寫各方向數(shù)據(jù)，添加填寫各方向數(shù)據(jù)，添加 相同的方法定義其他荷載相同的方法定義其他荷載 根 據(jù) 實(shí) 際 模 擬根 據(jù) 實(shí) 際 模 擬 填寫相關(guān)數(shù)據(jù)填寫相關(guān)數(shù)據(jù) 28 6.4 6.4 預(yù)應(yīng)力荷載預(yù)應(yīng)力荷載 操作步驟操作步驟 點(diǎn)擊荷載點(diǎn)擊荷載 預(yù)應(yīng)力荷載預(yù)應(yīng)力荷載 定義荷載組及荷載工況名稱定義荷載組及荷載工況名稱 添加添加 29 注意注意： 賦截面和材料時(shí)候，采用賦截面和材料時(shí)候，

13、采用MidasMidas特有的拖放功特有的拖放功 能。其中能。其中鋼管混凝土鋼管混凝土單元采用單元采用雙單元模擬雙單元模擬，即兩次選，即兩次選 中相應(yīng)單元分別拖放混凝土和鋼管材料。中相應(yīng)單元分別拖放混凝土和鋼管材料。 根據(jù)施工情況及扣索索力本實(shí)例計(jì)劃分根據(jù)施工情況及扣索索力本實(shí)例計(jì)劃分1010個(gè)個(gè) 工況，分別為安裝工況，分別為安裝1#1#段，安裝段，安裝2 2號(hào)段號(hào)段安裝安裝9 9號(hào)段號(hào)段, , 最大懸臂狀態(tài)最大懸臂狀態(tài)+ +風(fēng)荷載。其中索力通過在扣點(diǎn)位置加風(fēng)荷載。其中索力通過在扣點(diǎn)位置加 節(jié)點(diǎn)力實(shí)現(xiàn)。同時(shí)在每個(gè)施工階段中都計(jì)入吊塔傳下節(jié)點(diǎn)力實(shí)現(xiàn)。同時(shí)在每個(gè)施工階段中都計(jì)入吊塔傳下 來的偏載。

14、偏載反力取施工單位計(jì)算的工況一（靠邊來的偏載。偏載反力取施工單位計(jì)算的工況一（靠邊 吊運(yùn)最重節(jié)段）所提供的支點(diǎn)反力。吊運(yùn)最重節(jié)段）所提供的支點(diǎn)反力。 具體操作時(shí)應(yīng)分清該靜力荷載工況中具體有具體操作時(shí)應(yīng)分清該靜力荷載工況中具體有 哪些荷載，選擇相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)荷載、梁單元荷載及預(yù)應(yīng)哪些荷載，選擇相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)荷載、梁單元荷載及預(yù)應(yīng) 力荷載等添加模擬。力荷載等添加模擬。 30 1 1、屈曲計(jì)算、屈曲計(jì)算 二、屈曲分析及結(jié)果查看二、屈曲分析及結(jié)果查看 采用模態(tài)分析則用于求結(jié)構(gòu)的線性屈曲臨界采用模態(tài)分析則用于求結(jié)構(gòu)的線性屈曲臨界 值。模態(tài)分析得到的第一階模態(tài)通?？梢钥醋魇侵?。模態(tài)分析得到的第一階模態(tài)通?？梢钥醋?/p>

15、是 結(jié)構(gòu)發(fā)生屈曲失穩(wěn)時(shí)結(jié)構(gòu)的形態(tài)。結(jié)構(gòu)發(fā)生屈曲失穩(wěn)時(shí)結(jié)構(gòu)的形態(tài)。 本例題采用本例題采用5 5個(gè)模態(tài)數(shù)量分析，可查看其相個(gè)模態(tài)數(shù)量分析，可查看其相 應(yīng)的失穩(wěn)形態(tài)，并在實(shí)際應(yīng)用時(shí)對(duì)其加強(qiáng)處理。應(yīng)的失穩(wěn)形態(tài)，并在實(shí)際應(yīng)用時(shí)對(duì)其加強(qiáng)處理。 31 操作步驟操作步驟 分析分析 屈屈 曲分析控制曲分析控制 模 態(tài) 數(shù)模 態(tài) 數(shù) 量（量（5 5） 屈 曲 分屈 曲 分 析荷載組合析荷載組合 荷 載 工 況荷 載 工 況 （選擇最不（選擇最不 利情況）利情況） 添加添加 選擇最不利選擇最不利 的情況組合的情況組合 32 NOTENOTE: : 屈曲分析控制中，其荷載組合屈曲分析控制中，其荷載組合 是選擇是選擇最

16、不利工況最不利工況進(jìn)行分析。本例進(jìn)行分析。本例 選擇吊塔支架反力選擇吊塔支架反力1 1、安裝第、安裝第9#9#段段 拱肋、風(fēng)荷載三種工況分析。拱肋、風(fēng)荷載三種工況分析。 33 2 2、分析及結(jié)果查看、分析及結(jié)果查看 操作步驟操作步驟 分析分析 運(yùn)行分析運(yùn)行分析 結(jié)果結(jié)果 應(yīng)力（內(nèi)力）應(yīng)力（內(nèi)力） 梁單元梁單元 同理可以查看相應(yīng)荷載工況下的變形、反同理可以查看相應(yīng)荷載工況下的變形、反 力、內(nèi)力等。其結(jié)果是否滿足要求應(yīng)根據(jù)鋼結(jié)力、內(nèi)力等。其結(jié)果是否滿足要求應(yīng)根據(jù)鋼結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003GB50017-2003。 34 應(yīng)力結(jié)果查看應(yīng)力結(jié)果查看 可選擇其他工況查看可選擇其他

17、工況查看 選擇要查看的組合狀況選擇要查看的組合狀況 35 模態(tài)結(jié)果查看模態(tài)結(jié)果查看 結(jié)果結(jié)果 屈曲模態(tài)屈曲模態(tài) 可選擇其他可選擇其他ModelModel 點(diǎn)擊選擇所要查看的方向點(diǎn)擊選擇所要查看的方向 36 可選擇其他可選擇其他ModelModel 點(diǎn)擊選擇所要查看的方向點(diǎn)擊選擇所要查看的方向 37 3 3、本實(shí)例相關(guān)分析、本實(shí)例相關(guān)分析 3.1 3.1 各工況分析各工況分析 現(xiàn)以第現(xiàn)以第1010工況為例工況為例 最大最大懸臂懸臂階段（有偏載）階段（有偏載）+ +風(fēng)荷載風(fēng)荷載 主管鋼管全部受壓，主管鋼管全部受壓， 最小應(yīng)力為最小應(yīng)力為-130.7 MPa-130.7 MPa 主管鋼管應(yīng)力圖（主管

18、鋼管應(yīng)力圖（Q345Q345） 38 主管內(nèi)砼只受壓，最主管內(nèi)砼只受壓，最 小應(yīng)力為小應(yīng)力為-21.9 Mpa-21.9 Mpa 主管混凝土應(yīng)力圖主管混凝土應(yīng)力圖 主管腹桿最大應(yīng)力為主管腹桿最大應(yīng)力為 96.2MPa,96.2MPa,最小應(yīng)力為最小應(yīng)力為- - 102.5 MPa102.5 MPa 主管腹桿應(yīng)力圖（主管腹桿應(yīng)力圖（Q345Q345） 39 主管橫撐最大應(yīng)力主管橫撐最大應(yīng)力 為為119.5 MPa119.5 MPa，最小，最小 應(yīng)力為應(yīng)力為-83.6 Mpa-83.6 Mpa 主管橫撐應(yīng)力圖（主管橫撐應(yīng)力圖（Q345Q345） 主管橫聯(lián)上下弦桿最主管橫聯(lián)上下弦桿最 大應(yīng)力為大應(yīng)力

19、為139.3 MPa139.3 MPa， 最小應(yīng)力為最小應(yīng)力為-131.9 MPa-131.9 MPa 主管橫聯(lián)上下弦桿應(yīng)主管橫聯(lián)上下弦桿應(yīng) 力圖（力圖（Q345Q345） 40 主管橫聯(lián)腹桿最大應(yīng)力主管橫聯(lián)腹桿最大應(yīng)力 164.7 MPa164.7 MPa為，最小應(yīng)力為，最小應(yīng)力 為為-277.7 MPa-277.7 MPa 主管橫聯(lián)腹桿應(yīng)力圖主管橫聯(lián)腹桿應(yīng)力圖 （Q235Q235） 主管橫聯(lián)斜撐最大主管橫聯(lián)斜撐最大 應(yīng)力為應(yīng)力為54.5MPa54.5MPa，最，最 小應(yīng)力為小應(yīng)力為-104.3MPa-104.3MPa 主管橫聯(lián)斜撐應(yīng)力圖主管橫聯(lián)斜撐應(yīng)力圖 41 主管橫聯(lián)平聯(lián)最大應(yīng)力主管橫聯(lián)

20、平聯(lián)最大應(yīng)力 為為165.3MPa165.3MPa，最小應(yīng)力，最小應(yīng)力 為為-163.9MPa-163.9MPa 主管橫聯(lián)平聯(lián)應(yīng)力圖主管橫聯(lián)平聯(lián)應(yīng)力圖 （Q235Q235） 42 3 3、本實(shí)例相關(guān)分析、本實(shí)例相關(guān)分析 3.2 3.2 整體穩(wěn)定性分析整體穩(wěn)定性分析 在吊裝到最大懸臂情況下，考慮自重、塔頂在吊裝到最大懸臂情況下，考慮自重、塔頂 吊裝偏載及風(fēng)荷載的共同作用下求得線性屈曲的吊裝偏載及風(fēng)荷載的共同作用下求得線性屈曲的 最小系數(shù)為最小系數(shù)為8.548.54。模態(tài)。模態(tài)1 1為主管根部側(cè)向失穩(wěn)，為主管根部側(cè)向失穩(wěn)， 臨界荷載系數(shù)臨界荷載系數(shù)8.58.5；模態(tài)；模態(tài)2 2為主管中部側(cè)向失穩(wěn)，為主管中部側(cè)向失穩(wěn)， 臨界荷載系數(shù)臨界荷載系數(shù)9.79.7；模態(tài)；模態(tài)3 3為橫聯(lián)及斜撐縱向失穩(wěn)為橫聯(lián)及斜撐縱向失穩(wěn) ，臨界荷載系數(shù)，臨界荷載系數(shù)9.89.8；模態(tài)；模態(tài)4 4是主管上部側(cè)向失穩(wěn)是主管上部側(cè)向失穩(wěn) 臨界荷載系數(shù)臨界荷載系數(shù)10.410.4。 整體穩(wěn)定性滿足要求整體穩(wěn)定性滿足要求( (模態(tài)圖如下模態(tài)圖如下) ) 43 Model 1Model 1Model 2Model 2 44 Model 3Model 3Model 4Model 4 4