蘭州交大MIDAS作業(yè)之拱橋空間分析計(jì)算報(bào)告(共10頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上一、建模思路1、定義材料和截面按給定材料和截面數(shù)據(jù)定義相關(guān)材料和截面，其中虛設(shè)梁為指定車(chē)輛移動(dòng)荷載而設(shè)。對(duì)虛設(shè)梁的材料和截面可輸入任意的足夠小的值以使其不致于對(duì)分析結(jié)果產(chǎn)生影響。2.建模先利用拱橋建模助手，輸入矢高和跨徑，生成拱肋。然后利用擴(kuò)展線(xiàn)單元，選擇“投影”并選中吊桿節(jié)點(diǎn)，選擇相應(yīng)材料、截面建立吊桿。全選復(fù)制生成另一拱肋及吊桿單元。擴(kuò)展線(xiàn)單元生成橫系梁及縱梁，橋面系斜撐的建立可先復(fù)制后鏡像生成。最后建立拱上斜支撐和橫向支撐及虛擬梁。（其中吊桿單元為桁架單元，其余均為梁?jiǎn)卧?。建立完成后的模型如圖1：圖1.全橋模型3.邊界條件按照題目所給B1-B4約束條件對(duì)模型施

2、加邊界約束，支撐構(gòu)件的兩端對(duì)單元坐標(biāo)系y、z軸為鉸接條件，與主梁相連接的橫系梁兩端對(duì)單元坐標(biāo)系y、z軸為鉸接條件。吊桿與拱肋及主梁選擇剛性連接。邊界施加后如圖2所示。圖2.邊界條件4. 車(chē)輛移動(dòng)荷載和靜力荷載按要求輸入人行道荷載和固定荷載，加載方式為梁?jiǎn)卧技虞d。以虛擬梁為參照，進(jìn)行車(chē)輛移動(dòng)荷載加載。選擇的公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTG B01-2003)的荷載，程序默認(rèn)為公路-I 級(jí)荷載。移動(dòng)荷載分析控制數(shù)據(jù)里需輸入基頻，因此需將自重轉(zhuǎn)換為質(zhì)量，并將恒載轉(zhuǎn)為質(zhì)量，求解出基頻。經(jīng)計(jì)算，基頻為0.。程序運(yùn)行結(jié)果如圖3所示。（附：可能是程序破解狗有問(wèn)題，程序得出的基頻不正常，太偏小。）圖3.自振周期及

3、頻率為求得吊桿初張力，先假設(shè)為18根吊桿初張力均為1KN。運(yùn)行結(jié)果后再進(jìn)行調(diào)試。初張力數(shù)值表如圖4所示。圖4.初張力數(shù)據(jù)表5.運(yùn)行分析，查看結(jié)果運(yùn)行后，進(jìn)行荷載組合。將自重、固定荷載及人行道荷載組合做為恒載狀況。分別查看恒載和活載內(nèi)力圖及變形圖。圖形結(jié)果如圖所示。圖5.恒載作用下內(nèi)力圖圖6.活載作用下內(nèi)力圖圖7.恒載作用下變形圖圖8.活載作用下變形圖二、吊桿力計(jì)算及吊桿優(yōu)化設(shè)計(jì)1. 剛性支承連續(xù)梁法所謂剛性支承連續(xù)法就是求一組恒載張拉力值, 使系梁與吊桿連接處節(jié)點(diǎn)在恒載和張拉力的作用下,在成橋狀態(tài)下的位移為零,并且同時(shí)認(rèn)為系梁內(nèi)的彎矩為剛性支承連續(xù)梁彎矩。可見(jiàn)此處在確定吊桿的內(nèi)力時(shí), 主要以位

4、移為控制目標(biāo)(若為一次落架時(shí)同于零位移法) ,以保證最終成橋時(shí)的線(xiàn)型。根據(jù)一次落架方式可以算出在恒載g 作用下而柔性吊桿初始張拉力為零時(shí), 吊桿與主梁連接處節(jié)點(diǎn)的垂直位移,然后依次算出吊桿受單元力時(shí)對(duì)這些點(diǎn)的位移影響量ki, k 為節(jié)點(diǎn)編號(hào), i 為吊桿編號(hào), 于是在恒載和吊桿力的共同作用下, 以使各控制節(jié)點(diǎn)變位等于零為目標(biāo), 可以寫(xiě)出線(xiàn)性方程組: A X + = 0 ( 1)其中:X = x1x2xn xi :表示第i根吊桿的張拉力矢量; = 1g2gngig表示位移矢量。2. 吊桿初張力求解首先定義荷載組合，將固定荷載和各個(gè)吊桿初張力系數(shù)均設(shè)為1，如圖9所示。圖9.荷載組合表然后利用邁達(dá)斯

5、的索力調(diào)整功能，以吊桿與主梁相交的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的豎向位移Dz=0做為控制目標(biāo)。點(diǎn)擊搜索按鈕進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行求解。索力調(diào)整界面如圖10所示。圖10.索力調(diào)整表但是由于計(jì)算數(shù)據(jù)量龐大，電腦經(jīng)常處于死機(jī)狀態(tài)。故采取未知荷載系數(shù)法求解影響矩陣。相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)附圖11。圖11.未知荷載系數(shù)法生成的結(jié)果如圖12所示，將其導(dǎo)出為excel文件。圖12.未知荷載系數(shù)法求解結(jié)果將結(jié)果整理制作表格如下：?jiǎn)卧?hào)荷載工況初張力（KN）11張力13103.5200212張力25319.9609413張力37545.483414張力49134.3681615張力59683.079116張力69101.2343817

6、張力77482.9785218張力85246.9243219張力93048.8002940張力106107.9023441張力116514.5878942張力127429.4672943張力138290.4355544張力148597.658245張力158226.2978546張力167305.5693447張力176346.8852548張力185929.513183. 優(yōu)化設(shè)計(jì)（1）調(diào)索前后內(nèi)力比較將原模型復(fù)制供優(yōu)化設(shè)計(jì)使用，將求解出來(lái)的初張力代替原來(lái)的假設(shè)張力。運(yùn)行分析，查看位移變化是否滿(mǎn)足要求。結(jié)果如下圖：圖13.位移變化由位移變化等值線(xiàn)圖可知：主梁平面大部分節(jié)點(diǎn)位移均為0，中間兩個(gè)

7、單元位移稍大，為1.26e-4，近似為0。說(shuō)明求解方法可行。此時(shí)，查看恒載作用下內(nèi)力圖，如下圖所示：圖14.恒載作用下內(nèi)力圖（確定吊桿初張力后）圖15.活載作用下內(nèi)力圖（確定吊桿初張力后）圖16.恒載和吊桿張力作用下內(nèi)力圖（確定吊桿初張力后）由以上圖形數(shù)據(jù)可得知：在張拉力調(diào)整前，最大彎矩為1.9e+003KN*m；調(diào)整后僅在恒載作用下，彎矩降為1.22 e+003KN*m；吊桿張力與恒載共同作用下，彎矩進(jìn)一步降為4.74 e+002KN*m。這說(shuō)明吊桿參與了結(jié)構(gòu)受力，并減小了主梁相應(yīng)的彎矩。（2）吊桿截面尺寸優(yōu)化方法：做出吊桿內(nèi)力圖及內(nèi)力表格，將表格內(nèi)數(shù)據(jù)繪制圖形查看吊桿內(nèi)力趨勢(shì)。按照標(biāo)準(zhǔn)抗拉

8、強(qiáng)度1860MPa考慮，即將各個(gè)吊桿內(nèi)力除以鋼絞線(xiàn)強(qiáng)度值，即可得出各個(gè)吊桿優(yōu)化后的面積。相關(guān)圖表如下：圖17.吊桿內(nèi)力圖（確定吊桿初張力后）圖18.各個(gè)吊桿內(nèi)力圖（確定吊桿初張力后）最終求出的結(jié)果如下：吊桿內(nèi)力表及優(yōu)化結(jié)果單元荷載內(nèi)力-I (kN)內(nèi)力-J (kN)面積（mm2）直徑（mm）11荷載1553 550.87 297.358319.4627912荷載1556 552.04 298.915519.5136913荷載1557 551.87 299.486319.5323114荷載1557 551.20 299.523619.5335315荷載1558 551.47 299.802519

9、.5426216荷載1557 551.36 299.611319.5363917荷載1557 551.78 299.44119.5308318荷載1556 552.11 298.95419.5149519荷載1553 550.90 297.377719.4634340荷載1705 702.84 379.064821.9746541荷載1531 526.88 285.390119.067142荷載1554 548.42 297.632419.4717643荷載1552 545.96 296.707219.4414844荷載1552 546.33 297.03819.4523145荷載1552 545.96 296.709919.4415646荷載1554