MIDAS邁達(dá)斯 橋梁結(jié)構(gòu)電算課程設(shè)計(jì)

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流MIDAS邁達(dá)斯 橋梁結(jié)構(gòu)電算課程設(shè)計(jì).精品文檔.結(jié)構(gòu)電算課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算學(xué)院：軌道交通學(xué)院專業(yè)：交通工程班級(jí)：XXXXXXXX學(xué)號(hào)：XXXXXXXXXX姓名：XXX上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)實(shí)踐課程任務(wù)書(shū)課程名稱結(jié)構(gòu)電算課程設(shè)計(jì)課程代碼B7150033設(shè)計(jì)題目橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算課程序號(hào)1705150設(shè)計(jì)時(shí)間20172018第一學(xué)期 第13周第15周系（院）軌道交通學(xué)院專業(yè)交通工程班級(jí)XXXXXXXX1、 課程設(shè)計(jì)任務(wù)（條件）、具體技術(shù)參數(shù)（指標(biāo)）已知某橋上部結(jié)構(gòu)為（20+4×25+20）m的混凝土連續(xù)板（圖3），荷載等級(jí)為公路-級(jí)。

2、采用橋下滿堂支架施工。當(dāng)連續(xù)板成橋后進(jìn)行橋面現(xiàn)澆防水混凝土和瀝青鋪展層施工?，F(xiàn)不計(jì)外測(cè)護(hù)墻和內(nèi)側(cè)護(hù)欄基座的作用。（1）試求連續(xù)板承載能力極限狀態(tài)下0號(hào)墩3號(hào)墩各墩頂截面，第13跨跨中截面的彎矩、剪力以及各支座的支承反力。（2）現(xiàn)欲擴(kuò)大橋下凈寬，將原橋2號(hào)墩拆除，即對(duì)已建成的（20+4×25+20）m的連續(xù)板改建成20+50+2×25+20）m的連續(xù)板，上部結(jié)構(gòu)恒載保持不變（a）試求各控制截面的彎矩、剪力以及各支座反力設(shè)計(jì)值。（b）試求各跨跨中撓度（恒載撓度、活載撓度）（3）仍按（2）的拆除2號(hào)墩方法，但在拆除2號(hào)墩之前，鏟除原橋的瀝青混凝土鋪展和C30的防水混凝土，試求各控

3、制截面的恒載彎矩與各支座反力。提示：用梁?jiǎn)卧M(jìn)行建模，截面積A=4505475.8771 mm2，周長(zhǎng)L=30140.7517 mm，慣性矩Ix=0.787m4，C40混凝土彈性模量E=3.3×1010 Pa，瀝青自重g1=13.455 kN/m，C30混凝土自重g2=18.125 kN/m，C40混凝土自重g3=121.635 kN/m。本題用MIDAS軟件計(jì)算，必須提交輸入說(shuō)明，計(jì)算圖式，節(jié)點(diǎn)單元?jiǎng)澐?，再提交結(jié)果。圖3（尺寸單位：cm）二、對(duì)課程設(shè)計(jì)成果的要求（包括課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、圖紙、圖表、實(shí)物等軟硬件要求） 要求有完整的設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)，計(jì)算書(shū)內(nèi)容包括：1、 節(jié)點(diǎn)單元?jiǎng)澐?、 計(jì)算

4、參數(shù)3、 計(jì)算圖式4、 計(jì)算結(jié)果。3、 課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃：2017.11.272017.11.29 熟悉軟件2017.11.302017.12.6 完成橋梁結(jié)構(gòu)分析中的第1、2題2017.12.72017.12.11 完成橋梁結(jié)構(gòu)分析中的第3題2017.12.122017.12.14 撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告2017.12.15 答辯四、主要參考資料 MIDAS教程 指導(dǎo)教師（簽名）： 教研室主任（簽名）： 2017年 12 月 15 日 2017年 12 月 15 日目錄一、建模過(guò)程11 工程介紹12 模型建立13 施加靜力荷載64 施加移動(dòng)荷載7二、施工過(guò)程9三、數(shù)據(jù)結(jié)果10（1）10（2）1

5、2（3）14四、數(shù)據(jù)分析16五、實(shí)習(xí)總結(jié)16一、建模過(guò)程1 工程介紹1.1 工程簡(jiǎn)介已知某橋上部結(jié)構(gòu)為（20+4×25+20）m的混凝土連續(xù)板（圖1），荷載等級(jí)為公路-級(jí)。當(dāng)連續(xù)板成橋后進(jìn)行橋面現(xiàn)澆防水混凝土和瀝青鋪展層施工?，F(xiàn)不計(jì)外測(cè)護(hù)墻和內(nèi)側(cè)護(hù)欄基座的作用。圖1（尺寸單位：cm）1.2 施工方式采用橋下滿堂支架施工。1.3 設(shè)計(jì)資料(1)瀝青自重g1=13.455 kN/m；(2)C30防水混凝土自重g2=18.125 kN/m；(3)C40混凝土自重g3=121.635 kN/m；(4)二期恒載g4=13.455+18.125=31.58kN/m。2 模型建立2.1 定義材料和

6、截面2.1.1 定義材料此次橋梁設(shè)計(jì)用到的是C40混凝土，所以只需在材料中選擇C40混凝土，相應(yīng)的數(shù)值軟件內(nèi)都有的，不需要額外輸入（圖2）。圖2 材料數(shù)據(jù)2.1.2 定義截面設(shè)計(jì)書(shū)中的主梁截面為5個(gè)圓形，然而軟件中并沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的截面設(shè)計(jì)，因此需要把5個(gè)圓形替換成1個(gè)面積相等的矩形，而外部的輪廓尺寸還是按照原來(lái)的截面設(shè)計(jì)，只需要改變部分的內(nèi)部輪廓尺寸。S矩形=S圓=5r²=5*40²=8000 cm²BI1=BI3=5d/2=5*80/2=200cm=2mHI3=S矩形/（2*BI1）=8000/2/200=62.831cm=0.628mHI1=1.2-0.628-

7、0.21=0.362m圖3 設(shè)計(jì)截面2.2 建立節(jié)點(diǎn)/單元2.2.1 建立節(jié)點(diǎn)一般每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的間隔是2-3m，這次的橋梁的6個(gè)跨度分別是20m，25m，25m，25m，25m和20m。為了操作方便，所以每個(gè)節(jié)點(diǎn)的間隔設(shè)計(jì)為2.5m，這樣的話20m和25m分別是8個(gè)節(jié)點(diǎn)和10個(gè)節(jié)點(diǎn)。于是總共140m長(zhǎng)的橋梁就分為了57個(gè)節(jié)點(diǎn)（圖4）。圖4 節(jié)點(diǎn)平面圖2.2.2 建立單元每2個(gè)節(jié)點(diǎn)聯(lián)結(jié)形成1個(gè)單元，最后得到了56個(gè)連續(xù)單元（圖5）。圖5 單元平面圖2.3 組的定義這時(shí)候定義組有利于施工階段的分析，避免到后面做過(guò)多的修改。2.3.1 結(jié)構(gòu)組的定義結(jié)構(gòu)>定義結(jié)構(gòu)組>設(shè)計(jì)名稱>添加，

8、之后在菜單中把結(jié)構(gòu)組作用在所有的節(jié)點(diǎn)上（圖6）。圖6 定義結(jié)構(gòu)組2.3.2 邊界組的定義在第二問(wèn)及第三問(wèn)中，都需要把2號(hào)墩給拆掉，這說(shuō)明了另外的0號(hào)墩，1號(hào)墩，3號(hào)墩，4號(hào)墩，5號(hào)墩和6號(hào)墩都是永久固定的，只有2號(hào)墩是一個(gè)臨時(shí)墩，所以需要把2號(hào)墩設(shè)計(jì)成一個(gè)組，另外的6個(gè)墩墩要設(shè)計(jì)成另一個(gè)組加以區(qū)分（圖7）。圖7 定義邊界組2.3.3 荷載組的定義第三問(wèn)中，在拆除2號(hào)墩之前，需要先鏟除原橋的瀝青混凝土鋪展和C30的防水混凝土，因此跟定義邊界組一樣，也需要把自重恒載和二期恒載分組（圖8）。圖8 定義荷載組2.4 添加邊界條件節(jié)點(diǎn)邊界條件主要用于約束分析模型中選定節(jié)點(diǎn)的自由度，或者在缺少轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的

9、單元間的相互連接時(shí)，為防止剛度矩陣出現(xiàn)奇異，需要用邊界條件來(lái)約束轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。其中跨中的墩支點(diǎn)需要固定2個(gè)自由度，其他的墩支點(diǎn)只需要固定1個(gè)自由度即可，同時(shí)也給7個(gè)墩分組（表1）。節(jié)點(diǎn)DxDyDz組1001永久9001永久190012號(hào)墩29101永久39001永久49001永久57001永久表1 添加邊界條件3 施加靜力荷載3.1 添加靜力荷載工況此次的橋梁設(shè)計(jì)只有兩種靜力荷載工況自重和二期，自重就是橋梁本身自己的荷載，二期則是瀝青混凝土和C30的防水混凝土的荷載（圖9）。圖9 靜力荷載工況3.2 添加靜力荷載（自重和二期恒載）3.2.1 自重施加 選擇荷載工況和荷載組（自重）；添加

10、自重系數(shù)為-1；全選所有單元并點(diǎn)擊添加。3.2.2 二期恒載施加 選擇荷載類型為梁?jiǎn)卧奢d（單元）；選擇荷載工況和荷載組（二期恒載）；選擇整體坐標(biāo)系下添加荷載-31.58kN/m,負(fù)號(hào)代表方向向下（與整體坐標(biāo)系的Z軸相反)。4 施加移動(dòng)荷載4.1 添加車輛等級(jí)此次橋梁的荷載等級(jí)為公路-級(jí)，由于沒(méi)有公路-級(jí)的車輛荷載數(shù)值，因此需要自定義車輛荷載，同時(shí)公路-級(jí)的車道荷載數(shù)值為公路-級(jí)的0.75倍(圖10)。qk=10.5*0.75=7.875kN/m;Pk=270*0.75=202.5kN, L<=5m;Pk=360*0.75=270kN, L>=50m。圖10 車輛荷載4.

11、2 添加車道荷載>移動(dòng)荷載>交通車道線>添加>設(shè)計(jì)名稱,選擇移動(dòng)方向,跨度和節(jié)點(diǎn),其中偏心距離為7.75/4=1.9375m，橋梁跨度為6個(gè)跨度中的最大值，所以為25m。同時(shí)該橋梁設(shè)計(jì)的是雙車道，因此需要添加2個(gè)車道，一個(gè)方向向前，另一個(gè)方向向后（圖11）。圖11 車道4.3 添加移動(dòng)荷載工況此次橋梁的移動(dòng)荷載需要計(jì)算的是承載極限能力狀態(tài)時(shí)下的情況，承載能力極限狀態(tài)是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力，或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形的極限狀態(tài)。對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形，包括結(jié)構(gòu)件或連接因強(qiáng)度超過(guò)而破壞，結(jié)構(gòu)或其一部分作為剛體而失去平衡，在反復(fù)荷載下

12、構(gòu)件或連接發(fā)生疲勞破壞等，所以這次添加的移動(dòng)荷載工況需要加上所有的車道，以達(dá)到承載能力極限狀態(tài)（圖12）。圖12 移動(dòng)荷載工況二、施工過(guò)程模型建立完畢之后，該開(kāi)始添加施工步驟了。在荷載的施工階段，可以定義施工步驟。每一步的施工階段可以選擇施工項(xiàng)目和工況，還有添加的荷載。針對(duì)不同的問(wèn)題，可以設(shè)計(jì)不同的施工方案。第一問(wèn)是正常的施工方案，所以并不需要添加額外的施工步驟。第二問(wèn)需要將原來(lái)的2號(hào)墩拆除，其他的步驟并不要改變（圖13）。圖13 第二問(wèn)的施工階段第三問(wèn)跟第二問(wèn)是同樣的拆除2號(hào)墩方法，但在拆除2號(hào)墩之前，先要鏟除原橋的瀝青混凝土鋪展和C30的防水混凝土，但在拆完2號(hào)墩之后，瀝青混凝土鋪展和C3

13、0的防水混凝土還需要重新添加回去（圖14）。圖14 第三問(wèn)的施工階段三、數(shù)據(jù)結(jié)果（1）試求連續(xù)板承載能力極限狀態(tài)下0號(hào)墩3號(hào)墩各墩頂截面，第13跨跨中截面的彎矩、剪力以及各支座的支承反力。表2 承載能力極限狀態(tài)下各位置的彎矩和剪力表位置彎矩（單位：kN·m）剪力（單位：kN）0號(hào)墩墩頂截面0-1219.381號(hào)墩墩頂截面-8397.46-2076.662號(hào)墩墩頂截面-8693.75-2092.743號(hào)墩墩頂截面-8560.75-2083.95第1跨跨中截面6468.71775.67第2跨跨中截面6914.36307.10第3跨跨中截面6835.83293.93圖15 承載能力極限狀態(tài)

14、下各位置的彎矩圖圖16 承載能力極限狀態(tài)下各位置的剪力圖表3 承載能力極限狀態(tài)下的支座反力表位置支承反力（單位：kN）0號(hào)墩1886.0515641號(hào)墩5144.7217582號(hào)墩5194.7448563號(hào)墩5170.7343194號(hào)墩5194.7448565號(hào)墩5144.7216706號(hào)墩1886.051608（2）現(xiàn)欲擴(kuò)大橋下凈寬，將原橋2號(hào)墩拆除，即對(duì)已建成的（20+4×25+20）m的連續(xù)板改建成20+50+2×25+20）m的連續(xù)板，上部結(jié)構(gòu)恒載保持不變（a）試求各控制截面的彎矩、剪力以及各支座反力設(shè)計(jì)值。（b）試求各跨跨中撓度（恒載撓度、活載撓度）表4 1/4截

15、面的彎矩、剪力表位置彎矩（單位：kN·m）剪力（單位：kN）第1跨-2159.87902.95第2跨6649.28-3224.61第3跨-22451.63-3172.65第4跨3315.071817.41第5跨-6361.01-2381.41表5 跨中截面的彎矩、剪力表位置彎矩（單位：kN·m）剪力（單位：kN）第1跨-4862.601412.72第2跨28445.36-808.07第3跨-8562.99-1902.01第4跨9046.40-548.71第5跨3702.89-1363.45表6 支點(diǎn)截面的彎矩、剪力表位置彎矩（單位：kN·m）剪力（單位：kN）第1

16、跨020.45第2跨-26494.363459.17第3跨-22511.734643.66第4跨-2771.111297.19第5跨-5690.142592.95圖17 第二問(wèn)各位置的彎矩圖圖18 第二問(wèn)各位置的剪力圖表7 支座反力表位置支承反力（單位：kN）0號(hào)墩813.3868361號(hào)墩8686.1750513號(hào)墩8622.9060304號(hào)墩3896.1111445號(hào)墩5504.9964816號(hào)墩1817.637146表8 跨中撓度表位置恒載撓度（單位：m）活載撓度（單位：m）第1跨0.0076430.002142第2跨-0.128638-0.036056第3跨0.0116320.0032

17、60第4跨-0.010047-0.002816第5跨-0.002836-0.000795圖19 承載能力極限狀態(tài)下的跨中撓度圖（3）仍按（2）的拆除2號(hào)墩方法，但在拆除2號(hào)墩之前，鏟除原橋的瀝青混凝土鋪展和C30的防水混凝土，試求各控制截面的恒載彎矩與各支座反力。表9 1/4截面的恒載彎矩表位置彎矩（單位：kN·m）第1跨2.20第2跨3720.70第3跨-15787.09第4跨1642.49第5跨-4214.53表10 跨中截面的恒載彎矩表位置彎矩（單位：kN·m）第1跨-2698.07第2跨19619.03第3跨-5310.37第4跨5523.31第5跨1497.39表

18、11 支點(diǎn)截面的恒載彎矩表位置彎矩（單位：kN·m）第1跨0第2跨-18917.26第3跨-16200.92第4跨-1306.48第5跨-3844.59表12 支座反力表位置反力（單位：kN）0號(hào)墩181.1901911號(hào)墩6319.6931153號(hào)墩6260.8827234號(hào)墩2536.4760685號(hào)墩3875.2367866號(hào)墩1021.346116圖20 恒載彎矩圖四、數(shù)據(jù)分析在第二問(wèn)中，拆除2號(hào)墩之后，第二跨的跨中撓度數(shù)值過(guò)大，說(shuō)明拆除2號(hào)墩這一施工步驟對(duì)于整個(gè)工程影響很大，在施工階段時(shí)要格外注意步驟。同時(shí)，第三問(wèn)和第二問(wèn)的數(shù)據(jù)是一模一樣的，說(shuō)明瀝青和防水混凝土的先后施工順

19、序?qū)τ谡麄€(gè)工程的最后結(jié)果是沒(méi)有影響的。五、實(shí)習(xí)總結(jié)MIDAS/Civil是針對(duì)土木結(jié)構(gòu)，特別是分析預(yù)應(yīng)力箱型橋梁、懸索橋、斜拉橋等特殊的橋梁結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)可以做非線性邊界分析、水化熱分析、材料非線性分析、靜力彈塑性分析、動(dòng)力彈塑性分析。為能夠迅速、準(zhǔn)確地完成類似結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)，以填補(bǔ)目前土木結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)軟件市場(chǎng)的空白，而開(kāi)發(fā)的“土木結(jié)構(gòu)專用的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件”。MIDAS是“目前唯一全部中文化的土木專用非線性及細(xì)部分析軟件”，它的幾何建模和網(wǎng)格劃分技術(shù)采用了在土木領(lǐng)域中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用的前后處理軟件MIDAS FX+的核心技術(shù)，同時(shí)融入了MIDAS強(qiáng)大的線性、非線性分析內(nèi)核，并與荷蘭T