月梁橋?qū)ｎ}梁格及SC設(shè)計專題

1、1midas Civil 2010Integrated Solution System for Bridge and Civil Strucutres2目錄目錄 一、剪力一、剪力-柔性梁格理論柔性梁格理論1. 縱梁抗彎剛度32.橫梁抗彎剛度 43.縱梁、橫梁抗扭剛度 44.虛擬邊構(gòu)件及橫向構(gòu)件剛度 5 三、采用梁格建模助手生成梁格模型三、采用梁格建模助手生成梁格模型 二、單梁、梁格模型多支座反力與實體模型結(jié)果比較二、單梁、梁格模型多支座反力與實體模型結(jié)果比較1. 前言72. 結(jié)構(gòu)概況73. 梁格法建模助手建模過程及功能亮點 114. 修改梁格225. 在自重、偏載作用下與FEA實體模型結(jié)果比較

2、24 四、結(jié)合規(guī)范進(jìn)行四、結(jié)合規(guī)范進(jìn)行PSC設(shè)計設(shè)計midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格3 31.縱梁抗彎剛度縱梁抗彎剛度【強(qiáng)制移軸（上部結(jié)構(gòu)中性軸）法強(qiáng)制移軸（上部結(jié)構(gòu)中性軸）法】一、剪力一、剪力-柔性梁格理論柔性梁格理論 a.各縱梁中性軸與上部結(jié)構(gòu)中性軸基本重合各縱梁中性軸與上部結(jié)構(gòu)中性軸基本重合b.強(qiáng)制移軸，使各縱梁中性軸與上部結(jié)構(gòu)中性軸基本重合，等效強(qiáng)制移軸，使各縱梁中性軸與上部結(jié)構(gòu)中性軸基本重合，等效縱梁抗彎剛度縱梁抗彎剛度midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格4 42.橫向梁格抗彎剛度橫向梁格抗彎剛度3.縱梁、橫梁抗扭剛度縱梁、橫梁抗扭剛度midas Civi

3、l 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格5 54.虛擬邊構(gòu)件及橫向構(gòu)件剛度虛擬邊構(gòu)件及橫向構(gòu)件剛度此處d為頂板厚度。此處d為頂板厚度。midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格6 6二、單梁、梁格模型多支座反力與實體模型結(jié)果比較二、單梁、梁格模型多支座反力與實體模型結(jié)果比較 比較結(jié)果：與實體模型結(jié)果相比較，可得出在自重荷載作用下，單梁模型計算的多支座反力結(jié)果失真，而梁格模型結(jié)果較合理。多支座單梁模型多支座梁格模型多支座實體模型midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格7 71.前言前言采用梁格建模助手生成梁格模型采用梁格建模助手生成梁格模型 寬梁橋、斜交橋、曲線橋的單梁模型無法正確計算橫向支座

4、的反力、荷載的橫向分布、斜交橋鈍角處的反力以及內(nèi)力集中效應(yīng)，利用梁格法模型可以非常方便的解決以上問題。 梁格法建模的關(guān)鍵在于采用合理的梁格劃分方式采用合理的梁格劃分方式和正確的等效梁格剛度正確的等效梁格剛度。用等效梁格代替橋梁上部結(jié)構(gòu)，將分散在板、梁每一區(qū)段內(nèi)的彎曲剛度和抗扭剛度集中于最鄰近的等效梁格內(nèi)，實際結(jié)構(gòu)的縱向剛度集中于縱向梁格構(gòu)件內(nèi)，橫向剛度集中于橫向梁格內(nèi)。理想的剛度等效原則是：當(dāng)原型實際結(jié)構(gòu)和對應(yīng)的等效梁格承受相同的荷載時，兩者的撓曲將是恒等的，并且每一梁格內(nèi)的彎矩、剪力和扭矩等于該梁格所代表的實際結(jié)構(gòu)部分的內(nèi)力。由于實際結(jié)構(gòu)和梁格體系在結(jié)構(gòu)特性上的差異，這種等效只是近似的，但對

5、一般的設(shè)計，梁格法的計算精度是足夠的。 梁格法作為橋梁空間分析的一種簡化方法，雖然較比板殼、實體有限元方法建模簡單、求解方便，但是前期的截面特性計算量大，且對于新手來講容易出錯，非常耗時。midas Civil的梁格法建模助手功能可以幫助用戶輕松實現(xiàn)上述功能。梁格法建模助手，對于單箱多室箱梁橋、斜交橋、曲線梁橋可自動生成梁格模型。2.結(jié)構(gòu)概況結(jié)構(gòu)概況 本橋為29.97+30+29.97三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。主梁為單箱3室結(jié)構(gòu)，梁寬21.2m，橋梁采用滿堂施工、一次落架。 通過本例題重點介紹midas Civil軟件的梁格法建模助手功能以及結(jié)合規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。橋梁三維幾何模型圖midas Ci

6、vil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格8 82.1定義材料定義材料 模型模型 材料和截面特性材料和截面特性材料材料為了與FEA實體模型的自重結(jié)果作比較，將端橫梁容重設(shè)為0.定義Strand1860鋼材定義C50混凝土midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格9 9定義Strand1860鋼材2.2定義截面定義截面 模型模型 材料和截面特性材料和截面特性截面截面設(shè)計截面設(shè)計截面midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格10 102.3定義鋼束特性值定義鋼束特性值 荷載荷載 預(yù)應(yīng)力荷載預(yù)應(yīng)力荷載鋼束特性值鋼束特性值midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格11 11 模型模型 結(jié)構(gòu)建模

7、助手結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁梁格法建模助手單箱多室箱梁梁格法建模助手布置布置3. 梁格法建模助手建模過程及功能亮點梁格法建模助手建模過程及功能亮點 打開建模助手?jǐn)?shù)據(jù)文件“懸臂2.1m3x30單箱3室箱梁梁格.wzd”。midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格12 12布置 模型模型 結(jié)構(gòu)建模助手結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁梁格法建模助手單箱多室箱梁梁格法建模助手布置布置正交梁格斜交梁格梁格劃分形式梁格劃分形式在與固定支座的連線上切向支座方向指定支座方向指定附注：附注：為了方便布置鋼束，跨度信息中邊跨包含了邊支點左右的橫梁寬度，實際跨度為（29.97-0.47）=29.5m。midas

8、Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格13 13 模型模型 結(jié)構(gòu)建模助手結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁梁格法建模助手單箱多室箱梁梁格法建模助手跨度跨度斜交梁格附注：附注：此數(shù)據(jù)此時為隨意輸入，在生成后的梁格模型中按實際修改。midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格14 14 模型模型 結(jié)構(gòu)建模助手結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁梁格法建模助手單箱多室箱梁梁格法建模助手跨度跨度斜交梁格midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格15 15 模型模型 結(jié)構(gòu)建模助手結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁梁格法建模助手單箱多室箱梁梁格法建模助手跨度跨度斜交梁格附注：附注：此數(shù)據(jù)此時為隨意輸入，在生成后的梁格模型中

9、按實際修改。midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格16 16布置 模型模型 結(jié)構(gòu)建模助手結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁梁格法建模助手單箱多室箱梁梁格法建模助手截面截面快速自動調(diào)整生成各截面特性值快速自動調(diào)整生成各截面特性值此處的分割距離可以自定義輸入調(diào)整。midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格17 17 模型模型 結(jié)構(gòu)建模助手結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁梁格法建模助手單箱多室箱梁梁格法建模助手橫橋向橫橋向midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格18 18布置 模型模型 結(jié)構(gòu)建模助手結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁梁格法建模助手單箱多室箱梁梁格法建模助手荷載荷載自動生成成橋支座沉

10、降荷載工況。輸入距離輸入距離DiDi，快速定義梁格多車道位置，快速定義梁格多車道位置midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格19 19布置 模型模型 結(jié)構(gòu)建模助手結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁梁格法建模助手單箱多室箱梁梁格法建模助手鋼束鋼束方便快捷生成鋼束張拉力荷載。自動生成：將對話框中輸入的鋼束信息，自動賦予給所有梁。x、z坐標(biāo)不變，y坐標(biāo)與每個梁格截面的型心相同?？梢酝ㄟ^輸入偏心值來定義添加左右鋼束。midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格20 20布置 模型模型 結(jié)構(gòu)建模助手結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁梁格法建模助手單箱多室箱梁梁格法建模助手鋼筋鋼筋輸入整體截面的鋼筋信息，分割

11、截面自動生成鋼筋信息。midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格21 21布置 模型模型 結(jié)構(gòu)建模助手結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁梁格法建模助手單箱多室箱梁梁格法建模助手鋼筋鋼筋輸入整體截面的鋼筋信息，分割截面自動生成鋼筋信息。建模助手生成的梁格模型midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格22 22 模型模型 節(jié)點節(jié)點復(fù)制和移動復(fù)制和移動4 修改梁格結(jié)構(gòu)修改梁格結(jié)構(gòu) 建模助手的邊界生成功能亮點體現(xiàn)在：根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)空間自動賦予結(jié)構(gòu)支座局部坐標(biāo)和空間布置位置。但生成的邊界的彈性連接需要根據(jù)實際結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改。 將支點（171 172 177 178 193 194 203 204）向上復(fù)

12、制與橫梁相交，并分割橫梁。刪除建模助手生成的彈性連接，然后再將頂?shù)撞奎c進(jìn)行彈性連接中的剛性連接。4.1修改端橫梁位置的結(jié)構(gòu)修改端橫梁位置的結(jié)構(gòu)4.2修改邊界修改邊界 為了方便布置鋼束，跨度信息中邊跨包含了邊支點左右的橫梁寬度，實際跨度為29.5m，所以需要修改端部的結(jié)構(gòu)。1、橋梁左端橫梁和左端支座節(jié)點選中，沿著X軸移動 0.47m；2、橋梁右端橫梁和右端支座節(jié)點選中，沿著X軸移動 -0.47m；3、修改端橫梁的尺寸。midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格23 234.3增加虛擬邊構(gòu)件和橫向構(gòu)件增加虛擬邊構(gòu)件和橫向構(gòu)件 為了方便布置在翼緣位置的荷載，增加虛擬邊構(gòu)件和橫向構(gòu)件。 紅色構(gòu)件

13、為增加的虛擬邊構(gòu)件、邊橫構(gòu)件虛擬邊構(gòu)件、邊橫構(gòu)件截面此處d=0.25m為頂板厚度。此處d=0.25m為頂板厚度。midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格24 245、在自重、偏載作用下與、在自重、偏載作用下與FEA實體模型結(jié)果比較實體模型結(jié)果比較為了與FEA實體模型在同一平臺上進(jìn)行比較，故刪除梁格模型中與FEA模型沒有的信息，然后計算，查看反力結(jié)果。根據(jù)結(jié)果可得出自重情況下支反力基本相等，偏載情況下支反力相差在1.5%左右。結(jié)果比較合理。 FEAFEA實體模型偏載支反力實體模型偏載支反力FBZ(V)FBZ(V)FEAFEA實體模型自重支反力實體模型自重支反力FBZ(V)FBZ(V)mi

14、das Civilmidas Civil梁格模型自重支反力梁格模型自重支反力FZFZ、偏載支反力、偏載支反力FZFZmidas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格25 25四、結(jié)合規(guī)范進(jìn)行四、結(jié)合規(guī)范進(jìn)行PSC設(shè)計設(shè)計 結(jié)果結(jié)果 荷載組合荷載組合荷載組合荷載組合1、 midas Civil自動生成荷載組合完全與規(guī)范規(guī)定相吻合（例如：按照04規(guī)范做公路混凝土橋梁設(shè)計，那么自動生成的荷載組合就是按照04通規(guī)生成的）。2、如果要結(jié)合規(guī)范，做混凝土設(shè)計的話，程序只調(diào)取混凝土設(shè)計混凝土設(shè)計中的荷載組合列表中荷載組合，然后結(jié)合規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。承載能力承載能力荷載組合用來進(jìn)行結(jié)構(gòu)的承載力驗算結(jié)構(gòu)的承載力驗算

15、（正截面抗彎、斜截面抗剪等）。使用性能使用性能荷載組合勾選E(表示彈性驗算荷載組合）用來進(jìn)行結(jié)構(gòu)的正截面結(jié)構(gòu)的正截面壓應(yīng)力、斜截面主壓應(yīng)力驗算、受拉壓應(yīng)力、斜截面主壓應(yīng)力驗算、受拉區(qū)鋼筋的拉應(yīng)力驗算。區(qū)鋼筋的拉應(yīng)力驗算。使用性能使用性能荷載組合不不勾選E用來進(jìn)行結(jié)構(gòu)的截面抗裂驗算結(jié)構(gòu)的截面抗裂驗算（對于A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件進(jìn)行正截面抗裂驗算時，要考慮在荷載長期效應(yīng)組合下的驗算，但此時規(guī)定的荷載長期效應(yīng)系指結(jié)構(gòu)恒載和直接施加于橋上的活荷載產(chǎn)生的效應(yīng)組合，不考慮間接施加于橋上其他作用效應(yīng)。此時程序在驗算時，會自動屏蔽掉間接荷載效應(yīng)）。midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格26 26四、結(jié)合規(guī)范進(jìn)行四、結(jié)合規(guī)范進(jìn)行PSC設(shè)計設(shè)計 PSC設(shè)計操作流程： PSC設(shè)計參數(shù)設(shè)計參數(shù) PSC設(shè)計材料設(shè)計材料 PSC設(shè)計截面位置設(shè)計截面位置 PSC設(shè)計截面位置設(shè)計截面位置 PSC設(shè)計計算書輸出內(nèi)容。設(shè)計計算書輸出內(nèi)容。 設(shè)計設(shè)計 PSC設(shè)計設(shè)計PSC設(shè)計參數(shù)設(shè)計參數(shù) 設(shè)計設(shè)計 PSC設(shè)計設(shè)計PSC設(shè)計材料設(shè)計材料midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}梁格梁格27 27 設(shè)計