midas桥梁荟5月刊

2/453/454/45迈达斯桥梁产品网络课堂开课通知尊敬的迈达斯用户：您好,感谢您对迈达斯桥产品一如既往的关心与支持。为满足广大客户对桥梁软midasCivil的学习要求，北京迈达斯技术有限公司桥梁技术部将在2012年全年举办12场网络培训7月份的内容及时间安排如下：时间内容软件7月20日移动荷载专题Civil8月02日抗震基本培训Civil备注具体时间为当天下午3：00-5:005/45参加方法：首先需要到该网站进行报名;6/45点击7/458/45填写好您的基本信息并提交。经审查合格后，您将收到参会的视频会议密码。然后按照附件“webex视频会议参加方法”进行设置即可。★请提前30分钟进入，进行网络调试，以确保您能够正常参加。桥梁技术部2012年7月18日9/45迈达斯桥梁荟2012年5月第4期主办单位：北京迈达斯技术有限公司地址：北京市海淀区中关村南大街乙56号方圆大厦21层邮政编码：100044电话：[phone]Email：[e-mail]官方合作伙伴：桥头堡技术论坛()目录01.定义移动荷载相关问题…………………………………………………………….[01]02.悬索桥相关问题…………………………….………………………………………..[10]03.独塔悬索桥平衡状态…………………………………………………………........[17]04.恒载作用下的结构效应以及恒载+活载的组合效应……………………..[29]05.悬索桥屈服分析……………………………………………………………………….[30]06.初始荷载大位移、小位移说明…………………...………………………………[32]1、定义移动荷载相关问题1/45具体问题：利用civil定义移动荷载相关问题解释解决方法在进行桥梁结构分析时，需要定义移动荷载相关数据，在定义过程中，会遇到较多疑问，现将常见问题整理如下。一、定义车道或车道面图1车道及车道面定义示意图1、定义移动荷载相关问题2/451）定义车道时，有两个选择，一个是车道单元，另一个是横向联系梁。两种方法适用的对象不一样，车道单元适用于单梁模型，横向联系梁适用于梁格模型。车道单元法：考虑偏心扭矩影响后，将汽车荷载加载在参考单元线上。具体如图2所示，当横向联系梁较少，车道线距离选择的参考单元较近时，选择此方法会得到比较好的结果。横向联系梁法：将汽车荷载加载在横向联系梁上。当使用横向联系梁法时，参考单元仅作为确定偏心距离之用，汽车荷载加载在横向联系梁上，再根据车道线分配至两边的主梁上。图2车道单元法及横向联系梁加载示意图横向联系梁组：选择横向联系梁所属的结构组。汽车荷载（黑色）按下图进行分配（红色）后，加载在横向联系梁上1、定义移动荷载相关问题3/45图3横向联系梁定义示意图2）桥梁跨度的定义，在civil程序中，桥梁跨度主要有两个作用，一个是确定车道荷载的集中荷载Pk大小；第二个是确定移动荷载纵向折减系数；因此对于30+60+30的三跨连续梁，不需要定义不同桥梁跨度的车道，只需要定义最不利跨径即可，对于边跨30m的计算，均采用最不利跨径计算的集中荷载Pk进行计算，因此定义车道时，桥梁跨度只需要输入60m即可。3）车轮间距定义，主要是在影响线分析时，在各个位置处以0.5倍的荷载加载。以线荷载考虑移动荷载时，车轮间距输入0即可，具体如图4所示。图4车辆轮距作用示意图4）跨度始点定义，如果采用公路04规范定义冲击系数，则可以不需要定义跨度始点，如果是用老规范计算时才需定义，具体可参考在线帮助。5）车道面的定义，车道面用于影响面分析中，如图5所示，车道面由车道面单元和车道节点组成，车道面单元是指活荷载的加载单元，通过指定车道宽度、车道面中心线与车道基准节点之间的偏心距离，程序会自动确定车道面单元。1、定义移动荷载相关问题4/45图5车道面节点和车道面之间的关系示意图但需要注意的是，对于采用车道面定义，人群荷载加载时，人群荷载的width的宽度不起作用。起作用的是定义车道时输入的宽度。计算时候直接是dw*车道宽度来加载。图6定义人群荷载车道面示意图而当定义车道时，是定义人群荷载时候的width起作用。而车轮间距不起作用。1、定义移动荷载相关问题5/45图7定义人群荷载车道示意图二、定义移动荷载工况对于移动荷载工况的定义，具体如图8所示：1、定义移动荷载相关问题6/45图8移动荷载工况定义示意图1）对于车道横向折减系数，程序会依据定义的荷载类型，来确定是按公路桥梁折减还是依照城市桥梁折减；2）对于子工况的类型选择，如果存在两个及两个以上的子工况，若选择组合，程序的结果取的是子工况的叠加，但是需要注意，如果子工况的荷载类型一样，则取的是包络；而选择单独，程序输出的是包络的结果。3）在定义子荷载工况时用户需要输入加载的最少车道数和加载的最多车道数，加载的最少车道数建议输入1，加载的最多车道数建议输入已经定义的加载该活荷载的车道数量。程序内部会自动计算所有可能的车道组合，并自动考虑活荷载的横向折减系数。例如加载的最少车道数输入1，最多车道数输入3时，程序自动会考虑每1个车道加载、每2个车道加载、三个车道同时加载的情况，这样一共计算7次，最后给包络的结果。三、定义移动荷载分析控制定义完移动荷载工况后，最后定义移动荷载分析控制数据，具体如图9所示：1、定义移动荷载相关问题7/45图9定义移动荷载分析控制数据1）加载位置的选择。1、定义移动荷载相关问题8/45影响线加载：车轮只加载在使各节点内力发生最大最小值的位置。即当前后车轮位于影响线符号不同的区域时，忽略负值（或正值），只加载在正值（或负值）区域。该方法的结果将比实际结果稍大一些。该方法一般使用于公路、城市桥梁车辆荷载的加载上。所有点加载：与影响线的正、负符号无关，各集中荷载依次沿车道行进，加载到能加载的所有点上（包括节点和下面定义的线单元影响线分析位置）。一般使用于铁路、地铁、轻轨桥梁的列车荷载的加载上。2）计算位置的选择。杆系单元默认输出5点处的构件内力。当在“线单元影响线分析位置”处输入的数不是5时，程序将按内插法求出5点处的内力。内力（最大值）：输出每个梁单元5点处的构件的最大最小内力，但不输出对应的其他内力。该项主要为了提高计算速度和减少输出量。内力（最大值+其他内力值）：输出每个梁单元5点处的构件内力，并输出各位置发生最大最小轴力时，其对应的弯矩。同样可以输出各位置处发生最大和最小弯矩时相应的轴力。应力：决定是否计算梁单元的应力。如果输出结果中，没有移动荷载作用下的应力，注意是否勾选了此选项。3）桥梁等级的选择，当在移动荷载中选择按照新公路工程技术标准的车道荷载时，确定是公路I级，还是公路II级。4）冲击系数的计算，根据《公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)》P83页的说明，规范建议优先考虑用基频的方法换算得到冲击系数，当无更精确的方法，也可以用以下常用公式，如图10所示。图10规范条文解释1、定义移动荷载相关问题9/45但需要注意，若要求解结构基频，需要质量数据，对于二期恒载是否要转换为质量加载到结构上，参与模态计算，是一个具有争论的问题，参考《公路桥梁设计规范答疑汇编》的说明，不推荐把二期铺装转换为质量加载至结构上，因为质量小，计算出的基频偏大，因此冲击系数也偏大，偏安全考虑。同样的道理，对于常用公式中的l取值，也是偏安全设计，l取为最小跨径，进行计算，若有疑问可以参考《公路桥梁设计规范答疑汇编》的说明。2.悬索桥相关问题10/37具体问题：（1）定义索单元时输入的初拉力与预应力荷载里的初拉力的区别？图1.1（2）悬索桥功能说明解决方法：2、悬索桥相关问题11/45（1）索单元定义时输入的初拉力构成索单元非线性分析时的初始刚度，而预应力荷载里定义的初拉力仅作为一种荷载作用在结构上，与其他荷载类型作用方式相同，当前荷载大小只影响索单元对当前荷载工况进行非线性分析时的结构等效刚度，对其他荷载分析没有影响。在进行线性静力分析时，索单元定义时输入的初拉力对于分析不起作用。索单元定义时需要输入索进行非线性分析的初始刚度属性，可以通过三种方式来输入这个初始刚度属性，无应力索长、初拉力和水平力，无论哪种输入方式，在进行非线性分析后，程序在后处理结果表格“索单元信息”中都以无应力索长的方式给出。无应力索长即通常所说的拉索下料长度，是索结构的基本参数之一。（2）悬索桥功能说明1）使用MIDAS/Civil分析悬索桥的基本操作步骤a)定义主缆、主塔、主梁、吊杆等构件的材料和截面特性；b)打开主菜单“模型/结构建模助手/悬索桥”，输入相应参数（各参数意义请参考联机帮助的说明以及下文中的一些内容）；c)将建模助手的数据另存为“*.wzd”文件，以便以后修改或确认；d)运行建模助手后，程序会提供几何刚度初始荷载数据和初始单元内力数据，并自动生成“自重”的荷载工况；e)对模型根据实际状况，对单元、边界条件和荷载进行一些必要的编辑后，将主缆上的各节点定义为更新节点组，将塔顶节点和跨中最低点定义为垂点组；f)定义悬索桥分析控制数据后运行。运行过程中需确认是否最终收敛。运行完了后程序会提供平衡单元节点内力数据；g)删除悬索桥分析控制数据，将所有结构、边界条件和荷载都定义为相应的结构组、边界组和荷载组，定义一个一次成桥的施工阶段，在施工阶段对话框中选择“考虑非线性分析/独立模型”，并勾选“包含平衡单元节点内力”；h)运行分析后查看该施工阶段的位移是否接近于0以及一些构件的内力是否与几何刚度初始荷载表格或者平衡单元节点内力表格的数据相同；2、悬索桥相关问题12/45i)各项结果都满足要求后即可进行倒拆施工阶段分析或者成桥状态的各种分析；j)详细计算原理请参考技术资料《用MIDAS做悬索桥分析》。图1.22）建模助手中选择三维和不勾选三维的区别？a)勾选三维就是指按空间双索面来计算悬索桥，需要输入桥面的宽度，输入的桥面系荷载将由两个索面来承担；b)不勾选三维时，程序将给建立单索面的空间模型，不需输入桥面的宽度，输入的桥面系荷载将由单索面来承担。2、悬索桥相关问题13/453）建模助手中主梁和主塔的材料、截面以及重量是如何考虑的？a)因为索单元必须考虑自重，因此建模助手分析中对于主缆和吊杆的自重，程序会自动考虑；b)但在建模助手中主梁和主塔的材料和截面并不介入分析，程序只是根据输入的几何数据，给建立几何模型，以便进行下一步的悬索桥精密分析。即，程序不会根据定义的主梁的材料和截面自动计算自重并参与分析，用户需要根据成桥状态时的桥面系荷载（如，主梁自重、二期恒载等），在建模助手对话框中按线荷载或节点荷载来具体输入；c)之后在进行悬索桥精密分析时，对于主梁的自重则将根据材料的容重以及截面面积来计算，对于二期恒载用户可按梁单元荷载等形式进行定义；d)注意：建模助手中输入的桥面系荷载值须等于悬索桥精密分析时考虑的各荷载工况对于桥面系作用的荷载总和（例如等于按主梁自重计算的线荷载加上二期恒载梁单元线荷载）。4）为什么靠近主塔处的两根吊杆的初始内力比别的吊杆大？a)在建模助手中，对于输入的桥面系荷载（线荷载）是由吊杆来承担的。各吊杆承受的荷载大致是线荷载与吊杆间距的乘积（如果单索面承受荷载的话）；b)在主塔处由于没有吊杆，与主塔处相邻的吊杆需要承受的荷载为线荷载与1.5倍的吊杆间距的乘积，因此会较大；c)如果成桥的结构在主塔与主梁的连接处，主塔对主梁有支承作用，则上述方法求出的主塔处吊杆的初始内力是不合理的；d)此时可以在建模助手中通过勾选“加劲梁端到塔墩中心线的距离”，输入G1和G2的值（吊杆到主塔距离的1/2）来处理。但在进行悬索桥精密分析前，需要用户建立该处的主梁单元，并对主塔和主梁的支承关系进行定义；e)除了方法d)，还可以通过按点荷载的方式输入桥面系荷载的方式来处理（勾选建模助手对话框中“桥面系单位