梁格法建模助手处理弯箱梁

“老朱陪您学Civil”——应用梁格法建模助手解决弯箱梁空间分析问题目录一、简述剪力-柔性梁格理论二、演示应用midasCivil建模助手进行预应力混凝土弯箱梁的建模过程三、单梁模型与梁格模型的结果比较一简述剪力-柔性梁格理论桥梁上部结构梁式上部结构梁板式上部结构分格式上部结构板式上部结构剪力-柔性梁格分析梁格分析梁格分析连续梁分析1.桥梁上部结构的类别及分析方法一简述剪力-柔性梁格理论2.梁格法的基本原理当原型实际结构和对应的等效梁格承受相同的荷载时，两者的挠曲将是恒等的，并且每一梁格内的弯矩、剪力和扭矩等于该梁格所代表的实际结构部分的内力。由于实际结构和梁格体系在结构特性上的差异，这种等效只是近似的，但对一般的设计，梁格法的计算精度是足够的。一简述剪力-柔性梁格理论3.单梁、梁格、实体模型支座反力结果比较比较结果：与实体模型结果相比较，可得出在自重荷载作用下，单梁模型计算的多支座反力结果失真，而梁格模型结果较合理。02000支座1支座2支座3支座4支座5支座6梁格模型（kN）02000支座1支座2支座3支座4支座5支座6实体模型（kN）02000支座1支座2支座3支座4支座5支座6单梁模型（kN）一简述剪力-柔性梁格理论纵向弯曲横向弯曲扭转扭转变形图例弯曲𝜎𝑧=𝑀𝐼=𝐸𝑅𝓲t=(𝒉′𝟐𝒅′+𝒉𝟐𝒅)=𝒉𝟐𝒅′𝒅𝒅′+𝒅剪切𝜏=𝑆𝑀𝐴𝑧𝐼扭转𝒄=2(𝒉′𝟐𝒅′+𝒉𝟐𝒅)=2𝒉𝟐𝒅′𝒅𝒅′+𝒅𝑎𝑠=(𝑑′3+𝑑′′3)𝑙2𝑑𝑤3𝑙𝑑𝑤3𝑙+𝑑′3+𝑑′′3ℎ𝐸𝐺4.剪力-柔性梁格作用状态一简述剪力-柔性梁格理论抗弯（抗弯刚度I）抗剪（剪切面积𝒂𝒔）扭转（抗扭常数c）纵梁相对整体截面的I腹板剪切面积𝒄=2(𝒉′𝟐𝒅′+𝒉𝟐𝒅)=2𝒉𝟐𝒅′𝒅𝒅′+𝒅横梁𝓲t=(𝒉′𝟐𝒅′+𝒉𝟐𝒅)=𝒉𝟐𝒅′𝒅𝒅′+𝒅𝒄=2(𝒉′𝟐𝒅′+𝒉𝟐𝒅)=2𝒉𝟐𝒅′𝒅𝒅′+𝒅𝑎𝑠=(𝑑′3+𝑑′′3)𝑙2𝑑𝑤3𝑙𝑑𝑤3𝑙+𝑑′3+𝑑′′3ℎ𝐸𝐺5.纵横梁相关系数一简述剪力-柔性梁格理论6.虚拟边构件及横向构件刚度𝑰𝟏=𝑰𝟓=bd′𝟑𝟏𝟐𝑪𝟏=𝑪𝟓=𝒃𝒅′𝟑𝟔𝑨𝑺𝟏=𝑨𝑺𝟓=𝒃𝒅′“虚拟”边构件纵梁为悬臂截面特性的一半：“虚拟”边构件横梁的截面特性按悬臂板平均厚度计算(每米宽):𝒊𝟏𝟐=d𝟑𝟏𝟐𝒄𝟏𝟐=𝒅𝟑𝟔𝒂𝑺𝟏=𝒅一简述剪力-柔性梁格理论7.汉勃利的《桥梁上部构造性能》经典例题1一简述剪力-柔性梁格理论7.汉勃利的《桥梁上部构造性能》经典例题2一简述剪力-柔性梁格理论7.汉勃利的《桥梁上部构造性能》经典例题3二演示应用梁格法建模助手的建模过程1.结构概况本桥为(22.97+35+22.97)m三跨预应力混凝土连续梁桥。主梁为单箱2室结构，梁宽9.25m.桥梁采用满堂施工、一次落架。通过本例题重点介绍midasCivil软件的梁格法建模助手功能以及结合规范进行PSC设计。桥梁三维几何模型图二演示应用梁格法建模助手的建模过程梁格法建模“烦”点1.单元数量成倍增加，由只考虑纵梁扩展为考虑纵梁及横梁单元。3.预应力钢束的数量成倍增加。调束的工作量增大，但是可以纵横梁钢束同时考虑2.截面特性不再简单的通过截面形状确定，需要考虑等效刚度问题。二演示应用梁格法建模助手的建模过程横向构件布置斜交：1.小角度箱梁2.钢筋斜向布置正交：1.符合实际的受力情况2.横梁及隔板仍然根据实际情况设置。二演示应用梁格法建模助手的建模过程切向固定支座纵向固定支座位置二演示应用梁格法建模助手的建模过程在与固定支座的连线上固定支座纵向固定支座位置二演示应用梁格法建模助手的建模过程正确输入支座的约束方向RXRZRXRZRZRZRYRZRZRYRZRZRYRZ1.确定固定支座位置2.释放固定支座同排其它支座Y向约束3.释放固定支座同列其它墩支座X向约束3.释放固定支座同列其它墩支座X向约束3.释放固定支座同列其它墩支座X向约束仅约束Z方向仅约束Z方向仅约束Z方向二演示应用梁格法建模助手的建模过程跨度选项卡二演示应用梁格法建模助手的建模过程截面分配通过选择参考线方便快速的输入各跨的截面变化情况。二演示应用梁格法建模助手的建模过程定义活载及特征值计算三单梁模型与梁格模型的结果比较梁格模型与单梁模型结果比较(恒载反力)曲线外侧0号台1号墩2号墩3号台梁格87038783878871单梁94439953979937差值/梁格-8%-3%-3%-7%曲线内侧0号台1号墩2号墩3号台梁格1173399439941172单梁1105389938921111差值/梁格6%2%3%5%010002000300040000号台1号墩2号墩3号台梁格单梁050010001500200025003000350040004500500055000号台1号墩2号墩3号台梁格单梁差值/梁格三单梁模型与梁格模型的结果比较梁格模型与单梁模型结果比较(恒载+max活载)02000400060000号台1号墩2号墩3号台梁格单梁差值/梁格02000400060000号台1号墩2号墩3号台梁格单梁差值/梁格曲线内侧0号台1号墩2号墩3号台梁格2009518051802001单梁1862496449581867差值/梁格8%4%4%7%曲线外侧0号台1号墩2号墩3号台梁格1655506350461650单梁1632504150401632差值/梁格-1.4%-0.4%-0.1%-1.1%三单梁模型与梁格模型的结果比较梁格模型与单梁模型结果比较(恒载+min活载)010002000300040000号台1号墩2号墩3号台梁格单梁差值/梁格010002000300040000号台1号墩2号墩3号台梁格单梁差值/梁格曲线外侧0号台1号墩2号墩3号台梁格81539163902806单梁73837993799740差值/梁格-9%-3%-3%-8%曲线内侧0号台1号墩2号墩3号台梁格1021392039201022单梁95338213813963差值/梁格7%3%3%6%三单梁模型与梁格模型的结果比较梁格模型与单梁模型结果比较（恒载产生弯矩）-10000.0-5000.00.05000.010000.00.01.83.75.57.39.111.012.814.616.418.320.121.923.725.627.429.231.032.934.736.538.340.242.043.845.647.549.351.152.954.856.658.460.262.163.965.767.669.471.273.074.976.778.580.3单梁腹板平均梁格内侧腹板梁格中腹板梁格外侧腹板1.单梁结果为总效应均分到三个腹板。2.中腹板效应相对边腹板大。3.单梁结果位于中腹板及边腹板之间。一简述剪力-柔性梁格理论纵梁、横梁抗扭刚度𝒄=2(𝒉′𝟐𝒅′+𝒉𝟐𝒅)=2𝒉𝟐𝒅′𝒅𝒅′+𝒅T=-CG𝑑𝜙𝑑𝑥一简述剪力-柔性梁格理论横向梁格抗弯抗扭刚度𝓲t=(𝒉′𝟐𝒅′+𝒉𝟐𝒅)=𝒉𝟐𝒅′𝒅𝒅′+𝒅𝒄=2𝓲t=2𝒉𝟐𝒅′𝒅𝒅′+𝒅一简述剪力-柔性梁格理论扭转变形剪切变形格室畸变𝑠=(𝑑′3+𝑑′′3)𝑙2𝑑𝑤3𝑙𝑑𝑤3𝑙+𝑑′3+𝑑′′3ℎ𝐸𝜔𝑠𝑠=𝑎𝑠𝐺𝜔𝑆𝑙𝑎𝑠=(𝑑′3+𝑑′′3)𝑙2𝑑𝑤3𝑙𝑑𝑤3𝑙+𝑑′3+𝑑′′3ℎ𝐸𝐺一简述剪力-柔性梁格理论扭转变形承受扭转变形的平面框架斜腹板箱梁s=𝑅𝜔𝑠𝑠=𝑎𝑠𝐺𝜔𝑆𝑙𝑎𝑠=𝑅𝑙𝐺一简述剪力-柔性梁格理论纵梁等效抗弯刚度计算原则分割总体截面的常用方法强制移轴：分割原则：各纵梁中性轴与上部结构中性轴基本重合。基于腹板的划分方式基于顶底板的划分方式计算恰当的分割位置