MidasCivil電算程序培訓(xùn)講義案例一：大跨度橋梁臨時支架計(jì)算,中交二航局四分公司安徽蕪湖東南大學(xué)江蘇南京2008年11月10日,中交二航局四分公司電算培訓(xùn),大跨度橋梁臨時支架的作用,在大跨度斜拉橋懸臂施工中，臨時支架所起的作用與施工組織方式直接相關(guān)，主要分以下兩種情況：邊跨采用大塊梁段吊裝或支架上直接組拼，使雙懸臂長度較小或沒有雙懸臂施工。主跨為1088米的蘇通大橋的邊跨采用臨時擱置墩進(jìn)行大節(jié)段鋼箱安裝，使雙懸臂減小到150米左右，并進(jìn)行了邊跨合龍。,提供梁段安裝平臺,蘇通大橋,2,大跨度橋梁臨時支架的作用,對于大跨度斜拉橋，當(dāng)雙懸臂達(dá)到一定長度，如果出現(xiàn)落梁、地震及不對稱橫橋強(qiáng)風(fēng)等荷載時，由于懸臂較大，將對塔、梁產(chǎn)生巨大的傾覆力矩，塔梁容易受損，在施工控制中需要在邊跨（或中跨）不影響通航范圍內(nèi)的適當(dāng)位置設(shè)置安全措施臨時支架，當(dāng)主梁架設(shè)到此位置時，將主梁與臨時墩進(jìn)行豎向和橫向的錨固。,提供梁段安裝平臺,提高懸臂施工穩(wěn)定性,南京長江三橋,3,上海長江大橋臨時支架midas實(shí)例,1.工程概況2.模型建立材料屬性截面特性節(jié)點(diǎn)與單元邊界條件3.靜力荷載工況分析4.屈曲分析5.結(jié)果查看及驗(yàn)算支架強(qiáng)度及剛度驗(yàn)算支架整體及構(gòu)件穩(wěn)定驗(yàn)算連接件強(qiáng)度驗(yàn)算,4,工程概況,上海長江大橋主橋工程支架系統(tǒng)主要有0#塊支架、臨時墩支架、輔助墩支架以及邊墩支架。以下以邊墩支架為例建立midas整體模型。,邊墩支架,5,工程概況,邊墩模型如右所示支架多由鋼管焊接而成，在模型中可以采用梁單元模擬。支架通過預(yù)埋件與橋墩連接，在模型中將其模擬成固定邊界條件。支架由立柱、橫向聯(lián)系梁、附墻梁、剪刀撐以及軌道梁組成（位置如右所示），該橋邊墩支架所有組成部分均采用Q235鋼材支架高約44m，寬約32m，具體尺寸見施工圖。,立柱,橫向聯(lián)系梁,附墻梁,剪刀撐,軌道梁,6,工程概況,模型荷載為簡化考慮，模型僅考慮自重及支架頂梁段重量。雖然支架屬于臨時結(jié)構(gòu)，但需要保證其具有一定的安全性及適用性，支架需要驗(yàn)算的內(nèi)容包括以下幾個方面：支架強(qiáng)度及剛度驗(yàn)算支架整體及構(gòu)件穩(wěn)定驗(yàn)算連接件強(qiáng)度驗(yàn)算驗(yàn)算限值的取用強(qiáng)度要求：參考公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ025-86），軸向容許應(yīng)力取140Mpa，彎曲容許應(yīng)力取145Mpa。剛度要求：支架受載后撓曲的桿件，其彈性撓度為相應(yīng)結(jié)構(gòu)跨度的1400，見公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ041-2000）,7,模型建立,輸入材料屬性路徑：模型材料和截面特性材料在設(shè)計(jì)類型中選擇鋼材在鋼材中選擇規(guī)范，并在數(shù)據(jù)庫中選擇鋼材類型。GB03代表鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003該模型中選擇鋼材為Q235,1,2,8,模型建立,輸入截面特性路徑：模型材料和截面特性截面。截面數(shù)據(jù)輸入框中有多種輸入方式，這里采用數(shù)據(jù)庫/用戶。采用用戶輸入方式，這里輸入支架立柱截面，依次方法再定義其他截面。,數(shù)據(jù)庫/用戶選擇框,1,2,3,9,模型建立,節(jié)點(diǎn)及單元的建立在單元和節(jié)點(diǎn)建立之前，先要明確一下midas中的坐標(biāo)系規(guī)定,Midas常用坐標(biāo)系,整體坐標(biāo)系,單元坐標(biāo)系,j,i,坐標(biāo)系方向滿足右手定則,10,模型建立,節(jié)點(diǎn)及單元的建立路徑：模型節(jié)點(diǎn)（單元）建立。,節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)輸入,選擇材料及截面,由已建節(jié)點(diǎn)連接單元,1,2,3,11,模型建立,節(jié)點(diǎn)及單元的建立最初只需關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)與單元，然后細(xì)分單元，細(xì)分單元可以提高計(jì)算精度。但注意單元過細(xì)將增加不必要的計(jì)算量，該模型單元長度在12m。單元細(xì)分路徑：模型單元分割,選擇單元類型,1,選擇分割方式,2,12,模型建立,邊界條件的建立路徑：模型邊界條件一般支承該模型邊界條件如右所示,選擇需要約束的自由度,13,靜荷載工況分析,該模型荷載考慮自重和支架頂部梁段重量輸入荷載之前，需要先定義靜荷載工況，路徑：荷載靜荷載工況midas中提供了多種荷載類型，具體區(qū)別參見幫助,點(diǎn)擊添加靜荷載工況,14,靜荷載工況分析,荷載定義路徑：荷載自重模型自重程序會自動通過截面及材料容重計(jì)算，只需添加自重作用方向支架頂部梁段重量，可以采用節(jié)點(diǎn)荷載定義注意：為了方便定義節(jié)點(diǎn)荷載，在節(jié)點(diǎn)建立階段需要在荷載作用位置建立節(jié)點(diǎn),自重作用方向,輸入荷載量值,選擇荷載工況名稱,15,屈曲分析,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行屈曲分析路徑：分析屈曲分析控制不同屈曲模態(tài)對應(yīng)不同屈曲模態(tài)特征值，一般第1階屈曲模態(tài)特征值最小，控制結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性屈曲荷載一般將自重設(shè)置成常量進(jìn)行模型計(jì)算路徑：分析運(yùn)行分析,輸入分析屈曲模態(tài)數(shù),1,輸入分析荷載組合,2,16,結(jié)果查看及分析,在對結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算前，需要先定義荷載組合，該模型組合簡單采用自重支架頂部梁段,輸入荷載組合名稱及類型,1,給荷載組合添加荷載工況及組合系數(shù),2,在這里還可以依據(jù)相應(yīng)規(guī)范自動生成荷載組合,17,結(jié)果查看及分析,查看應(yīng)力路徑：結(jié)果應(yīng)力梁單元應(yīng)力圖,1,選擇荷載組合,2,查看組合應(yīng)力（軸力彎矩）最大值,最大拉壓應(yīng)力都發(fā)生支架與橋墩連接處，最大拉應(yīng)力130.6Mpa，最大壓應(yīng)力為93.4Mpa,小于規(guī)范規(guī)定的容許應(yīng)力（145Mpa，因?yàn)閱渭儚澗禺a(chǎn)生應(yīng)力大于軸向力）,18,結(jié)果查看及分析,查看位移路徑：結(jié)果位移位移形狀,1,選擇荷載組合,2,查看位移,橫梁處最大位移為11mm，小于規(guī)范規(guī)定的55.4mm（L/400，對應(yīng)L22.15m）,19,結(jié)果查看及分析,查看整體穩(wěn)定路徑：結(jié)果屈曲模態(tài)整體穩(wěn)定驗(yàn)算：屈曲分析的1到5階失穩(wěn)臨界荷載系數(shù)分別為：97.1、98.13、102.7、103.1、106.1。其一階失穩(wěn)模態(tài)如左所示。,20,結(jié)果查看及分析,構(gòu)件穩(wěn)定性及連接件強(qiáng)度驗(yàn)算可以通過提取對應(yīng)內(nèi)力，結(jié)合規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，這里不再詳述計(jì)算過程。內(nèi)力查看：結(jié)果內(nèi)力梁單元內(nèi)力圖支架彎矩圖如右所示注意：內(nèi)力是基于單元局部坐標(biāo)系而非整體坐標(biāo)系,