1、Midas Civil 电算程序培训讲义电算程序培训讲义 案例一：大跨度桥梁临时支架计算案例一：大跨度桥梁临时支架计算中交二航局四分公司中交二航局四分公司安徽芜湖安徽芜湖东南大学东南大学 江苏南京江苏南京20082008年年1111月月1010日日中交二航局四分公司电算培训中交二航局四分公司电算培训大跨度桥梁临时支架的作用大跨度桥梁临时支架的作用n 在大跨度斜拉桥悬臂施工中，临时支架所起的作用与施在大跨度斜拉桥悬臂施工中，临时支架所起的作用与施工组织方式直接相关，主要分以下两种情况：工组织方式直接相关，主要分以下两种情况：n 边跨采用大块梁段吊装或支架上直接组拼，使双悬臂长度较小边跨采用大块梁
2、段吊装或支架上直接组拼，使双悬臂长度较小或没有双悬臂施工。或没有双悬臂施工。n 主跨为主跨为1088米的苏通大桥的边跨采用临时搁置墩进行大节段钢米的苏通大桥的边跨采用临时搁置墩进行大节段钢箱安装，使双悬臂减小到箱安装，使双悬臂减小到150米左右，并进行了边跨合龙米左右，并进行了边跨合龙。197m北侧南侧103m100m100m128m341.9m主1(8)主2(7)主3(6)主4(5)临时墩 提供梁提供梁段安装段安装平台平台苏通大桥苏通大桥2大跨度桥梁临时支架的作用大跨度桥梁临时支架的作用n 对于大跨度斜拉桥，当双悬臂达到一定长度，如果出现落梁、地震对于大跨度斜拉桥，当双悬臂达到一定长度，如果
3、出现落梁、地震及不对称横桥强风等荷载时，由于悬臂较大，将对塔、梁产生巨大及不对称横桥强风等荷载时，由于悬臂较大，将对塔、梁产生巨大的倾覆力矩，塔梁容易受损，在施工控制中需要在边跨（或中跨）的倾覆力矩，塔梁容易受损，在施工控制中需要在边跨（或中跨）不影响通航范围内的适当位置设置安全措施不影响通航范围内的适当位置设置安全措施临时支架，当主梁架临时支架，当主梁架设到此位置时，将主梁与临时墩进行竖向和横向的锚固。设到此位置时，将主梁与临时墩进行竖向和横向的锚固。提供梁提供梁段安装段安装平台平台 提高悬提高悬臂施工臂施工稳定性稳定性南京长江三桥南京长江三桥3上海长江大桥临时支架上海长江大桥临时支架mid
4、as实例实例n 1.1.工程概况工程概况n 2.2.模型建立模型建立n 材料属性材料属性n 截面特性截面特性n 节点与单元节点与单元n 边界条件边界条件n 3.3.静力荷载工况分析静力荷载工况分析n 4.4.屈曲分析屈曲分析n 5.5.结果查看及验算结果查看及验算n 支架强度及刚度验算支架强度及刚度验算 n 支架整体及构件稳定验算支架整体及构件稳定验算n 连接件强度验算连接件强度验算4工工 程程 概概 况况n 上海长江大桥主桥工程支架系统主要有上海长江大桥主桥工程支架系统主要有0#0#块支架、临时墩块支架、临时墩支架、辅助墩支架以及边墩支架。支架、辅助墩支架以及边墩支架。n 以下以边墩支架为例
5、建立以下以边墩支架为例建立midasmidas整体模型。整体模型。231-1边墩支架边墩支架5工工 程程 概概 况况n 边墩模型如右所示边墩模型如右所示n 支架多由钢管焊接而成，在模支架多由钢管焊接而成，在模型中可以采用梁单元模拟。型中可以采用梁单元模拟。n 支架通过预埋件与桥墩连接，支架通过预埋件与桥墩连接，在模型中将其模拟成固定边界在模型中将其模拟成固定边界条件。条件。n 支架由立柱、横向联系梁、附支架由立柱、横向联系梁、附墙梁、剪刀撑以及轨道梁组成墙梁、剪刀撑以及轨道梁组成（位置如右所示），该桥边墩（位置如右所示），该桥边墩支架所有组成部分均采用支架所有组成部分均采用Q235Q235钢材
6、钢材n 支架高约支架高约44m44m，宽约，宽约32m32m，具体，具体尺寸见施工图。尺寸见施工图。立柱立柱横向联系梁横向联系梁附墙梁附墙梁剪刀撑剪刀撑轨道梁轨道梁6工工 程程 概概 况况n 模型荷载模型荷载n 为简化考虑，模型仅考虑自重及支架顶梁段重量。为简化考虑，模型仅考虑自重及支架顶梁段重量。n 虽然支架属于临时结构，但需要保证其具有一定的安全性及适用性，支虽然支架属于临时结构，但需要保证其具有一定的安全性及适用性，支架需要验算的内容包括以下几个方面：架需要验算的内容包括以下几个方面：n 支架强度及刚度验算支架强度及刚度验算 n 支架整体及构件稳定验算支架整体及构件稳定验算n 连接件强度
7、验算连接件强度验算n 验算限值的取用验算限值的取用n 强度要求：参考强度要求：参考公路桥涵钢结构及木结构设计规范公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86），轴向容许应力取，轴向容许应力取140Mpa，弯曲容许应力取，弯曲容许应力取145Mpa。n 刚度要求：支架受载后挠曲的杆件，其弹性挠度为相应结构跨度的刚度要求：支架受载后挠曲的杆件，其弹性挠度为相应结构跨度的1400，见，见公路桥涵施工技术规范公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）7模模 型型 建建 立立n 输入材料属性输入材料属性n 路径：模型路径：模型材料和截面材料和截面特性特性材料材料n 在设计类型中选择钢材在设计类
8、型中选择钢材n 在钢材中选择规范，并在在钢材中选择规范，并在数据库中选择钢材类型。数据库中选择钢材类型。n GB03GB03代表钢结构设计代表钢结构设计规范规范 GB 50017-2003 GB 50017-2003 n 该模型中选择钢材为该模型中选择钢材为Q235Q235128模模 型型 建建 立立n 输入截面特性输入截面特性n 路径：模型路径：模型材料和截面材料和截面特性特性截面。截面。n 截面数据输入框中有多种截面数据输入框中有多种输入方式，这里采用数据输入方式，这里采用数据库库/用户。用户。n 采用用户输入方式，这里采用用户输入方式，这里输入支架立柱截面，依次输入支架立柱截面，依次方法
9、再定义其他截面。方法再定义其他截面。数据库数据库/用户用户选择框选择框1239模模 型型 建建 立立n 节点及单元的建立节点及单元的建立n 在单元和节点建立之前，先要明确一下在单元和节点建立之前，先要明确一下midasmidas中的坐标系规定中的坐标系规定MidasMidas常用坐标系常用坐标系整体坐标系整体坐标系单元坐标系单元坐标系ji坐标系方向满足右手定则坐标系方向满足右手定则10模模 型型 建建 立立n 节点及单元的建立节点及单元的建立n 路径：模型路径：模型节点（单元）节点（单元）建建立。立。节点坐标节点坐标输入输入 选择材料及选择材料及截面截面 由已建节点由已建节点连接单元连接单元1
10、2311模模 型型 建建 立立n 节点及单元的建立节点及单元的建立n 最初只需关键节点最初只需关键节点与单元，然后细分与单元，然后细分单元，细分单元可单元，细分单元可以提高计算精度。以提高计算精度。n 但注意单元过细将但注意单元过细将增加不必要的计算增加不必要的计算量量，该模型单元长，该模型单元长度在度在1 12m2m。n 单元细分路径：单元细分路径：模型模型单元单元分割分割选择单元类型选择单元类型1选择分割方式选择分割方式212模模 型型 建建 立立n 边界条件的建立边界条件的建立n 路径：模型路径：模型边界条边界条件件 一般支承一般支承n 该模型边界条件如右该模型边界条件如右所示所示 选择
11、需要约束选择需要约束的自由度的自由度13静静 荷荷 载载 工工 况况 分分 析析n 该模型荷载考虑自重和支架顶部梁段重量该模型荷载考虑自重和支架顶部梁段重量n 输入荷载之前，需要先定义静荷载工况，输入荷载之前，需要先定义静荷载工况，n 路径：荷载路径：荷载静荷载工况静荷载工况n midasmidas中提供了多种荷载类型，具体区别参见帮助中提供了多种荷载类型，具体区别参见帮助 点击添加静点击添加静荷载工况荷载工况14静静 荷荷 载载 工工 况况 分分 析析n 荷载定义荷载定义n 路径：荷载路径：荷载自重自重n 模型自重程序会自动模型自重程序会自动通过截面及材料容重通过截面及材料容重计算，只需添加
12、自重计算，只需添加自重作用方向作用方向n 支架顶部梁段重量，支架顶部梁段重量，可以采用节点荷载定可以采用节点荷载定义义n 注意：为了方便定注意：为了方便定义节点荷载，在节点义节点荷载，在节点建立阶段需要在荷载建立阶段需要在荷载作用位置建立节点作用位置建立节点 自重作用方向自重作用方向 输入荷载量值输入荷载量值 选择荷载工选择荷载工况名称况名称15屈屈 曲曲 分分 析析 n 对结构进行屈曲分析对结构进行屈曲分析n 路径：分析屈曲分析控制路径：分析屈曲分析控制n 不同屈曲模态对应不同屈曲模不同屈曲模态对应不同屈曲模态特征值，一般第态特征值，一般第1 1阶屈曲模态阶屈曲模态特征值最小，控制结构整体稳
13、特征值最小，控制结构整体稳定性定性n 屈曲荷载一般将自重设置成常屈曲荷载一般将自重设置成常量量n 进行模型计算进行模型计算n 路径：路径：分析分析运行分析运行分析 输入分析屈输入分析屈曲模态数曲模态数 1 输入分析荷输入分析荷载组合载组合 216结结 果果 查查 看看 及及 分分 析析n 在对结构进行验算前，需要先定义荷载组合在对结构进行验算前，需要先定义荷载组合 ，该模型组，该模型组合简单采用自重支架顶部梁段合简单采用自重支架顶部梁段 输入荷载组合名输入荷载组合名称及类型称及类型 1给荷载组合添加荷载给荷载组合添加荷载工况及组合系数工况及组合系数2在这里还可以依据相应规范在这里还可以依据相应
14、规范自动生成荷载组合自动生成荷载组合17结结 果果 查查 看看 及及 分分 析析n 查看应力路径：结果查看应力路径：结果应力应力梁单元应力图梁单元应力图1 选择荷载选择荷载组合组合2 查看组合查看组合应力（轴应力（轴力弯矩）力弯矩）最大值最大值 最大拉压应力都最大拉压应力都发生支架与桥墩发生支架与桥墩连接处，最大拉连接处，最大拉应力应力130.6Mpa，最大压应力为最大压应力为93.4Mpa,小于规小于规范规定的容许应范规定的容许应力（力（145Mpa，因为单纯弯矩产因为单纯弯矩产生应力大于轴向生应力大于轴向力）力）18结结 果果 查查 看看 及及 分分 析析n 查看位移路径：结果查看位移路径
15、：结果位移位移位移形状位移形状1 选择荷载组合选择荷载组合2 查看位移查看位移 横梁处最大位横梁处最大位移为移为11mm，小，小于规范规定的于规范规定的55.4mm（L/400，对应，对应L22.15m）19结结 果果 查查 看看 及及 分分 析析n 查看整体稳定路径：结果查看整体稳定路径：结果屈曲模态屈曲模态n 整体稳定验算：屈曲分析的整体稳定验算：屈曲分析的1 1到到5 5阶失阶失稳临界荷载系数分别为：稳临界荷载系数分别为：97.197.1、98.1398.13、102.7102.7、103.1103.1、106.1106.1。n 其一阶失稳模态如左所示。其一阶失稳模态如左所示。20结结
16、果果 查查 看看 及及 分分 析析n 构件稳定性及连接件强度构件稳定性及连接件强度验算可以通过提取对应内验算可以通过提取对应内力，结合规范进行计算，力，结合规范进行计算，这里不再详述计算过程。这里不再详述计算过程。n 内力查看：结果内力查看：结果内力内力梁单元内力图梁单元内力图n 支架弯矩图如右所示支架弯矩图如右所示 注意：内力是基于单元局注意：内力是基于单元局部坐标系而非整体坐标系部坐标系而非整体坐标系1 选择荷载组合选择荷载组合 选择显示内力选择显示内力221结结 果果 查查 看看 及及 分分 析析n 可以以将计算结果以文本的形式输出（路径：结果可以以将计算结果以文本的形式输出（路径：结果输出文本结果）输出文本结果）选择已定选择已定义的荷义的荷载组合载组合点击设定梁单元点击设定梁单元输出结果输出结果 点击后面块体点击后面块体设定位移、反设定位移、反力输出结果力输出结果22Thank you!23有问题吗有问题吗?24
