midas斜拉橋建模要點(diǎn)

1、斜拉橋成橋階段和正裝施工階段分析概要1橋梁基本數(shù)據(jù)2荷載2設(shè)定建模環(huán)境3定義材料和截面特性值 4成橋階段分析6建立模型7建立加勁梁模型8建立主塔9建立拉索11建立主塔支座12輸入邊界條件13索初拉力計(jì)算14定義荷載工況18輸入荷載19運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析24建立荷載組合24計(jì)算未知荷載系數(shù)25查看成橋階段分析結(jié)果29查看變形形狀29正裝施工階段分析30正裝施工階段分析34正裝施工階段分析34正裝分析模型36定義施工階段38定義結(jié)構(gòu)組41定義邊界組48定義荷載組53定義施工階段59施工階段分析控制數(shù)據(jù) 64運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析65查看施工階段分析結(jié)果66查看變形形狀66查看彎矩67查看軸力68查看計(jì)算未閉合配合

2、力時(shí)使用的節(jié)點(diǎn)位移和內(nèi)力值 69成橋階段分析和正裝分析結(jié)果比較 70斜拉橋成橋階段與正裝施工階段分析概要斜拉橋是塔、拉索和加勁梁三種基本結(jié)構(gòu)組成的纜索承重結(jié)構(gòu)體系，橋形美觀， 且根據(jù)所選的索塔形式以及拉索的布置能夠形成多種多樣的結(jié)構(gòu)形式，容易與周邊環(huán) 境融合，是符合環(huán)境設(shè)計(jì)理念的橋梁形式之一。為了決定安裝拉索時(shí)的控制張拉力，首先要決定在成橋階段恒載作用下的初始平 衡狀態(tài)，然后再按施工順序進(jìn)行施工階段分析。一般進(jìn)行斜拉橋分析時(shí)首先通過倒拆分析計(jì)算初張拉力，然后進(jìn)行正裝施工階段 分析。在本例題將介紹建立斜拉橋模型的方法、計(jì)算拉索初拉力的方法、施工階段分 析方法、采用未閉合配合力功能只利用成橋階段分

3、析張力進(jìn)行正裝分析的方法。本例 題中的橋梁模型為三跨連續(xù)斜拉橋（如圖 1）,主跨110m邊跨跨經(jīng)為40mo橋梁基本數(shù)據(jù)為了說明斜拉橋分析步驟，本例題采用了較簡單的分析模型，可能與實(shí)際橋梁設(shè) 計(jì)內(nèi)容有所差異。本例題橋梁的基本數(shù)據(jù)如下。橋梁形式三跨連續(xù)斜拉橋橋梁跨經(jīng)40.0 m + 110.0 m + 40.0 m = 190.0 m橋梁高度主塔下部：20m ,主塔上部：40m圖2.立面圖荷載使用 MIDAS/Civil 軟件內(nèi)含的優(yōu)化法則 計(jì)算出索初拉力。分類荷載類型荷載值自重自重程序內(nèi)部自動(dòng)計(jì)算索初拉力初拉力荷載滿足成橋階段初始平衡狀態(tài)的索初拉力掛籃荷載節(jié)點(diǎn)荷載80 tonf支座強(qiáng)制位移強(qiáng)制位

4、移10 cm設(shè)定建模環(huán)境為了做斜拉橋成橋階段分析首先打開新項(xiàng)目“ cable stayed ”為名保存文件，開 始建立模型。單位體系設(shè)置為“ m”和“ tonf ”。該單位體系可以根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)類型隨時(shí)隨意 更換。文件/ 口新項(xiàng)目文件 / H 保存(cable stayed)工具/單位體系長度 > m ；力tonf :送靜中 由tl圖罌 flfi >l：i此景3 3所如 曲I驛,計(jì) 近宴 西卬0口國國電國由與 國“%4內(nèi)磔 取注學(xué)泣中II號(hào)豆昌11二I I I國4%掂。,白姑奧 1J遺計(jì) 由理通M幅界工作|同3構(gòu)"1在陰訐境也， 3 9 ns S k w.nwft Z f

5、e； Jfi應(yīng)牙與立鹿 -代叫強(qiáng)潮同嗝 豐勒雅劭itt用-T支座曬畀祈歌得 t * 第二帔五口拓克事 3 B：' i：it*iras 國卷相性身忖的暮圖3.設(shè)定建模環(huán)境及單位體系斜拉橋成橋階段與正裝施工階段分析定義材料和截面特性值在材料和截面對話框中輸入加勁梁、主塔下部、主塔上部、拉索的材料特性值。 選擇材料表單點(diǎn)擊按鈕。模型/材料和截面特性/國I材料名稱（加勁梁）設(shè)計(jì)類型 > 用戶定義彈性模量（2.1e7）; 泊松比（0.3）定義多種材料時(shí)，使用上吧按鈕會(huì)更容重（7.85）.方便一些。按上述方法參照表1輸入主塔下部、主塔上部、拉索的材料特性值。表1.材料特性值號(hào)項(xiàng)目彈性模量(t

6、onf/m 2)泊松比容重(tonf/m 3)1加勁梁2.1 x 1070.37.852主塔下部2.5 x 1060.172.53主塔上部2.1 x 1070.37.854拉索1.57 X1070.37.85圖4.定義材料特性值斜拉橋成橋階段與正裝施工階段分析輸入加勁梁、主塔下部、主塔上部、拉索的截面特性值。在材料和截面特性對話 框的截面表單選擇按鈕。模型/材料和截面特性/ 1 截面 數(shù)值表單截面號(hào)（1）;名稱（加勁梁） 截面形狀 實(shí)腹長方形截面截面特性值 面積（0.8）.按上述方法參照表2輸入加勁梁、主塔下部、主塔上部、拉索的截面特性值。表2.截面特性值號(hào)項(xiàng)目截面形狀面積(m2)Ixx (m

7、4)Iyy (m4)Izz(m4)1加勁梁實(shí)腹長方形0.815.01.015.02主塔下部實(shí)腹長方形50.01000.0500.0500.03主塔上部實(shí)腹長方形0.35.05.05.04拉索實(shí)腹圓形0.0050.00.00.0圖5.定義截面特性值對話框斜拉橋成橋階段與正裝施工階段分析成橋階段分析建立好成橋階段模型后計(jì)算自重和二期荷載引起的索初拉力。然后利用拉索初拉力進(jìn)行成橋階段初始平衡狀態(tài)分析。首先建立斜拉橋的成橋階段二維模型，利用包含索力優(yōu)化功能的未知荷載系數(shù)功能計(jì)算拉索初拉力。斜拉橋成橋階段模型參見圖 6。防IMS/CiKl V 肥上 £and Settiikfffihanjin

8、aaniliiTEAFcaJblle stayed forvard*由口 1帕閥|南文件的淵fl如式圖。1Ufel荀款。牙折如注果如母討如疊口皿工出陽用.|目| X圖6.斜拉橋成橋階段模型建立模型首先建立成橋階段分析模型，待成橋階段分析結(jié)束后另存為其它名稱做施工階段 分析。建立斜拉橋成橋階段模型的詳細(xì)步驟如下。1 .建立加勁梁模型2 .建立主塔模型3 .建立拉索模型4 .生成主塔上的支座5 .輸入邊界條件6 .拉索初拉力計(jì)算：利用未知荷載系數(shù)功能7 .輸入荷載工況以及荷載8 .運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析9 .計(jì)算位置荷載系數(shù)斜拉橋成橋階段與正裝施工階段分析建立加勁梁模型首先用建立節(jié)點(diǎn)功能建立節(jié)點(diǎn)后使用劇擴(kuò)展

9、單元功能生成910+25 +910m）梁單元模型。魚正面，捕捉節(jié)點(diǎn)（開，竽捕捉點(diǎn)柵格（開） 回自動(dòng)對齊（開，節(jié)點(diǎn)號(hào)（開）模型/節(jié)點(diǎn)/ 建立節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)（-95, 0, 0 ）模型/單元/倒擴(kuò)展單元幽全選擴(kuò)展類型 節(jié)點(diǎn)線單元單元屬性 單元類型 梁單元材料1 :加勁梁 ；截面1 :加勁梁生成類型 復(fù)制和移動(dòng)復(fù)制和移動(dòng) 任意間距； 方向*間距 910, 25, 910 .吩TMWViPid 7 6. fl. ? - erVDarinHBf r xarl 逅尸小加 / nmt 4型TEVP'lZ/囹.R =樹星胃 口酶文件HJ卿190耀用由It 3 沿所電I tfrffi'S：'設(shè)

10、計(jì) 國近曲 調(diào)陰 XR dF=lI： 1K的用I£?4 Q 1*a 111理屋|jg無甌工|合. L w A曲0心/ K 9 * 4 ft節(jié)點(diǎn)單元£SM：淖Jlfl菽民三I3LQ-工士國巴由與與國加 一為迎 7-於中*中 ”呂 國盟M口獷一凝I節(jié)荒豆揖單元HIKS n L，r isw：-j愁iBl:甌范MUI 3| JxSMT '：.VI生隹帝直國量1鋤S動(dòng) MH r KK邕拙好助胃曲'1YX方向r r r r 1 r出方向同旺 MBD.2iS.»iO 4,舊.、i. 湖ms-nIiJI,巴 二 一.卜“，,，：）丁建立主塔在主塔下部利用 建立節(jié)點(diǎn)

11、功能建立節(jié)點(diǎn)后，利用 圖擴(kuò)展功能建立10m + 5m勺主塔下部梁單元。模型/節(jié)點(diǎn)/ 融建立節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)（-55,0,-20 ）復(fù)制復(fù)制次數(shù)（1）；距離（110, 0, 0）_|模型/單元/電 擴(kuò)展單元國窗口選擇（節(jié)點(diǎn)：圖8的；節(jié)點(diǎn)22, 23）生成類型 節(jié)點(diǎn)線單元單元屬性 單元類型 梁單元材料2 :主塔下部 ； 截面2 :主塔下部生成類型 復(fù)制和移動(dòng)復(fù)制和移動(dòng) 任意（i距；方向2間距10, 5.匚|£ X-號(hào)Xd0席 /工gr TDASZ4Ii-ni ?%口.詈- 相曲口口rgr*. n»H ntt inJEVliRn i-innnXTEIPCABl.fi 打 -L棚型畬口，文

12、洋現(xiàn)1卿BG：i理朋世I HH Ci ffit：1.）廿所W 越生曲 設(shè)計(jì) 近5 譚工RM面二 01卅聃田I口曜 Li a 0a t T *- * Z r 1 主叫如、晁54,H1£國"片有 f rr反將ip助尊曲話在季耳距I | . * ? AI>1u。,G口口。. t I.七一rm r rf- F IT sr tf«3fl用配Ke 餐IM & ± 4區(qū)溺G圖8.建立主塔下部斜拉橋成橋階段與正裝施工階段分析選擇節(jié)點(diǎn)后利用 電.擴(kuò)展功能 建立加勁梁上部梁單元（10m+5m+310m模型/單元/電擴(kuò)展單元國 窗口選擇（節(jié)點(diǎn)：圖9的；節(jié)點(diǎn)26,

13、 27）擴(kuò)展類型 節(jié)點(diǎn)線單元單元屬性 單元類型 梁單元材料3 :主塔上部 ；截面3 :主塔上部生成類型 復(fù)制和移動(dòng)復(fù)制和移動(dòng) 任意（i距；方向2間距 15, 310口亙.-Jff XM*41工-lTD*SZiT?i T £. fl. ? - LeriDaniisHErtx xarl Sntt iHxVhnn i i nnn HjSIHf X TEVPXCABl.fi +J - L利早育口型文件比1卻加1 常用心特所電I苛胃 設(shè)計(jì)si式QD 誦卬 ERB dr=HI：拈勒用I由斜田與閏中寫/的強(qiáng)* A二中胃省 勺於產(chǎn)上由百13A口或0 . .： |«n I i班范|W廊聽圖工

14、 志.如；:晁."H麗忡I基木工才|f1*5e3LJ節(jié)聯(lián)起期號(hào) 次-|鼻云神號(hào)畫.節(jié)戊 單元品：ii !； 嚴(yán)£生由明直在豆用鋤5動(dòng) MW r KK邕押注的r UkSE在任加司匹方向 r r r F IT ,r ea：3«同更聲聲 .iffi.丸 出 4 & 湖 to局! M" I f 卡謂卜知，1jj IL而 心。白。04口6_ IsdkTT 才士|1_|“一-'”空圖9.建立主塔上部斜拉橋成橋階段與正裝施工階段分析建立拉索利用W.建立單元 功能建立拉索單元。顯示單元單元坐標(biāo)軸（開）模型/單元/世 建立單元單元類型 桁架單元材料4:拉索

15、；截面4:拉索；Beta角（0 ）節(jié)點(diǎn)連接（34, 1 ）節(jié)點(diǎn)連接（34, 3 ）節(jié)點(diǎn)連接（34, 7 ）節(jié)點(diǎn)連接（34, 9 ）節(jié)點(diǎn)連接（35,13 ）節(jié)點(diǎn)連接（35, 15 ）節(jié)點(diǎn)連接（35,19 ）節(jié)點(diǎn)連接（35, 21 ）.BTDASZCriv i T 6. fl. ? - C DaniianErt r nnH Sntt in?JEknn i i nnn X TElPCABl.fi v - l相印畬 口電文眸口 卻山" 建用即 CH 4：|加量工）知所如 理!|卻 設(shè)計(jì) 近5HUB 5口 0：|裙聃卻口。：|Q4 3 i田也|W加I，國91 III/"，思疝4）I皿

16、叵-llA厄工圓*1%由部巾產(chǎn)?紙暮|j合盾% |單止黃也他口 I圖10.建立拉索月 III h修雷津耳牙行也息/ S-11 廿口,口。斜拉橋成橋階段與正裝施工階段分析彈性連接單元是把 兩個(gè)節(jié)點(diǎn)按用戶所需 要的剛度連接而形成建立主塔支座使用彈性連接(Elastic Link )建立主塔上的支座。支座的支承條件如下：圖11.建立主塔支座SDx : 500000 tonf/m, SDy :100000000 tonf/m, SDz :1000 tonf/m彈性連接(圖21的)連接類型 > 一般類型的有限計(jì)算單元。彈 性連接單元由3個(gè)軸向 剛度值和3個(gè)旋轉(zhuǎn)剛度 組成，6個(gè)自由度按彈 性連接單元

17、的單元坐 標(biāo)系輸入。模型/邊界條件/ 迫J窗口縮放 選項(xiàng) > 添加彈性連接單元軸向 剛度輸入單位長度所 施加的力，旋轉(zhuǎn)剛度 輸入單位轉(zhuǎn)角所施加 的彎矩值。SDx (tonf/m)(1000)(500000); SDy(tonf/m)剪切型彈性支承位置(開)到端點(diǎn)I的距離比：SDy (1) ; SDzBeta 角 > (0)(100000000); SDz(tonf/m)2點(diǎn)(26,5)2點(diǎn)(27,17)輸入剪切型彈性支 座在彈性連接單元的 位置。I帽庫營口1II>iSj/Civil P 8.N EC e KEoruaent b 時(shí)d Set t inf jTE IFCASL&

18、#163; «調(diào)整彈性連接單元 的布置方向。Eikffl3 -r? SH產(chǎn)哂I悌州mK克里廣儺r只得作r只詈垢口陌宜眸制制!011的妙 mo fel荷裁如片折詁另如遮口5工MS 國口皿出南陽.團(tuán) X£tf H 口士 通皮|畫用用I畫面河、依金曲恒川*4&D盤 |療 格言3 IF 總I- F|立9國位國國通回寫/寫由尊 > r - > 1£ 二島口節(jié)總,*工由界* |質(zhì)1由*. |iiisFia或 -n 1/壬-ii yuan日：ad,。11?卜逝3.曾|.¥ |皿00/,斜拉橋成橋階段與正裝施工階段分析輸入邊界條件分析模型的邊界條件如

19、下。主塔下端：固定端（Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz）橋臺(tái)下端：較支座（Dy, Dz, Rx, Rz）輸入主塔和橋臺(tái)處邊界條件?？谧詣?dòng)對齊模型/邊界條件/ 一般支承到窗口選擇（節(jié)點(diǎn)：圖12的；節(jié)點(diǎn)22, 23 ）邊界組名稱 > 默認(rèn)值選項(xiàng) > 添加；支承類型> D-ALL , R-ALL _|國窗口選擇（節(jié)點(diǎn)：圖12的；節(jié)點(diǎn)1,21 ） 邊界組名稱 > 默認(rèn)值選項(xiàng) > 添加；支承類型> Dy, Dz, Rx, Rz ,|圖12.輸入邊界條件薩 IITI&AS/GeJ 1LC z DannaHBarfi r nnii in(x.kHn i

20、 i nnn HJilllfX TEIPCAB1.R +J - L相型畬口融寶降£1制山牛 強(qiáng)用過I由軸HfW>£：>,計(jì) 1式®1 評(píng)卬）ERB *=l >1：>卅曲腳三j iR土 主風(fēng)曲#先廿匣 ）（#?？谌鐵Ky 值麗fi7，上婦©片曲華小心色我無斜拉橋成橋階段與正裝施工階段分析索初拉力計(jì)算為了改善斜拉橋成橋階段的加勁梁、主塔、拉索、支座的受力狀態(tài)，給拉索施加 初拉力荷載，使之與恒荷載平衡。斜拉橋是多次超靜定結(jié)構(gòu)體系，所以計(jì)算拉索初拉力需要多次的反復(fù)計(jì)算。另 外，對于每跟拉索的張力并不是只有一個(gè)解，對同一個(gè)斜拉橋不同的設(shè)計(jì)者

21、可以選擇 不同的拉索初拉力。MIDAS心ivil的未知荷載系數(shù)功能使用了索力優(yōu)化法則，可以計(jì)算出特定約束條件的最佳荷載系數(shù)，在計(jì)算斜拉橋拉索初拉力非常有效。使用未知荷載系數(shù)功能計(jì)算斜拉橋拉索初拉力的計(jì)算步驟如表3。表3.拉索初拉力計(jì)算步驟流程圖初始平衡狀態(tài)分析為了使斜拉橋結(jié)構(gòu)在恒載作用下拉索垂度、加勁梁縱段變形、拉索錨固點(diǎn)坐標(biāo)、 拉索張力、主塔坐標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)期望值，通過初始平衡狀態(tài)分析計(jì)算初始節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)、拉 索變形前長度、拉索初始張拉力。斜拉橋設(shè)計(jì)時(shí)，最重要的是如何使加勁梁和主塔的彎曲內(nèi)力達(dá)到最小狀態(tài)。通過初始平衡狀態(tài)分析可以使恒載作用下成橋階段變形形狀接近于設(shè)計(jì)期望狀態(tài)時(shí)，內(nèi)力 也會(huì)達(dá)到最小狀態(tài)

22、。對于斜拉橋分析，初始平衡狀態(tài)分析非常重要，且初始平衡狀態(tài)分析能夠計(jì)算出變形前拉索長度、追蹤拉索張力、加勁梁和主塔的預(yù)拱度、加勁梁的彎 矩圖等設(shè)計(jì)參數(shù)。斜拉橋的特殊結(jié)構(gòu)體系決定了主塔和加勁梁上將產(chǎn)生很大的軸力，這些軸力和拉 索的張力決定結(jié)構(gòu)的變形形狀。為了確定拉索的初始張力，橋軸方向的變形和拉索的 張力要反映到結(jié)構(gòu)分析計(jì)算中。但斜拉橋是多次超靜定結(jié)構(gòu)體系，計(jì)算拉索初拉力需 要多次的反復(fù)計(jì)算，所以計(jì)算出滿足初始狀態(tài)分析的施工控制張力不是簡單的事情。 另外，對于每跟拉索的張力并不是只有一個(gè)解，對同一個(gè)斜拉橋不同的設(shè)計(jì)者可以計(jì) 算出不同的拉索初拉力。指定受力狀態(tài)的索力優(yōu)化(Traditional &

23、quot;Zero Displacement" Method)目前一般的斜拉橋都會(huì)使用多拉索結(jié)構(gòu)，所以拉索的橫向分力對加勁梁的彎曲內(nèi) 力的影響可忽略不計(jì)?？梢约僭O(shè)加勁梁彎曲內(nèi)力由斜拉索豎向分力和加勁梁恒載作用 下產(chǎn)生。此方法為使拉索的錨固點(diǎn)的豎向位移接近“0”的方法，如果設(shè)計(jì)縱段線形比較完美時(shí)，加勁梁的彎矩分布與恒載作用下的剛性支承連續(xù)梁的狀態(tài)比較接近。將梁、索交點(diǎn)處設(shè)以剛性支承進(jìn)行分析，計(jì)算出各支點(diǎn)反力，利用索力的豎向分 力與剛性支點(diǎn)反力相等的條件，計(jì)算其索力。只要加勁梁處斜拉索端部張力的豎向分 力被確定，就不難計(jì)算出其水平分力和另一端的水平、豎向分力了。利用計(jì)算得出的各分力，施加

24、在沒有拉索體系的結(jié)構(gòu)上計(jì)算出加勁梁和主塔的彎 矩分布情況。以此彎矩分布為目標(biāo)，進(jìn)行反復(fù)調(diào)索。反復(fù)調(diào)索步驟如下： 約束主塔的水平方向位移，張拉跨中拉索使跨中的加勁梁達(dá)到“0”位移狀態(tài)。解除主塔的水平方向位移，張拉邊跨斜拉索使邊跨加勁梁和主塔達(dá)到“0”位移狀態(tài)。上述方法如圖13所示。此方法假設(shè)結(jié)構(gòu)變形為線性變形，使用影響矩陣來進(jìn)行計(jì) 算。最終縱段線形接近期望狀態(tài)時(shí)，加勁梁彎矩分布就會(huì)與剛性支承連續(xù)梁的狀態(tài)非 常接近。(a)恒荷載作用下的變形(調(diào)索前)(b)固定主塔橫向位移，恒荷載作用下的變形(調(diào)索前)(c)跨中調(diào)索(d)解除主塔水平方向約束(e)邊跨調(diào)索圖13.初始平衡狀態(tài)分析步驟利用MIDAS/

25、Civil的未知荷載系數(shù)功能計(jì)算拉索初拉力給斜拉橋的拉索施加初拉力，使之加勁梁產(chǎn)生的彎矩趨于最小，用這種法法來設(shè) 計(jì)出更大跨經(jīng)橋梁。但是計(jì)算初始張力并不是簡單的事情，過去設(shè)計(jì)人員一般都是采 用經(jīng)驗(yàn)值來計(jì)算初拉力。目前雖然計(jì)算斜拉橋拉索初拉力的方法很多，但是能夠計(jì)算出滿足設(shè)計(jì)條件的初 拉力非常困難。利用MIDAS/Civil優(yōu)化索力功能，可以計(jì)算出最小誤差范圍內(nèi)的能夠滿足特定約束 條件的最佳荷載系數(shù)，利用這些荷載系數(shù)計(jì)算拉索初拉力。優(yōu)化索力時(shí)指定位移、反力、內(nèi)力的“0”值以及最大最小值作為控制條件，把拉索初拉力作為變量來計(jì)算。計(jì)算未知荷載系數(shù)適用于線性結(jié)構(gòu)體系，為了計(jì)算出最佳的索力，必須要輸入適

26、 當(dāng)?shù)目刂茥l件。一般要滿足如下控制條件：主塔不受或只受較小的彎矩作用；主塔彎矩均勻分布 ；最終索力不集中在幾根拉索，而是均勻分布在每根拉索上。斜拉橋成橋階段與正裝施工階段分析定義荷載工況為了計(jì)算恒載引起的拉索初拉力，定義自重、二期荷載、拉索單位初拉力等荷載 工況。本例題斜拉橋?yàn)橹魉蓚?cè)各有 4根拉索的對稱結(jié)構(gòu)，需要的未知荷載系數(shù)為四個(gè), 定義四個(gè)荷載工況。荷載/靜力荷載工況使用MCT命令窗口 輸入荷載工況更方 便。名稱（自重）;類型 > 恒荷載說明（自重）.名稱（二期荷載）; 類型 > 恒荷載說明（二期荷載）J名稱（拉索1）;類型 > 用戶定義的荷載說明（拉索1-單位初拉力）

27、.名稱（拉索4）; 類型用戶自定義荷載說明（拉索4-單位初拉力）名稱（支座強(qiáng)制位移）； 類型 >用戶自定義荷載 說明（邊跨支座強(qiáng)制位移）輸入名稱（拉索1）至名稱（拉索4）的荷載工況。圖18.恒載和單位荷載的荷載工況輸入何載輸入自重、加勁梁二期荷載、拉索單位荷載、支座強(qiáng)制位移荷載。使用自重功能輸入結(jié)構(gòu)自重。二期荷載包括防撞墻、橋面鋪裝等荷載。 為了計(jì)算拉索初拉力輸入拉索的單位荷載。°對齊荷載/自重荷載工況名稱 > 自重 荷載組名稱 > 默認(rèn)值 自重系數(shù)> Z ( -1 ).fer nS/EFWl-NXI.C: iDciriLanerfi - nnd ntt in

28、Rxhnn j i n nnTRIPCABl.fi - 11Hl 星畬口 1融主靜0 MB >£：i超用置I <H l：i由最必 排所也審R噌設(shè)計(jì) 事式如 曾西中 ERB 看口 S 書射出I1工H &匚H |二>£ ： |.|1 U11田速|(zhì)廨腦|川，國事口心立：:其94> UL 1£猱率，4 口聯(lián)用M習(xí)|)|* 二-2?J.! :" -.-：r.i v:i W 7 ？£節(jié)點(diǎn)率元旦”Afl »*： |LPFLPJflllia M IT Jfe J6SO.O.OUU J*凸 二，匚 輸入作用于加勁梁的二期

29、荷載。使用梁單元荷載功能輸入防撞墻、橋面鋪裝荷載，荷載大小為-3. 0t onf / m荷載/梁單元荷載(單元)國 窗口選擇(節(jié)點(diǎn)：圖20的；節(jié)點(diǎn)123) 荷載工況名稱 > 二期荷載； 選項(xiàng) > 添加荷載類型 > 均布荷載 ；方向,整體坐標(biāo)系Z 投影 > 否數(shù)值 > 相對值；x1 (0) , x2 (1) , W (-3)版Iim©CiKl ¥ 乳丸之 DCiADwwent日 碼也 Settin«ffihanjinank£nfiTEITXCaSLE ! I帽岸唯口1二|前|回I IB用而|關(guān)閉空imitaai * h圖20.

30、輸入作用于加勁梁的二期荷載斜拉橋成橋階段與正裝施工階段分析輸入拉索單元的單位初拉力。以橋梁跨中為對稱軸賦予兩側(cè)相同的索初拉力，且 對稱拉索賦予相同的荷載工況。荷載/預(yù)應(yīng)力荷載/初拉力荷載電交叉線選擇（單元：圖21的；單元33, 40 ） 荷載工況名稱 > 拉索1 ； 荷載組名稱 > 默認(rèn)值選項(xiàng) > 添加；初拉力（1 ）荷載工況名稱 > 拉索4 ; 荷載組名稱 > 默認(rèn)值選項(xiàng) > 添加；初拉力（1 ）圖21.輸入拉索的單位初拉力拉索2至拉索4的單位初拉力荷載參照表 4輸入。此時(shí)也可用 MC命令窗口來輸 入。表4.荷載工況和單元號(hào)荷載工況單元號(hào)荷載工況單元號(hào)拉索

31、133, 40拉索335, 38拉索234, 39拉索436, 37確認(rèn)已輸入的拉索單位初拉力Eil V:0-宜 紀(jì)聞&由的曲購畫貨/號(hào) 二A產(chǎn)分 貼箸口feWWHff K*«4WW> mnuwwaffiilti lctT時(shí)五叢如 曙熊中 式國 U1：叁111好聽 罰累陰 橫聲如II吉9，聲華 工帛 營口出 幫肺工!口諄。塞英裕sa工作Hf ItS叵I制H .I凰勁建i 主15 丁而3鼻 K3：X .面.X I. ： aw?I 2 ： £»X a ：刊l上婚人由耳景府 .君吏率4急 1 MllM J&并W 之L1IBK )-獨(dú)厘訪.±

32、;-L.崢力百看-面方am雙”自餐 自自SE=-I. ：|© *.»5麗昆工觀七二卿i融. 用索元詢裁中元上葡=P 力荷St工觀J 1£>1 .如"'礎(chǔ)!土而* I，Q 與a«T說 * K3lf2 :眈B- I 20單力片睨H氏5癥始i位*潮£土百餐2I舞事全&工氏61泥斜;院“加工如Mi 2目 阱上為貯比T 克5成M必IH.JMMBMiBCia,11 UECL.UG:。, QU.：-刁 力麻為,曰任圖22.已輸入的拉索單位初拉力支座強(qiáng)制位移可以 給任意節(jié) 點(diǎn)輸入強(qiáng)制位移。利用支座強(qiáng)制位移功能輸入邊跨支座的支座強(qiáng)

33、制位移荷載支座強(qiáng)制位移荷載如下：豎向位移:0.01 m荷載/支座強(qiáng)制位移國窗口選擇（節(jié)點(diǎn)：圖23的；節(jié)點(diǎn)1,21 ） 荷載工況名稱 >支座強(qiáng)制位移；選項(xiàng),添加位移Dz （ 0.01 ）1TD*SZ in 1 T ft. fl. ? - C r iDfiniisHBt r nnH E.H in.叭hmrvi A nun'型面rEVT'EELIi *J -招取守 口口日匆-Iff翼才事通口層出工用隈 川11f1"F忠I-F|，|五JM*聞19 7國貨I%的可討快|js府4 |產(chǎn)間.玄靜叫 圜Eh申 花即現(xiàn)I >M：i由此工）同斷電I諛計(jì)期 百Q(mào)D 詢小 工HB

34、 *=!>:：>書聃田I口盧. |口* j* m | i*田 |W|9i|?|ra 911主如二晁5 叫里節(jié)點(diǎn) 元 及JF基停 用I;而帆I(xiàn)如史查執(zhí)希加. .1鼻1神11王1”>1奇慎廿所<1導(dǎo)，Tjj I杵零七一口口小。005。3左|> ,1空11J日 一-曰后圖23.支座沉降荷載運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析運(yùn)行結(jié)構(gòu)自重、二期荷載、拉索單位初拉力、支座強(qiáng)制位移荷載的靜力分析。分析/"運(yùn)行分析建立荷載組合利用拉索的初拉力荷載工況(4個(gè))和自重、二期荷載、支座強(qiáng)制位移荷載工況, 建立荷載組合。結(jié)果/荷載組合荷載組合列表 名稱,LCB1荷載工況自重(ST)；分項(xiàng)系數(shù)(1.0

35、)荷載工況二期荷載(ST)；分項(xiàng)系數(shù)(1.0)荷載工況> 拉索 1(ST)；分項(xiàng)系數(shù)(1.0)荷載工況> 拉索 2(ST);分項(xiàng)系數(shù)(1.0)荷載工況> 拉索 3(ST);分項(xiàng)系數(shù)(1.0)荷載工況> 拉索 4(ST);分項(xiàng)系數(shù)(1.0)荷載工況支座強(qiáng)制位移(ST)；分項(xiàng)系數(shù)(1.0)圖24.建立荷載組合計(jì)算未知荷載系數(shù)利用未知荷載系數(shù)功能計(jì)算荷載組合LCB 1作用下滿足特定約束條件的未知荷載系 數(shù)。控制條件為約束主塔水平位移（Dx）和控制加勁梁彎矩（Dy）。在未知荷載系數(shù)對話框輸入荷載工況、約束條件、構(gòu)成目標(biāo)函數(shù)的方法等。未知荷載系拗能的詳細(xì)說明請參照用戶手冊第二冊“

36、Civil分析功能 >利用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法求解未知荷載”和在線幫助的“結(jié)果>未知荷載系數(shù)”部分的說明。結(jié)果/未知荷載系數(shù)未知荷載系數(shù)組>添加項(xiàng)目名稱（未知荷載系數(shù)）；荷載組合,LCB 1目標(biāo)函數(shù)類型 > 平方；未知荷載系數(shù)符號(hào) > 正負(fù)荷載工況 > 拉索1 （開）荷載工況 > 拉索2 （開）荷載工況 > 拉索3 （開）荷載工況 > 拉索4 （開）圖25.未知荷載系數(shù)詳細(xì)對話框斜拉橋成橋階段與正裝施工階段分析本例題將主塔水平 位移和主梁彎矩作為 約束條件。因分析模 型是對稱結(jié)構(gòu)所以只 定義1/2模型。約束條件i添加在約束條件中輸入主塔的水平方向位

37、移約束條件和控制加勁梁彎矩的約束條件。約束條件 j繇加 約束名稱（節(jié)點(diǎn)34） 約束類型 位移 節(jié)點(diǎn)號(hào)（34） 位移 Dx 約束條件 相等； 數(shù)彳1（ 0）,約束名稱（單元5）約束類型 梁單元內(nèi)力單元號(hào)（5）I-端My 相等；位置 內(nèi)力 約束條件約束條件約束名稱（單元6）約束類型 梁單元內(nèi)力單元號(hào)（6）位置 J-端內(nèi)力 My 約束條件 相等；數(shù)彳1 （ -200 ）.約束條件I約束名稱（單元8）約束類型 梁單元內(nèi)力單元號(hào)（8） 位置 J-端 內(nèi)力 My 約束條件 相等； 數(shù)彳1 （ -400 ）._1可以使用MCT命令 窗口方便地輸入計(jì)算 未知荷載系數(shù)的約束 條件。使用方法參照 斜拉橋成橋階段分

38、析例題”。未知行我至救的洋班內(nèi)容項(xiàng)目名斯朱嗝鼓累敵特載組合：Ilcbi三|目標(biāo)函數(shù)的類型廣線性 ,平方 r量大鴕對信未農(nóng)閑笠需數(shù)的符號(hào)廣負(fù) 方正窕 正妁束條件4 93 5點(diǎn)元器 節(jié)單單口岡E 潛廠 LP.PFB的鬼名林:妁用不型:至法解除一擇求未知茹羲吊數(shù)圖26.約束條件對話框關(guān)于未知荷載系數(shù) 計(jì)算的詳細(xì)說明參見用 戶手冊第二冊Civil分在未知荷載系數(shù)結(jié)果對話框中查看約束條件和相應(yīng)的未知荷載系數(shù)。析功能 利用優(yōu)化設(shè)計(jì) 方法求解未知荷載”章 節(jié)。未知荷載系數(shù)組求未知荷費(fèi)親教!圖35為使用未知荷載系數(shù)功能計(jì)算的未知荷載系數(shù)結(jié)果。點(diǎn)擊生成荷載組合 可自動(dòng)生成未知荷載 系數(shù)的荷載組合。點(diǎn)擊生成Exc

39、el文 件按鈕，導(dǎo)出Excel文 件格式計(jì)算結(jié)果。未知荷載系數(shù)利用生成荷載組合(圖27的)，自動(dòng)生成使用未知荷載系數(shù)的荷載組合，查看新的荷 載組合的分析結(jié)果是否滿足約束條件。圖28.自動(dòng)使用未知荷載系數(shù)的LCB漪載組合結(jié)果/荷載組合在圖27中計(jì)算得出的拉索1(ST)至拉索4(ST)的未知荷載系數(shù)在荷載組合對話框里 的荷載工況系數(shù)中自動(dòng)被輸入。圖29.使用未知荷載系數(shù)自動(dòng)生成的荷載組合斜拉橋成橋階段與正裝施工階段分析查看成橋階段分析結(jié)果查看變形形狀查看拉索初拉力、結(jié)構(gòu)自重以及二期荷載、支座強(qiáng)制位移荷載下成橋階段變形形 狀。結(jié)果/位移/人|位移形狀荷載工況/荷載組合> CB:LCB 2位移&

40、gt; DXYZ可以調(diào)整變形顯示 比例系數(shù)。顯示類型 > 變形前（開）； 圖例（開） 變形上> 變形圖的比例（0.5）©.窗口縮放gr ITDAS/Crivi.3 T 6. fl. ? - CDariisHDf r nnH Sntt inipjEhRn j i nm TE1PI：ASl.fi * - l帽型畬 口文眸叫 圜山申 根用&i *H如 由蛙9 知所屯1期1印 無計(jì)叫 云QD 詢制 XR<1 5nB 書imI口或口4 務(wù)，*/，.為工 壬聞M；晁加總Uf國-lffl2SJM*4 p i工閔F|.|國國國也際山曲團(tuán):川%的.|怕.壯a(bǔ)討|中IJh曲面|

41、-皿=>1圖30.查看變形形狀麗麗L一±_ 二訪茹工說;荷由fl占CE. LCE工 JE |r msf ：mr izr remi r jri"NCIS 徜013p卻m 右第值/爆西E J stt j r flifl r當(dāng)斤推卷后件r Hf藥事Jt©¥夜秋壯第忖平昨日前工 廠喳件E由廢川迪里*上,BeRA卡小心工、匕口二即U口x-sjip-i KC-om N：«-29N 粕 T.-口jOHEaMO NC«- Lr-DIR-'IZZTE-iMCNiM-LlNOM-iaV«-2jS7IE4-Cia2I I I F.

42、4 + w* A / 而M 64。b Q.屯也斜拉橋成橋階段與正裝施工階段分析正裝施工階段分析一般通過斜拉橋的成橋階段分析計(jì)算結(jié)構(gòu)的尺寸數(shù)據(jù)和拉索的截面以及初拉力。斜拉橋的設(shè)計(jì)除了成橋階段的分析，而且還需要施工階段的分析。根據(jù)施工方案 的不同，斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系會(huì)發(fā)生很大的變化，且施工中會(huì)產(chǎn)生比成橋階段更不穩(wěn)定 的狀態(tài)。因此在設(shè)計(jì)斜拉橋時(shí)，應(yīng)嚴(yán)密準(zhǔn)確地分析所有發(fā)生結(jié)構(gòu)體系變化的各施工階 段的穩(wěn)定性以及應(yīng)力變化。按施工順序做的施工階段分析稱為正裝施工階段分析(Foeward Analysis)。通過正裝施工階段分析驗(yàn)算施工中產(chǎn)生的應(yīng)力、檢查施工順序、可施 工性等，找出最佳的施工方法。斜拉橋正裝施工

43、階段分析較困難的部分是如何計(jì)算出拉索的施工控制張力。MIDAS/Civil可以利用未閉合配合力(Lack of Fit Force )功能，輸入拉索初拉力和使合攏 段合攏時(shí)達(dá)到成橋階段狀態(tài)的配合力來進(jìn)行正裝施工階段分析。為了進(jìn)行施工階段的分析，應(yīng)將加勁梁、拉索、拉索錨固點(diǎn)、邊界條件、荷載條 件等變化定義施工階段。lArCTkOwOPERATION匚R.CAATitlM i TftUtrURU1TB* SYSTEM圖31斜拉橋的施工順序斜拉橋成橋階段與正裝施工階段分析（1）拉索未閉合配合力的計(jì)算首先，在安裝拉索的前一階段，求出拉索兩端節(jié)點(diǎn)的位移。利用拉索兩端的位移，求拉索變形前長度（L）與變形后

44、長度（L'）之差。根據(jù)差值求出相應(yīng)的拉索附加初拉力（ T）。把求出的附加初拉力（ T）和初始平衡狀態(tài)分析時(shí)計(jì)算得出的初拉力（T）疊加作為施工階段的控制張力進(jìn)行施工階段的正裝分析。圖32未閉合配合力計(jì)算-拉索L'-L = L = Vb Cos UbSinEALALTf =Ti + T斜拉橋成橋階段與正裝施工階段分析(2)合攏段未閉合配合力的計(jì)算三跨連續(xù)斜拉橋的中間合攏段合攏時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)力(只產(chǎn)生自重引起的內(nèi) 力)，所以合攏段與兩側(cè)橋梁段之間形狀是不連續(xù)的。為了讓合攏段連續(xù)地連接在兩 側(cè)橋梁段上，求出合攏段兩端所需的強(qiáng)制變形值，將其換算成能夠產(chǎn)生此變形的內(nèi) 力，并將其施加給合攏段

45、后連接在兩側(cè)橋梁段上。RefefenceceeveveiKey Segment圖33未閉合配合力計(jì)算-合攏段正裝施工階段分類本例題考慮荷載和邊界條件的變化，共分為13個(gè)施工階段。利用初始平衡狀態(tài)分析計(jì)算得出的拉索初拉力，直接進(jìn)行了正裝施工階段分析。只對拉索、跨中的合攏段和 Stage2階段激活的邊跨加勁梁部分使用了未閉合配合力 邊跨與支座連接時(shí)結(jié)構(gòu)體系也會(huì)變化，所以邊跨的加勁梁也考慮了未閉合配合力。本例題的施工階段如下。表5.施工階段列表施工階段內(nèi)容備注Stage 1主塔、主塔和加勁梁的臨時(shí)連接Stage 2邊跨施工、支架、邊跨支座考慮未閉合配合力Stage 3施加掛籃1荷載Stage 4拆除

46、施工支架、生成拉索（單元34, 39）考慮未閉合配合力Stage 5生成加勁梁構(gòu)件（單元6, 7, 14, 15）Stage 6生成拉索（單元35, 36）考慮未閉合配合力Stage 7拆除掛籃1荷載施加掛籃2荷載Stage 7-1生成拉索（單元33, 40）考慮未閉合配合力Stage 8生成加勁梁（單元8, 9, 12, 13）Stage 9生成拉索（單元36, 37）考慮未閉合配合力Stage 10拆除掛籃2荷載施加掛籃3荷載Stage 11拆除掛籃3Stage 11-1生成合攏段（單元10, 11）考慮未閉合配合力Stage 12主塔與加勁梁連接體系轉(zhuǎn)換，施加支座強(qiáng)制位移荷載剛體連接彈性

47、連接Stage 13二期荷載、成橋階段正裝施工階段分析正裝分析是指按橋梁的施工順序進(jìn)行分析的方法。通過正裝分析查看分析模型的結(jié)構(gòu)變化、拉索張力變化以及彎矩的變化。 正裝施工階段分析順序如圖 34 o曲 II0心/匚癡 L】瓦 LT - 1匚皿 ©EUR" 府 nd £rI t ihrhn i annnLlti YTEIABl.RJ糖胃Hffi”鼻時(shí) 旗濘陰 橫咒曜W="1：|裾如取圖34.正裝施工階段分析的分析步驟把成橋階段分析的模型另存為其它名稱用于施工階段分析。文件 / 另存為(cable stayed forward )建立施工階段分析模型的步驟如

48、下。1正裝施工階段分析模型成橋階段分析模型的桁架單元修改為索單元定義正裝分析荷載工況2定義施工階段名稱劃分施工階段后定義施工階段名稱3定義結(jié)構(gòu)組將各施工階段激活或拆除的單元和要輸入未閉合配合力的單元定義為結(jié)構(gòu)組4定義邊界組將各施工階段激活或拆除的邊界條件定義為邊界組5定義荷載組將各施工階段激活或拆除的荷載定義為荷載組6定義施工階段定義各施工階段的結(jié)構(gòu)組、邊界組、荷載組斜拉橋成橋階段與正裝施工階段分析正裝分析模型為了建立施工階段模型，首先要?jiǎng)h除成橋階段分析模型中的荷載組合LCB1、2以及單位初拉力（拉索 1 拉索4）。正裝施工階段分析模型中要輸入拉索的初拉力荷載，所以要重新定義拉索初拉力 的荷載

49、工況。結(jié)果/荷載組合荷載組合列表 > 名稱 > 刪除LCB 1, LCB 2_|荷載/靜力荷載工況名稱（拉索1 ） 名稱（拉索4 ）*除）I名稱（拉索初拉力）； 類型 > 用戶自定義荷載說明（正裝分析初拉力）圖35.拉索初拉力荷載工況的定義為了考慮斜拉橋拉索垂度的影響，應(yīng)進(jìn)行拉索的幾何非線性分析。將成橋階段分 析中使用的桁架單元修改為索單元。模型/單元/需 修改單元參數(shù)去選擇屬性-單元選擇類型 > 單元類型節(jié)點(diǎn)（關(guān)）； 單元（開）（桁架）參數(shù)類型 > 單元類型（開）形式原類型桁架（開）； 修改為 > 只受拉/鉤/索單元（開）索（開）©甘京*x |口

50、曲m赤時(shí)濯r hu 廣面號(hào)r厚度號(hào)二M卑n吧gr技，元出行地文眸中 制山"整用吧 CH «：|由量C 分所用 曲fi蜀 無計(jì)即 疆式如 西曲 工RB 曹口工1書“（卸鼎口崎注與4磔,2 = IC: DctniiSREit t nnrl Sntt inFxh.Hn i i n.nn "j!'<, TEIPtcnbl n 十 keH f n rnrrt *1 - Lill -£ V O J囪加% 總演區(qū)舞麻性,單ss盤 落棚全學(xué)| 質(zhì)轉(zhuǎn)| 罪故|單元超期號(hào) W -1r節(jié)點(diǎn) |p單元酉嬴一-河Xth 1n A&a單元S金元$* 一半板平柏n玷式gell?由少小要用|黑