MIDAS橫坡截面梁截面溫度設置

1、北京邁達斯技術有限公司橋梁部唐曉東（編）李真興（核） #北京邁達斯技術有限公司橋梁部唐曉東（編）李真興（核） midasCivil技術資料midas橫坡截面-梁截面溫度設置Civi技術資料橫坡截面-梁截面溫度設置目錄midasCivil技術資料1橫坡截面-梁截面溫度設置11概述22帶橫坡截面-梁截面溫度設置理論依據(jù)23帶橫坡截面-梁截面溫度設置方法43.1截面單兀面積的劃分43.2等效代換梁截面溫度參數(shù)計算63.3梁截面溫度設置84結果對比及驗證95總結11參考文獻11北京邁達斯技術有限公司橋梁部2013/07/29midasCivil技術資料橫坡截面-梁截面溫度設置midasCivil技術資

2、料橫坡截面-梁截面溫度設置北京邁達斯技術有限公司橋梁部唐曉東（編）李真興（核） 北京邁達斯技術有限公司橋梁部唐曉東（編）李真興（核） 1概述根據(jù)規(guī)范JTGD60-2004（4.3.10-3條目中規(guī)定，需要計算折線溫差作用效應。在JTGD62-2004附錄B中給出的溫差作用效應計算的模型是平坡截面，然而，在實際設計工程中截面往往是帶有橫坡或頂面非水平，如圖1,這就給在Civil中輸入?yún)?shù)，準確計算帶橫坡截面的溫差作用效應帶來了一定的困難。本文結合規(guī)范，給出帶橫坡截面溫差作用效應計算時，Civil中梁截面溫度參數(shù)設置的輸入方法。圖1帶橫坡截面帶橫坡截面-梁截面溫度設置理論依據(jù)圖2溫度梯度計算模式及

3、任意單元面積內(nèi)的溫差效應公式首先，JTGD62-2004附錄B條文說明中關于溫差作用效應的計算公式如圖2所示，由公式附B-18、B-19可知，在計算溫差作用效應時，定義了多層纖維面積dy,根據(jù)該單元面積所處的位置不同（y值）來計算任意點應力。由其詳細的推導過程可知，其實就是把截面劃分成一個個單元面積，然后按類似積分的方式求算。midasCivil技術資料橫坡截面-梁截面溫度設置midasCivil技術資料橫坡截面-梁截面溫度設置北京邁達斯技術有限公司橋梁部唐曉東（編）李真興（核） 北京邁達斯技術有限公司橋梁部唐曉東（編）李真興（核） /去g1”1此J41fI簡支梁溫羞應力I）正溫差應力憂=Ay

4、tyClf.Ej(B-l)(&-2)(B-3)2）反溫基應力內(nèi)片取負值犧（陣3）式計算*式中Ay截面內(nèi)的單元面積；J笊元面積為內(nèi)溫差梯度平均值.均以正值代.人；叫混艶土線膨脹系數(shù)，按公路橋涵陽十通用規(guī)范JTG1）60-2001的規(guī)定采用；&混凝上彈性模鼠；汁算應力點至撰算截面重心軸的距離”重心軸以上取正一值以下取負值*升單元面積毎重心至挽算截面重心軸的距鶉座心軸以上取正值、以下取負值卡尙、f算截面面積和慣性矩U圖3附錄B溫差作用效應計算公式其次，規(guī)范在附錄B中，根據(jù)其條文說明的詳細推導過程，給出了具體的溫差作用效應的計算公式。但是，規(guī)范示意的似乎是平坡截面的計算公式，并未給出帶橫坡截面等頂面非

5、水平截面的溫差作用效應計算公式，是不是這類截面就不能準確計算了呢？1、根據(jù)溫差梯度方向、溫度梯度曲線溫度基數(shù)Ti的位置把截面劃分為單元面積Ayi旦2、計算單元面積Ay,對應的和巳3、按式B-1、B-2計算Nt和Mt05、按式B-3計算溫差應力4、設置計算應力點，計算應力點位置y,根據(jù)溫度梯度曲線得到應力點處的溫度圖4溫差作用效應計算流程和要點當然不是，由附錄B條文說明的推導過程，可以清晰的了解到，其實，不管是平坡截面還是帶橫坡的截面，亦或是頂面非水平的其他截面，正確的計算方法都是相同的，都是按照圖4所示的流程和要點進行計算的。midasCivil技術資料橫坡截面-梁截面溫度設置midasCiv

6、il技術資料橫坡截面-梁截面溫度設置北京邁達斯技術有限公司橋梁部唐曉東（編）李真興（核） 北京邁達斯技術有限公司橋梁部唐曉東（編）李真興（核） #帶橫坡截面-梁截面溫度設置方法由如上闡述，我們在理論層面上基本清楚帶橫坡截面如何計算溫差應力，與平坡截面沒有本質區(qū)別?，F(xiàn)在的問題是，Civil目前梁截面溫度參數(shù)設置是在平坡截面的框架下給出的，這就需要在設置梁截面溫度時進行一些等效代換。本文主要目的就是告知大家如何做等效代換，最終實現(xiàn)此類截面溫差應力的準確計算。為闡述該方法的操作，現(xiàn)選取一個橫坡為2%的單箱單室對稱截面舉例說明，如圖5所示，藍色線是截面輪廓線，下面將按圖4所示的計算流程，闡述“帶橫坡截

7、面-梁截面溫度設置方法”。圖5帶橫坡截面-梁截面溫度計算示意圖midasCivil技術資料橫坡截面-梁截面溫度設置midasCivil技術資料橫坡截面-梁截面溫度設置北京邁達斯技術有限公司橋梁部唐曉東（編）李真興（核） #北京邁達斯技術有限公司橋梁部唐曉東（編）李真興（核） #midasCivil技術資料橫坡截面-梁截面溫度設置midasCivil技術資料橫坡截面-梁截面溫度設置北京邁達斯技術有限公司橋梁部唐曉東（編）李真興（核） 北京邁達斯技術有限公司橋梁部唐曉東（編）李真興（核） 3.1截面單元面積的劃分3計算橋梁結構由于梯度溫度引起的效應時,可采用圖4.3.10翫示的豎向溫度梯度曲線，加

8、橋面板表面的最高溫度7|規(guī)定見表4.3JO-3,對混凝土結構*當耀高H小千400mm吋，圖中4=-100（mm”梁高H等于或大于400rnm時tA=300mmQ對帶混凝土橋面板的鋼結構/二dOOmng圖4310中的（為混凝土橋面板的總度圖6豎向溫度梯度根據(jù)JTGD60-2004（4.3.10-3）規(guī)定，如圖6,一般混凝土橋面板計算采用兩折線溫度,單元面積厚度取100mm，取300mm即可（因溫差變化在折線范圍內(nèi)是線性的），本文為闡述方法的通用性及不規(guī)則單元面積如何處理等情況，對截面劃分了單元面積-,如圖7所示。圖7正確的單元面積劃分-單元面積劃分的注意事項：1）關于溫差梯度方向，如圖7所示，橫

9、坡截面溫差梯度的方向是垂直于橫坡線的方向，所以，每個單元面積都是平行截面橫坡線向截面內(nèi)進行偏移劃分的。沿軸負方向水平向下偏移劃分單元面積是不正確的，如圖8，因為溫差梯度方向一定是沿著表面向截面內(nèi)漸變的。另外，本例每個單元面積的取值為，溫度基數(shù)為C、C、C、C。如果是按規(guī)范要求定義兩個單元面積，則0即可。/V“IK圖8沿Y軸負方向水平向下偏移劃分單元面積）由圖，單元面積是非規(guī)則圖形，在溫差作用效應計算時，需準確知道該單元面積質心到全截面質心的距離（），所以，推薦用中的命令對單元面積定義面域,然后用命令查詢該面域的面積和質心坐標等數(shù)據(jù)，以便后續(xù)計算等效代換參數(shù)。）此時劃分的單元面積，就是根據(jù)截面的

10、實際形狀和真正的溫差梯度方向得到的，所以，此時值的選取一定要結合規(guī)范來定義，也就是每個對應的都是溫度梯度曲線折點處溫度基數(shù)對應的位置確定的。圖中，根據(jù)規(guī)范，則對應的，對應的（）。本例，為闡述等效方法，把單元面積按為溫度基點的位置劃分了個單元面積，并假定了厶。圖9取值示意圖3.2等效代換梁截面溫度參數(shù)計算節(jié)中根據(jù)溫度梯度曲線的溫度基數(shù)確定單元面積的高度然后劃分好了單元面積，同時，使用中的、命令得到單元面積的面積、坐標等參數(shù)，如圖所示。在表中，根據(jù)這些已知的截面數(shù)據(jù)計算在定義梁截面溫度時需要填入的參數(shù)，這時的思路是等效代換，即把實際截面劃分的單元面積等效代換成便于在中輸入?yún)?shù)的矩形單元面積，代換的

11、原則是：）單元面積的質心位置不變，以保證圖中式-中的、是實際截面中劃分的單元面積對應的位置。）保證單元面積值、每個單元面積內(nèi)溫差梯度平均值、線膨脹系數(shù)a、混凝土彈性模量這些參數(shù)未發(fā)生改變。其中，、a、在該等效代換的方法中，沒有做任何改變，是自然滿足的，無需考慮。3）計算應力點位置、的準確計算；應力點對應溫度梯度曲線處溫度值、的準確調取。注意，式中的第三項中的不是某一個劃分的單元面積對應的溫差梯度平均值,而是計算應力點處對應的溫度值。原則、是為了保證等效代換時式中前兩項計算準確；原則是為了保證式中第三項計算準確。A1適心AT/蜃蟲;、72衛(wèi)0口工-1043一二4昶】垂直梁表面輪廓線）退羞梯度方向

12、-4000T1=251=朗=18-T3=12/T4=6b=-1M3.2478圖10等效代換示意圖midasCivil技術資料橫坡截面-梁截面溫度設置midasCivil技術資料橫坡截面-梁截面溫度設置midasCivil技術資料橫坡截面-梁截面溫度設置midasCivil技術資料橫坡截面-梁截面溫度設置midasCivil技術資料橫坡截面-梁截面溫度設置midasCivil技術資料橫坡截面-梁截面溫度設置表梁截面溫度輸入?yún)?shù)換算截面固有參數(shù)等效代換方法需計算的數(shù)據(jù)中梁截面溫度設置輸入?yún)?shù)計算項目面積質心坐標原等效矩形條高度厶等效單元面積為矩形條的頂?shù)鬃鴺说刃Ь匦螚l寬度（e）BH全截面計算得到等

13、效矩形條的寬度。單元面積是為了滿足代換原則中準確調取計算應力點對應的溫度值而設，將設置為很小的值，使0排除對式中前兩項計算結果的影響。的另其等于的即可。溫度基數(shù)以截面頂點開始計入，故虛設段的溫度都是起始溫度，不設溫差，否則，在調取應力點、的溫度時，會以截面頂點作為，按距離內(nèi)插計算,導致調取的溫度值有誤。截面頂點保證等效矩形條質心位置不變的情況下，計算矩形條的頂?shù)鬃鴺?，用于與截面頂坐標相減得到中輸入的和值。截面頂點截面頂點截面頂點截面頂點表1內(nèi)容是等效代換方法參數(shù)計算的核心，看似繁雜，其實，只需注意幾個關鍵點即可很容易的完成設置參數(shù)的計算。截面固有參數(shù)可在中用定義面域后，命令得到全截面、各單元面

14、積的質心和面積等數(shù)據(jù)。為了讓讀者很好的理解表1的數(shù)據(jù)關系，在表2中，做了更詳細的解釋。同時，在圖中，示意了等效單元面積（或矩形條）與溫差梯度曲線的關系。7A1質心溫差梯度方向-4000Yit條）與溫差梯度曲線的關系（垂直梁表面輪廓線）i=tan0=2%圖等效單元面積比二100北京邁達斯技術有限公司橋梁部唐曉東（編）李真興（核）表2等效代換原則詳解項目針對與等效原則的處理方式總結等效代換原則1等效代換原則是虛設單元面積其、等參數(shù)無需特別考慮。將設為極小值，這是為了保證的面積約為0這樣式中的前兩項結果為0而不影響溫差應力的計算結果。當然，為保證溫度曲線的連續(xù)，令段的等于段的即可。由于的第項是需要計

15、算應力點的溫度值，而程序會以截面最頂點坐標作為溫度曲線起始點，然后根據(jù)應力點位置內(nèi)插得到溫度值，故令段溫度基數(shù)C這時，整個橫坡線上的溫度值才都是C?？梢?，如此處理，既保證了虛設的不會產(chǎn)生面積，進而影響溫差應力計算公式前兩項的結果，同時也保證了截面頂點及橫坡線上的應力點溫度值的準確調取。單元面積等效的原則是質心位置不變，所以，等效的矩形條頂?shù)鬃鴺酥荒苁瞧滟|心坐標加減H得到。但是，由于應力點調取溫度值的原因，需要根據(jù)等效代換原則中所述計算，以保證計算應力點剛好對應的溫度值。對于截面應力點1計算應力時需要調取溫度值，且單元面積的溫度基數(shù)即是、應力點的溫度值，所以，令等效矩形條的頂坐標等于1應力點的坐

16、標（）然后，減去的質心坐標得到矩形條的，然后正常計算底坐標等其他參數(shù)。等效矩形條是需要特殊關注的，因為所處的溫度基數(shù)剛好是要計算的應力點位置，在保證了原則、的同時，還要讓應力點的值剛好在的位置上，故如此處理。沒有特別要求，等于即可。無應力點干擾，無需特殊考慮。直接等效成矩形條即可。溫度曲線未包括的范圍，比如梁底，計算該應力點應力時，式中第項的自然就是了。3.3梁截面溫度設置帶橫坡截面或者不規(guī)則截面通常是要用“設計用數(shù)值截面”類型，故輸入梁截面溫度用“一般截面”類型，按表中“中梁截面溫度設置輸入?yún)?shù)計算”粉色區(qū)域的數(shù)據(jù)輸入，見圖2等效輸入的、等非實際截面尺寸，是等效成矩形條后的尺寸而已。北京邁達

17、斯技術有限公司橋梁部唐曉東（編）李真興（核）midasCivil技術資料橫坡截面-梁截面溫度設置北京邁達斯技術有限公司橋梁部唐曉東（編）李真興（核） 北京邁達斯技術有限公司橋梁部唐曉東（編）李真興（核） #曹面塑型一般截面殆中組舍戡面溫度胡妊&JS：村料特性：彈性植重0C.o單元用戶定臭midasCivil技術資料橫坡截面-梁截面溫度設置北京邁達斯技術有限公司橋梁部唐曉東（編）李真興（核） 北京邁達斯技術有限公司橋梁部唐曉東（編）李真興（核） 線膽狀系繳口1丿口J&BO.OLIIjlnimmmmmCH1H2Z10Z1舊080T125CTZ25編輯No.ReF.BHlH2TOC o 1-5 h

18、z1T0.030io.aui.T7.1.2.T6.2.3.T3.:.4.甲二工尖方冋1st1x1幫1st薪1st:BImm!1stH1Imml1stinflClilitH2fnmi111T2(TCB2J102nd彈也Znd汛DM2ndBmmb2ndH1irrm12nr3TiiICli2ndHIfnml2nd12lien3nS3rd癡Hi3na!BCmml3rdH1nml3rd11nciii3n3M2Imm*3rdT2iTCTi4U11單后部單&.DQ.DDO.DQ2S.D0fiC-.OD25.W單0.&0.DBQ.K25.D01Q-D.02ia.DO單D.Qft.&礙.313A.891B.0D

19、238朋12.00-單元2單迪頂單0.0GDQDD0DO25DDB&OD25.00單0.&0D曲皿25.WItHl0?18DO單DO0t7S543136.891B0D228S912.00單元3迪頂D.D-C-DDDD口DO2SDDBC-QD2S.D0D.il0JBS6B.sn.mi2S3D1&DD2IBDDdnDUT-B54-3I3B.691B口口12.no單元4-邊I頂0.0CDODDono25DDS&OD25.00土0.50D3396B.25DO1H0218DO單DUDO呻吊133.691B0DZ3B6912.00卑元57B9-遠頂0.0&DGDOODO25DDSCOD25.000.00D

20、師25D01(H)021SD0單DO7313S.69180023S卿12.00垃元-曲匝甲Q.0C-.DO.DQD.DQ25.DDC:25.00單a.c-a.fl3購鈕BO.M-25.D01C-D.0Z1S.DQ甲D.Q毗7B54.5133.69：Z3S.S912M單元單0.&G.DQ.DD0.00K.DDflfi-.OD25.00單0.&0a&a.BO.KK.DO10-D.0218.00甲D.Q隔.3血旳16.0D238.64112.0*單0DGOQDDooo25DDB&OD25.00A.&0DBQ.Qfi253ItJD0?1800單DO汕7S543136.B91B0D?3afi912.00

21、單元-遜頂D.D-C-DQDD口na2SDDBC-QD25.00D.lJ03B9GB.sn.DH2SDDliJDD2IS3DDnDU7-B543I3B.69恒口口12.no單元1單單0.0CDODDono2SDD3ftDO25.000.00D3-995B.50.QG25DO1H0218DC單DUDO呻3133.691B0D2336912.00竺元11T-邊顧0.0UDODO0DO25DDSCOD25.000.00D3WB.BO.OO3SD010D0?10DO甲DOOd7313S.691800Z3S6912.00宜元-itil單0.0C-.DQ.DQ0.0025.DOSC.OD25.00單a.c

22、-a.flSS5.BQ.M-25.D0100.021S.D0甲D.O0.17154.5133.691B.0DZ3S.S912.Q&單元單Q.GG.DQ.DDO.BQ25.DD6C-.0D25.00甲Q.G0.Daswa.ao.ooas.oa1QD.Q2ldM甲D.Q毗7554.31狙旳16.0DZ33朋12.0&*TL11迫00COCDDDDO2SDD如m25.00單o.uao啓31MA210Od00aa-7SS421犯的1S0D他甜12.00單元-辿頂辿D.D-C-DQDD口oaKDDBCOD25.0aD.iJ03B96B.2SDDiijda?ISDDnD&7-B543I3B.69佗口D23

23、S6512.DD單元1單0.0CDODDono2SDD8O.DD25.000.(0D3396B.HJ.W25DOIH.flZISDO單DU7B543133.691&OD2386912.00竺元1甲Q.0CDQ.DD0.D025.DD3C.0D25.00a.c-：.B359E.BQ.CC25.001CD.0Z1S.D0甲D.Q7S5431S3.691S.0DZ3S5912.00空元1甲-血頂單0.0C-.DQ.DQ0.D025.DOSC.OD25.CO單a.c-a.fl3西鈕BQ.M25.D010D.QZ1S.DQ甲D.Qo.u7B54.5133.691B.0DZ3S.S912.00單元T甲I5

24、部迪頂單0.0G.DQ.DDO.DQ25.DDfiG-.OD25.W單O.G0.Dao.oo25.0010D.Q213.DG單D.Q0.07B54.31M.S916.0D33.6912.00-單元2單onC-0QDDQDO2SDDgQD2S.!M單o.u0DSO.tMl2DO個02怕0000aa-7SS421&0D澎甜12.A&單元2單單D.D-C-DdDaaoa2SDDbhqd25.ca口.心03EB6B.sn.mi2SDD1&D02IEDOdnDQ7-5543I3B.&9館口|22B6S12.002單0.0CDODDano2SDD8O.DD25.00單0.(0D3-996B.M.閲25001W4ZisDO單DO呻313S.E91&0D23S6912.00單元2單I3祁il0.(C.DG-.DD0.D025.DD3C.0D25.00a.c-：.B3SE.0.0425.001CD.0218.M甲D.Q裙5斗孑138.691S.0DZ38.3912.00量單-iSi頂Q.&C-.DQ.DD0.D025.DOac.oo25.G0單a.c-3.D3K6B.BQ.CC2S.DQ1CD.02ia