MIDASCIVIL钢桁梁桥建模及分析

MIDASCIVIL钢桁梁桥建模及 第三章 MIDAS/CIVIL钢桁梁桥建模及分析 3.1概述 易学易用 能够迅速、准确地完成类似结构的分析和是MIDAS的独到之处。 MIDAS/Civil是针对土木结构 特别是分析预应力箱型桥梁、悬索桥、斜拉桥等特殊的桥梁 结构形式 同时可以做非线性边界分析、水化热分析、材料非线性分析、静力弹塑性分析、 动力弹塑性分析。 本手把手教你如何使用MIDAS/Civil 以64m下承式铁路简支钢桁梁桥为例 详细 介绍设定操作环境、建立模型、定制分析选项和查找计算结果的完整过程 旨在引导初学者 快速熟悉和掌握MIDAS/Civil的基本操作和使用注意事项。本教程使用软件版本为2006 该教程在尽可能多的地方给出了菜单和工具栏两种操作为了适应不同习惯的读者 方式 为 了使读者快速全面地掌握MIDAS的实际操作 本教程对同样的操作功能在不同的地方给出 了尽可能多的实现方法 如对不同选择方式的操作。 本教程中64m下承式铁路简支钢桁梁桥共8个节间 节间长度8m 主桁高11m 基本 尺寸如图3. 1所示。 图3. 1 64m下承式铁路简支钢桁梁桥结构的基本尺寸 3.2 设定操作环境 3.2.1 启动MIDAS/Civil 安装完成后 双击桌面上或相应目录中的MIDAS/Civil的图标打开程序 启动界面如 图3.2所示 分为主菜单、图标菜单、树形菜单、工具条、主窗口、信息窗口、状态条等部 分。 图3.2 MIDAS/Civil的启动界面 3.2.2 创建新项目 通过选择主菜单的文件?新项目(或者点击工具条 按钮)创建新项目 之后选择文件?保存菜单(或者)设置路径保存项目。 3.2.3 定制工具条 图3.3 定制菜单对话框 选择主菜单的工具?用户定制?用户定制…调出如图3.3所示定制工具条对话框 在 Toolbars选项卡下 通过勾选复选框可以定制符合自己风格的工具条 该教程采用默认选项 点击按钮 关闭对话框。 3.2.4 设置单位体系 (1) 在主菜单中选择工具?单位体系 打开单位体系设置对话框 如图XN.4所示。 (2) 在长度栏中选择“m”。 (3) 在力(质量)栏中选择“kN”。 (4) 在热度栏中默认选择“kJ”。 (5) 在温度栏中默认选择“Celsius”。 (6) 点击按钮。 图3. 4 单位体系设置对话框图 图3. 5 显示选项对话框图 ※提示 MIDAS在建模和查看计算结果过程中可以随时 更改长度和力的单位 以方便输入和查看。 3.2.5 设定建模环境 (1) 在屏幕左上角图标菜单中选择常用? 确保捕捉节点和捕捉单元功能图标呈现 暗红色 处于被选中状态。 (2) 在图标菜单中点击常用? 确保消隐功能图标呈现淡蓝色 不被选中。 (3) 在图标菜单中选择UCS/GCS? 确保全局坐标系功能处于被选中状态。 (4) 在图标菜单中选择视图控制?显示选项 调出显示选项对话框 在颜色选项卡下 点击按钮 如图3. 5所示 点击 按钮关闭对话框。 ※提示 这里使用白色背景是为了抓图方便 实际操作中 建议使用黑色背景。 (5) 在屏幕右侧工具条点击 正面显示主窗口。 3.3 建立模型 3.3.1 输入构件的材料数据 (1) 在主菜单中选择模型?材料和截面特性?材料 或在图标菜单中选择特性? 按 钮 调出图XN.6(a)所示对话框。 (2) 点击按钮 调出材料数据对话框 如图XN.6(b)所示。 (3) 在一般的材料号输入栏中确认“1”。 (4) 在设计类型选择栏确认“钢材”。 (5) 在钢材的栏选择“GB(S)”。 (6) 在数据库选择栏选择“16Mnq”。 (7) 点击按钮 添加新材料后的材料数据对话框如图XN.6(c)所示。 (a) (c) (b) 图XN.6 添加材料 3.3.2 输入构件的截面数据 (1) 在材料和截面对话框中选择截面选项卡(或在图标菜单中选择特性?截面) 调出 如图XN.7(a)所示添加截面对话框。 (2) 点击 按钮 打开如图XN.7(b)所示。 (a) (b) 图XN.7 添加截面对话框 XN.1 截面特性值表 杆号 名称 类型 截面形状 H B1(B) tw tf1(tf) B2 tf2 C 1 下弦杆E0E2 用户 H型截面 0.46 0.46 0.01 0.012 0.46 0.012 2 下弦杆E2E4 用户 H型截面 0.46 0.46 0.012 0.02 0.46 0.02 3 上弦杆A1A3 用户 H型截面 0.46 0.46 0.012 0.02 0.46 0.02 4 上弦杆A3A3’ 用户 H型截面 0.46 0.46 0.02 0.024 0.46 0.024 5 斜杆E0A1 用户 H型截面 0.46 0.6 0.012 0.02 0.6 0.02 6 斜杆A1E2 用户 H型截面 0.46 0.44 0.01 0.012 0.44 0.012 7 斜杆E2A3 ‎‎用户 H型截面 0.46 0.46 0.01 0.016 0.46 0.016 8 斜杆A3E4 用户 H型截面 0.46 0.44 0.01 0.012 0.44 0.012 9 竖杆 用户 H型截面 0.46 0.26 0.01 0.012 0.26 0.012 10 横梁 用户 H型截面 0.012 0.024 0.24 0.024 1.29 0.24 11 纵梁 用户 H型截面 1.29 0.24 0.01 0.016 0.24 0.016 12 下平纵联斜杆 用户 T型截面*1 0.16 0.18 0.01 0.01 13 桥门架上下横撑和短斜撑 用户 双角钢截面*10.08 0.125 0.01 0.01 0.01 14 桥门架长斜撑 用户 双角钢截面*10.1 0.16 0.01 0.01 0.01 15 横联上横撑 用户 双角钢截面*10.1 0.1 0.01 0.01 0.01 16 横联下横撑和斜杆 用户 双角钢截面*10.08 0.125 0.01 0.01 0.01 17 上平纵联斜杆 用户 T型截面*1 0252 0.24 0.012 0.012 18 纵梁间水平斜杆 用户 角钢*1 0.1 0.1 0.01 0.01 19 纵梁间横向连接 用户 角钢*1 0.09 0.09 0.009 0.009 20 制动撑架 用户 T型截面*1 0.16 0.18 0.01 0.01 注 标注*1截面 修改偏心为“中 上部” (3) 在数据库/用户选 项卡的截面号输入栏确认“1”。 (4) 在名称输入栏输入“下弦杆E0E2”。 (5) 在截面形状中选择“工字形截面”。 (6) 在用户和数据库中选择“用户”。 (7) 在H对应文本框中输入“0.46”。 (8) 在B1对应文本框中输入“0.46”。 (9) 在tw对应文本框中输入“0.01”。 (10) 在tf1对应文本框中输入“0.012”。 (11) 在B2对应文本框中输入“0.46”。 (12) 在tf2对应文本框中输入“0.012”。 (13) 其它保持默认设置 点击按钮。 (14) 参考(2) (13)的步骤依次输入截面2 20 其截面特性数据详见表XN.1。 (15)对话框中会显示刚增加截面的编号、名称、类型及其形状 添加截面后对话框如图 XN.8所示 点击材料和截面对话框中的按钮 图XN.8 添加完截面后的对话框 3.3.3 建立主桁架 3.3.3.1 建立下弦杆 (1) 在图标菜单中选择视图控制? 在主窗口中显示节点号和单元号。 (2) 在屏幕右侧工具条点击 打开自动对其功能。 (3) 选择主菜单 模型?节点?建立节点 (或者选择图标菜单节点? )。 (4) 在屏幕左侧文本框填写如图XN.9(a)所示 坐标(0 0 0) 复制次数(8) 距离(8 0 0) 点击按钮。 ※提示 数学建模形成自己的惯用整体坐标系是个好习 惯 本实例采用纵向为X轴 横向为Y轴 竖 向为Z轴。 (5) 选择主菜单模型? 单元?建立 (或者选择图标菜单单元?)。 (6) 在屏幕左侧设置如图XN.9(b)所示 单元类型选择一般梁/变截面梁 材料名称选择1:16Mnq 截面名称选择1:下弦杆E0E2 Beta角选择90 选中交叉分隔中的 节点和单元复选框 用鼠标依次拾取节点1和3。 (7) 更改截面号为2 名称为2:下 弦杆E2E4 用鼠标依次拾取节点3和5。 (8) 在工具条中点击全选图标按钮 选择主菜单模型?单元?镜像 (或者选择图标菜 单单元? )。设置如图XN.9(c)所示 形式为复制 镜像平面为y-z平面x:32m 其它默认 点击 按钮。 (a) (b) (c) 图XN.9 建立下弦杆 ※提示 在MIDAS软件中 为了便于用户理解和输入 引进了构件β角的概念。当梁单元的单元坐标 系x轴和整体坐标系的X轴平行时 单元的β 角为整体坐标系Z轴和单元坐标系z轴的夹角 夹角的符号由绕单元坐标系x轴旋转的右手法 则决定。下弦杆β角计算如图XN.10所示。 Y 整体坐标系横向 Z 整体坐标系竖向 y 单元坐标系横向 z 单元坐标系竖向 β 下弦杆单元坐标系β角 90 角计算 XN.10 下弦杆※提示 在用镜像功能填写镜象平面坐标的时候 可以通 过两种方式来完成 (1)点击所需镜像平面对应 的文本框 直接填写对称平面坐标数值 (2)点 击所需镜像平面对应的文本框后 在主窗口结 构中挪动鼠标 文本框中的数值会随着鼠标处 节点坐标的变化而变化 点击对称平面上任一 点的即可得到所需坐标值 这样就省去了计算 坐标值的麻烦。 3.3.3.2 建立上弦杆 (1) 在工具条中点击窗口选择按钮 选取中间7个节点(节点号为2~8)。 ※提示 在用窗口选择方式选取对象的时候 需要用鼠标 点击对角线的两点确定一个矩形框 点取一点 后 先放开鼠标键再去确定下一点。MIDAS中 选择方向不一样 所选取对象会所有不同 (1) 从左往右选择 选择区域以边界矩形框和两条对 角线表示 见图XN.11(a) 全部被包围的对象才 会被选中 与矩形框相交的对象不会选中 (2) 从右往左选择 选择区域仅以边界矩形框表示 见图XN.11(b) 被包围在矩形框内以及与矩形 框相交的对象都会被选中。该处选择的是节点 只求选择区域包围2~8节点 两个选择方向均 可。 (a) (b) 图XN.11 MIDAS的窗口选择方式 (2) 选择主菜单模型?节点?复制和移动 (或者选择图标菜单节点? ) 复制节点 在主窗口左侧出现复制节点设置选项如图XN.12所示 设置如下 形式选择复制 等间距 设置为(0 0 11) 复制次数为(1) 其它默认 点击 按钮。 图XN.12 复制节点设置选项 (3) 选择主菜单模型?单元?建立 (或者选择图标菜单单元? )。 (4) 参考图XN.9(b) 单元类型选择一般梁/变截面梁 材料名称选择1:16Mnq 截面名称选择3:上弦杆A1A3 Beta角选择90 选中交叉分隔中的节点和单元复选框 在主窗口中用鼠标依次拾取节点10和12 拾取节点14和16。 (5) 截面名称选择 4:上弦杆A3A3’ 用鼠标依次拾取节点12和14。 3.3.3.3 建立斜杆 (1) 截面名称选择5:斜杆E0A1 用鼠标依次拾取节点1和10。 (2) 截面名称选择6:斜杆A1E2 用鼠标依次拾取节点10和3。 (3) 截面名称选择7:斜杆E2A3 用鼠标依次拾取节点3和12。 (4) 截面名称选择8:斜杆A3E4 用鼠标依次拾取节点12和5。 (5) 在工具条中点击交叉线选择按钮 选择单元15~18。 ※提示 用交叉线选择方式选取单元的时候 在主窗口中 用鼠标连续画出的任意线 与该线相交的单元均 被选择。起点和中间折点需要单击鼠标确定 最 后一点通过双击鼠标完成。选择斜杆单元如图 XN.13所示 为演示交叉线选择的丰富功能 图 中使用的折线路径 实际操作上只需要从起始点 到终点画一直线即可 被选中的单元将以红色线 条显示。 图XN.13 交叉线选择单元 (6) 选择主菜单模型?单元?镜像 (或者选择图标菜单单元? )。 (7) 设置参考图XN.9(c) 形式选择复制 镜像平面为y-z平面x:32m 其它默认 点击 按钮。 3.3.3.4 建立竖杆 (1) 选择主菜单模型?单元?建立 (或者选择图标菜单单元? )。 ※提示 当梁单元的单元坐标系x轴和整体坐标系的Z轴平行时 单元的β角 为整体坐标系X轴和单 元坐标系z轴的夹角 夹角的符号由绕单元坐标 系x轴旋转的右手法则决定。竖杆β角计算如 图XN.14所示。 Y 整体坐标系横向 Z 整体坐标系竖向 y 单元坐标系横向 z 单元坐标系竖向 β 下弦杆单元坐标系β角 90图XN.14 竖杆 角计算 (2) 参考图XN.9(b) 截面名称选择9: 竖杆 Beta角选择90 其它默认 在主窗口中用 鼠标依次拾取 节点2和10。 (3) 在工具条中点击单选按钮 选择刚刚建立的竖杆单元23。 (4) 选择主菜单模型?单元?复制和移动 (或者选择图标菜单单元? )。 (5) 在主窗口左侧控制对话框中设置下 等间距dx,dy,dz (8 复制次 0 0)数 (6) 其它默认 点击按钮。 ※提示 步骤(3)(4)(5)目的是建立其它竖杆 为了展示 MIDAS/CIVIL的灵活建模方式 使用了复制单 元的方式。读者也可以逐个建立 用鼠标依次拾 取 节点3和11 拾取节点4和12 拾取节点5 和13 拾取节点6和14 拾取节点7和15 拾 取节点8和16。 (6) 已经建完单片主桁杆件 主窗口中模型显示如图XN.15(a)所 示。 (7) 在图标菜单中选择视图控制? 在主窗口中取消节点号和单元号显示 选择显示按钮 调出显示对话框 在特 性选项卡中选中特征值名称前的复选框 在主窗口模 型中显示单元的特征值名称如图XN.15(b)所示 核对杆件截面是否正确。 (a) (b) 图XN.15 建立完毕的单片主桁架模型 (8) 取消特征值名称显示 恢复显示节点和单元号 在工具条中单击标准视图按钮 在图标菜单中选择视图控制?消隐 单击工具条中的窗口缩放功能按钮 查看主桁消 隐模型 放大主桁节点如图XN.16所示 查看杆件方向是否正确。 图XN.16 主桁架局部消隐效果 3.3.3.5 设置主桁架与横梁的连接点 (1) 在图标菜单中选择视图控制? 取消消隐 在工具条中单击正面显示按钮 和对齐按钮 。 (2) 在工具条中点击 窗口选择按钮 选择下弦杆中间7个节点。 (3) 选择主菜单模型?节点?复制和移动 (或者选择图标菜单节点? ) 复制节点 在主窗口左侧复制节点设置选项如下 形式选择复制 等间距设置为(0 0 0.645) 复制次 数为(2) 选中 在交叉点分割单元前的复选框 点击 按钮。 (4) 在工具条中点击 窗口选择按钮 选择下弦杆两个端节点。 (5) 选择图标菜单节点? 复制次数(1) 其它设置同(3) 点击 按钮。 ※提示 实例中铁路纵、横梁高度为 1.29m 其截面形 心到上下翼缘的距离为0.645m。在(3)中以交叉 点分割的方式复制下弦中间节点两次 目的是为 了建立横梁和竖杆连接的中心点以及横梁上翼 缘点 端横梁处没‎‎有竖杆 在(5)中仅需要复制 一次得到横梁截面中心点位置即可。 3.3.3.6 复制主桁 (1) 在工具条中点击全选按钮 第一片主桁的节点和单元被全部选中 单元以红色线 条显示 节点以较大高亮点显示。 (2) 选择图标菜单 节点? 在主窗口左侧节点复制设置选项如下 形式选择 复制 等 间距设置为(0 5.75 0) 复制次数为(1) 其它默认 点击 按钮。 (3) 点击全选按钮 点击图标菜单单元?复制和移动 设置选项如下 形式选择复制 等间距设置 为(0 5.75 0) 复制次数为(1) 其它默认 点击 按钮。 ※提示 两片主桁已经 建完 可以及时欣赏一下自己的劳 动成果。取消显示节点号和单元号 以消隐方式显示模型 在工具条中点击动态旋 转按钮 在主窗口中按住鼠标左键并移动鼠标 你就会 得到不同视角的模型 主桁消隐效果如图 XN.17所示。 图XN.17 主桁架消隐显示模型 3.3.4 建立桥面系 3.3.4.1 建立 横梁 在工具条中单击 (1) 标准视图按钮 在图标菜单中选择 视图控制? 取消消隐 在图标菜单中选择视图控制? 在主窗口中显示节点号和单元号。 (2) 点击窗口缩放按钮 选择两片主桁下弦左端放大显示 点击图标菜单单元? 建立单元。 (3) 参考图XN.9(b) 单元类型选择一般梁/变截面梁 材料名称选择1:16Mnq 截面 名 称选择10:横梁 Beta角选择0 选中交叉分隔中的节点和单元复选框 在主窗口中 用鼠标依次拾取节点31和63。 (4) 在工具条中点击窗口选择按钮 选择节点31。 (5) 选择图标菜单节点? 设置选项如下 形式选择复制 等间距设置为(0 1.875 0) 复制次数为(1) 选中在交叉点分割单元前的复选框 点击 按钮。 (6) 点击窗口选择按钮 选择刚刚建立的节点65。 (7) 选择图标菜单 节点? 选项中等间距更改为(0 2 0) 其它设置参考(5) 点击 按钮。 ※提示 步骤(4)-(7)通过两次复制节点来分隔端横梁单 元 建立纵、横梁的连接点 去掉 单元号显示 打开 消隐功能 建立的端横梁模型及其节点分布 如图XN.18所示 检查端横梁的单元方向是否 正确。 图XN.18 端横梁消隐模型及其节点编号 (8) 取消消隐显示 打开单元号显示 点击窗口选择按钮 选择刚刚建立的端横梁(单 元87、88、89)。 (9) 点击图标菜单 单元?复制和移动 形式选择复制 等间距设置为(8 0 0) 复 制次数为(8) 其它默认 点击按钮 完成全部横梁的建立。 3.3.4.2 建立 端节间纵梁 (1) 在工具条中单击 顶面显示按钮 点击 窗口缩放按钮 选择左端一个节间放大 显示。 (2) 点击图标菜单单元? 建立单元。单元类型选择一般梁/变截面梁 材料名称选 择1:16Mnq 截面名称选择11:纵梁 Beta角选择0 其它默认 在主窗口中用鼠标 依次拾 取节点65和67 拾取节点66 和68。 ※提示 建模过程中要养成经常检查模型的好习惯。完成 端节间纵梁建模 去掉单元号显示 打开消隐功 能 单击标准视图按钮 点击窗口缩放按钮 局部放大 检查纵梁的方向如图XN.19所示。 图XN.19 纵、横梁消隐显示 3.3.4.3 建立纵梁之间的联结系 (1) 取消消隐显示 单击顶面显示按钮 点击窗口缩放按钮 放大显示左端一个 节间。 (2) 选择刚刚建立的端节间纵梁(单元114、115) 在图标菜单中选择常规?激活 仅激活刚刚纵梁单元。 图XN.20 单元分割设置图 XN.21 修改单元参数设置 (3) 选择纵梁( 单元114、115) 在图标菜单中选择单元? 对纵梁进行分割。在主窗 口左侧单元分割‎‎设置如图XN.20所示 单元类型选择 线单元 分割方式为等间距 x方向分 割数量 (4) 选中合并重复节点前的复选框 点击 按钮。 (4) 点击图标菜单单元? 建立端节间纵梁之间联结系水平面斜杆单元。截面名称选 择18: 纵梁间水平斜杆‎‎ Beta角选择0 其它默认 在主窗口中用鼠标依次拾取节点66 和83 拾取节点83和87 拾取节点87和85 拾取节点85和68。 (5) 截面名称选择19: 纵梁间横向连接 建立纵联之间联结系顶层横撑 用鼠标依 次拾取节点86和83 拾取节点87 和84 拾取节点88和85。 (6) 显示单元号 选择刚刚建立的纵梁之间联结系的7个杆件(单元122-128) 点击 图 标菜单单元?复制和移动 形式选择移动 等间距设置为(0 0 0.645) 其它默 认 点 击按钮 移动至实际位置。 (7) 选择单元127 点击单元? 形式为复制 等间距(0 0 -1.29) 复制次数(1) 其它默认 按按钮 建立端节间纵梁之间联结系底层横撑。 (8) 单击标准视图按钮 点击窗口缩放按钮 放大节间中部 选择刚刚建立的底 层横撑(单元129) 点击图标菜单单元? 设置如图XN.21所示 参数类 修改单元参数 型选择单元坐标轴方向 形式选择分配?Beta角 (180)[Deg] 按 按钮 调整底层横 撑角钢方向。 (9) 点击图标菜单单元? 建立端节间纵梁之间联结系竖平面斜杆单元。截面名称选 择19: 纵梁间横向连接 Beta角选择0 选中交叉分隔选项中的单元和节点复选框 在主窗口中用鼠标依次拾取节点91和98 拾取节点97和95。 ※提示 在步骤(9)中确保交叉分割 目的是通过竖平面 斜杆单元交叉相互分割而得到板铰的连接位置。 完成端节间纵梁见联结系建模 去掉单元号显 示 打开消隐功能 点击对齐按钮 点击动态 旋转按钮 调整视图方向 一边欣赏自己的劳 动果实 一边检查杆件方向的正确性 端部节间 纵梁及其联结系消隐显示如图XN.22所示。 图XN.22 端部节间纵梁及其联结系 (10) 点击全选按钮 点击图标菜单单元? 形式为复制 等间距(8 0 0) 复制 次数(7) 其它默认 按 按钮 通过复制建立其它节间纵梁及其联结系。取消 节点和单元号的显示 点击图标菜单常规?全部激活 通过 动态旋转 和窗口缩放 功能可以 查看主桁架和桥面系杆件之间的位置关系 如图XN.23所示。 图XN.23 主桁架和桥面系局部模型 3.3.5 建立下平纵联和制动撑架 3.3.5.1 建立下平纵联 (1) 取消消隐 显示节点和单元号 单击标准视图按钮 和窗口缩放 放大左边端 节间 仅选择两个下弦杆(单元1 44) 在图标菜单中选择常规?激活 仅激活端 节间下 弦杆。 (2) 点击图标菜单 单元? 建立端节间下平纵联交叉斜杆。截面名称选择12: 下平纵 联斜杆 Beta角选择0 取消选择交叉分隔选项中的单元和节点复选框 在主窗口中用鼠标 依次拾取 节点33和2。 ※提示 在MIDAS/CIVIL中近似地把下弦杆、下平纵联 和纵梁之间联结系底层横撑建在了同一水平面。 如果在(2)中建立下平纵联杆件的时候 选择交 叉分隔选项中的 单元和节点复选框 就会与已经 建好的纵梁间底层横撑中点相交分割而形成连 接关系 实际上 下平纵联杆件交点通过板铰与 纵梁之间联结系的竖平面斜杆交点相连。 (3) 选择刚刚建立的单元274 点击图标 菜单单元? 分割下平纵联交叉斜杆 单元 类型选择 线单元 等间距x方向分割为(2)段 按 按钮 在杆件中点建立下平纵联交 叉节点。 (4) 点击图标菜单单元? 建立端节间下平纵联另外一根交叉斜杆。截面名称选择 12: 下平纵联斜杆 Beta角选择0 取消选择交叉分隔选项中的单元和节点复选框 在主窗口中用鼠标依次拾取节点1和212 拾取节点212和34。 (5) 选择下平纵联4根斜杆( 单元274-277) 点击图标菜单单元? 形式为 复制 等 间距(8 0 0) 复制次数(7) 取消选择交叉分隔选项中的单元和节点复选框 其它默认 按按钮 通过复制建立其它节间下平纵联交叉斜杆。 3.3.5.2 建立制动撑架 (1) 关闭主窗口左侧复制单元设置对话框 在树形菜单中展开截面目录 按住Ctrl键依 横梁和12 下平纵联斜杆 被选中的截面背景色会变为深次用鼠标选择截面10 蓝色 如图XN.24所示 单击鼠标右键 选择激活 在主窗口显示的只有横梁和下平纵联斜杆单元。 图XN.24 树形菜单使用 图XN.25 下平纵联、制动撑架与桥面系模型 (2) 单击顶面显示按钮 点击窗口缩放按钮 放大显示中间两个节间。 (3) 选择跨中横梁中部的两个节点(节点73 74) 选择图标菜单节点? 选项中等间 距更改为(0 0 -0.645) 复制次数 (1) 点击 按钮 通过复制得到制动撑架与纵、 横梁的连接点。‎‎ (4) 单击标准视图按钮 点击窗口缩放按钮 放大显示中间两个节间。 (5) 点击图标菜单单元? 建立制动撑架。截面名称选择20: 制动撑架 Beta角选 择0 取消选择交叉分隔选项中的单元和节点复选框 在主窗口中用鼠标依次拾取节点215和220 拾取节点215和221 拾取节点216和220 拾取节点216和221。 (6) 在图标菜单中选择 常规?全部激活 打开消隐显示 取消显示节点和单元号 通 过动态旋转 和 窗口缩放 功能可以查看下平纵联、制动撑架与桥面系之间的位置关系 所示。 如图XN.25 3.3.6 建立上平纵联和横向联结系 3.3.6.1 建立上平纵联 (1) 取消消隐 单击正面按钮 点击窗口选择按钮 选择上弦杆如图XN.26所示 在图标菜单中选择常规?激活 仅激活端节间下弦杆 单击 顶面显示按钮 。 图XN.26 窗口选择上弦杆 (2) 显示节点和单元号 点击图标菜单单元? 在上弦杆端节间建立上平纵联斜杆。 截面名称选择17: 上平纵联斜杆 Beta角选择0 确定选中交叉分隔选项中的单元和节点复 选框 在主窗口中用鼠标依次拾取节点10和43。 (3) Beta角选择180 在主窗口中用鼠标依次拾取节点42和11。 (4) 选择刚刚建立的4根上平纵联斜杆( 单元310-313) 点击图标菜单单元? 形式 为复制 等间距(8 0 0) 复制次数(5) 其它默认 点击 按钮 通过复制建立其它 节间上平纵联斜杆。 (5) 点击图标菜单单元? 在上弦杆端部建立上平纵联横撑。截面名称选择15: 横联 上横撑 Beta角选择180 在上弦杆端部用鼠标依次拾取节点10和42。 ※提示 在64m钢桁梁桥标准设计中 上平纵联横撑和 横向联结系上横撑共用一根杆件 故这里选用的 截面为15: 横联上横撑。 (6) 选择刚刚建立的上平纵联横撑( 单元334) 点击图标菜单单元? 形式为 复制 等间距(8 0 0) 复制次数(6) 其它默认 点击 按钮 通过复制建立其它上平纵联 横撑。 3.3.6.2 建立 横向联结系 (1) 取消显示节点和 单元号 点击多边形选择按钮 参考图XN.27 按照顺序在1-7 点单击 第8点双击 完成多边形区域选择 被包含在区域种的节点和单元对象都会被选中。 (2) 选择图标菜单节点? 选项中等间距更改为(0 0 -4.58) 复制次数(1) 选中在 交叉点分割单元前的复选框 点击 按钮 通过复制上弦杆中间节点分割竖杆的方式 得到横向联结系‎‎与竖杆连接的位置。单击标准视图按钮 可以看到被分割的竖杆被自动激活。 图XN.27 多边形选择上弦杆中间节点 (3) 单击顶面显示按钮 点击窗口选择按钮 如图XN.28所示 选择左边第二根 横向联结系上横撑范围内的单元 在图标菜单中选择常规?激活 单击左面显示按钮 。 图XN.28 多边形选择上弦杆中间节点 (4) 显示节点和单元号 点击图标菜单单元?建立单元 建立横向联结系。截面名 称 选择16: 横联下横撑和斜杆 Beta角选择0 用鼠标依次拾取节点233和横向联结系上横撑(上 平纵联横撑)中点 横向联结系上横撑被自动平均分割为两段 在其中点自动生成节点238。 ※提示 在屏幕右下角有单元捕捉控制选项 右边数据表示自动捕捉单元的相应等分点 通过 修改该数据可以灵活的捕捉到单元的等分位置 在建立单元的时候使用该功能 在捕捉点会建立 节点且把单元自动分段。 (5) 用鼠标依次拾取节点238和228 拾取节点43和横向联结系左边斜杆中点 在横向 联结系左边斜杆中点自动生成节点239 拾取 节点239和横向联结系右边边斜杆中点 在横 向联结系左边斜杆中点自动生成节点240 拾取节点240和11 相应节点和单元编号见图 XN.29(a)。单击标准视图按钮 打开消隐显示 可以查看横向联结系杆件方向如图XN.29(b) 所示。 (a) (b) (c) 图XN.29 横向联结系 (6) 点击窗口选择按钮 参考图XN.29(b) 自右下角往左上角选择横向联结系的斜杆和下横撑 被选中的杆件将以一条粗红线显示 见图XN.29(c)。 (7) 点击图标菜单单元? 形式为复制 等间距(8 0 0) 复制次数(4) 选中交叉 分割后节点和单元复选框 其它默认 点击 按钮 通过复制 建立其它横向联结系。 (8) 在图标菜单中选择 常规?全部激活 取消显示节点和单元号 通过动态旋转和窗口缩放 功能可以查看已经建立的结构模型 如图XN.30所示。 图XN.30 建立横向联结系的模型 3.3.7 建立桥门架 3.3.7.1 建立 桥门架上横撑 (1) 选择左侧两根端斜杆( 单元15 58) 在图标菜单中选择常规?激活 仅激活左侧 两根端斜杆 在此基础上建立桥门架。 (2) 取消消隐显示 选择激活的两根端斜杆(单元15 58) 点击图标菜单单元?分割单 元 分割出桥门架上横撑和端斜杆的理论连接点 分割方式选择任意间距x: (13.251) m 按按钮 端斜杆分别被新产生的节点253、254分割为两段。 (3) 选择两根端斜杆的下端较长的节段(单元15 58) 点击图标菜单单元? 分割单元 分割出桥门架长斜撑和端斜杆的理论连接点 分割方式选择任意间距x: (8.041) m 按 按钮 两根端斜杆再次被新产生的节点255、256分割为两段。 ※提示 任意间距方式分割单元以单元坐标系为基础 在 XN.3.3.3 (1)中 建立端斜杆单元时的连接顺 序为先节点1后节点10 另一根端斜杆为复制 得到 继承了前一单元的属性 端斜杆单元坐标 系x轴单元自下而上。端斜杆总长度为 13.601m 分割方式选择任意间距x: (13.251) m 目的是在端斜杆上距离上端点0.35m的位 置分割出桥门架上横撑和端斜杆的理论连接点 分割方式选择任意间距x: (8.041) m 目的是在 端斜杆距离上端点5.56m的位置分割出桥门架 长斜撑和端斜杆的理论连接点。 (4) 点击图标菜单单元? 建立桥门架上横撑。截 面名称选择13: 桥门架上下横撑和 短斜撑 Beta角填写144 用鼠标依次拾取节点254和253。 ※提示 MIDAS/CIVIL梁单元的单元坐标系取决于建立 单元时拾取节点的先后顺序 桥门架上横撑截面 的单元坐标参考图XN.8 当梁单元的单元坐标 系x轴和整体坐标系的Y轴平行时 单元的β 角为整体坐标系Z轴和单元坐标系z轴的夹角 夹角的符号由绕单元坐标系x轴旋转的右手法 则决定。桥门架上横撑的单元坐标系β角计算 见图XN.31。如果建模时的拾取顺序改为节点253和254 则Beta角应更改为360- 144=216。 X 整体坐标系纵向 Z 整体坐标系竖向 y 单元坐标系横向 z 单元坐标系竖向 端斜杆和整体坐标系纵 向夹角 β 桥门架上横撑单元坐标 系β角 54 8 11 arctan 1445490180 图XN.31 桥门架上横撑的单元坐标 系 角计算 建立桥门架长斜撑 3.3.7.2 (1) 选择刚刚建立的桥门架上横撑(单元395) 点击图标菜单单元? 单元类型选择线 单元 等间距x方向分割为(2)段 按 按钮 在杆件中点建立桥门架长斜撑的连接点(节 点257)。 (2) 点击图标菜单单元? 建立桥门架长斜撑。截面名称选择14: 桥门架长斜撑 Beta 角填写303.6 用鼠标依次拾取节点256和257 拾取 节点257和255。 ※提示 该处的Beta角为303.6 由于桥门架平面是倾 斜的 Beta角为0时 对应的桥门架长斜撑双 角钢短肢处于竖平面内 建立杆件时 应将Beta 角调整为桥门架长斜撑所在竖平面和桥门架平 面法线方向的夹角。桥门架长斜撑β角计算图 式见图XN.32(a) 粗实线为结构杆件 细实线 为辅助线 平面ODE垂直于桥门架长斜撑AB OD?AC OE?AB 可以证明OD?DE。过E 点取桥门架长斜撑AB的断面如图XN.32(b)所 示 根据几何关系可以求得 2 2LH SH OA 2 2LH SL OC 2 2LH SLH OD 42 22 22B LH SL OB 42 2B SAB 2 222 22222 2 2 22 2 22 224 4 4 4 BSLH LHBSLHS B S LH HSB LH SL OE 2 1 1 221 41sin B S L H OE OD OED 把H=11m L=8m S=5.21m B=5.75m代 入上式 求得 4.56OED。当杆件AB的单元坐标 系x轴由A指向B时 根据图XN.32(b)可以求得 6.3034.56 360 反之则为 。 4.56(a) (b) H 主桁轴线 高度 L 主桁节间 长度 B 两篇主桁 间距 S 桥门架上 横撑和 桥门架 长斜撑 在端斜 杆的节 点之间 距离 图XN.32 桥门架长斜撑 角计算 3.3.7.3 建立桥门架短斜撑和下横撑 (1) 选择刚刚建立的两根桥门架长斜撑(单元397 398) 点击图标菜单 单元? 单元 类型选择线单元 等间距x方向分割为(2)段 按 按钮 在杆件中点建立桥门架端斜撑 和下横撑的连接点(节点258 259)。 ※提示 这里有两个近似处理 ?实际中的 桥门架长斜撑 和端斜杆为偏心连接 该实例近似地把长斜撑下 端连接在端斜杆截面中心 ?桥门架短斜撑和长 斜撑的节点把长斜撑分为上下长度差别较小的 两段 该实例近似的把端斜撑连接在长斜撑的中 点。在建立横向联结系的时候也用到了相识的处 理手段 在此一并提出。 (2) 点击图标菜单单元? 建立桥门架短斜撑和下横撑。截面名称选择13: 桥门架上 下横撑和短斜撑 Beta角填写303.6 用鼠标依次拾取节点254和258 拾取节点259和253。 Beta角修改为144 用鼠标依次拾取节点258和259。 (3) 选择桥门架的9个杆件(单元395-403) 点击图标菜单单元?镜像单元 参考图 XN.33(a)设置镜像参数 形式选择复制 镜象平面y-z平面x:(32)m 选中交叉分割后节点和 单元复选框 选中 复制单元属性复选框 选中镜像Beta角复选框 点击 按钮 另一 对端斜杆同时被分割激活。 (4) 在图标菜单中选择常规?全部激活 取消显示节点和单元号 打开消隐显示功能 通过动态旋转 和窗口缩放 功能查看已经建立的结构模型 桥门架消隐局部模型见图 XN.33(b)。 (a) (b) 图XN.33 桥门架 3.3.8 建立虚拟车道 3.3.8.1 添加 虚拟材料和截面 (1) 在图标菜单中选择 特性? 点击 按钮 调出材料数据对话框。 (2) 名称填写 虚拟材料 设计类型选择用户自定义 材料类型选择各向同性 弹性模量 为1kN/m2 泊松比为0.3 其它默认 点击 按钮。 (3) 点击 截面选项卡 点击 按钮 截面号填写21 选择 实腹圆形截面 名称 填写 虚拟车道 数据类型选择用户 圆截面直径填写D 0.001m 点击 按钮 关闭对 话框。 ※提示 列车荷载实际上传递到两片纵梁上的 为了方便 加载 需要另外建立一条虚拟车道 车道所用材 料弹性模型极小 无质量 为了不影响实际的纵 横梁受力 应注意虚拟车道和两片纵梁之间的连 接关系。 3.3.8.2 添加虚拟车道单元 (1) 在树形菜单中右击截面中的11 纵梁 选择激活 单击顶面显示按钮 。 (2) 选择一侧纵梁 点击图标菜单 单元? 形式为 复制 等间距(0 -1 1) 复制次 数(1) 其它默认 点击按钮 通过复制建立虚拟车道单元。 (3) 选择刚刚建立的位于中间的纵梁 关闭复制对话框 在树形菜单中单击材料中的2 虚拟材料 并按住鼠标左键将其拖入主窗口 赋予虚拟车道材料。 (4) 选择刚刚建立位于中间的纵梁 在树形菜单中单击 截面中的21 虚拟车道 并按住鼠标左键将其拖入主窗口 赋予虚拟车道截面。 3.4 施加边界条件 3.4.1 设置节点之间的连接 3.4.1.1 设置 横梁端部和主桁竖杆之间的连接 (1) 参考图XN.24 在树形菜单中展开截面目录。 (2) 用鼠标选择截面1 下弦杆E0E2 按住Ctrl键 用鼠标再选择2 下弦杆E2E4、9 竖杆和10 横梁 选中的截面背景色会变为深蓝色 单击鼠标右键 选择激活 取消单元号显示 取消消隐显示功能 在主窗口被激活模型如图XN.34(a)所示。 ※提示 在实际结构中横梁高度范围内 横梁和主桁竖杆 都有连接角钢连接 如图XN.34(b)所示。竖杆 的受横梁竖弯影响而主桁平面外弯曲明显 为了 较准确地模拟这一作用 把横梁端部处理为截面 中心和上、下翼缘之间刚性连接。 (a) (b) 图XN.34 横梁与主桁的连接 (3) 在工具条中单击窗口缩放 按钮 放大显示左端两根横梁范围内的模型。 (4) 在主菜单中选择 模型?边界条件?弹性连接(或者在图标菜单中选择边界/质量? ) 连接类型选择刚性 选中 复制弹性连接前的复选框 参考图XN.35 方式选择距离 方向选择x 间距填写8@8 其它默认 点击两点后面的文本框 在主窗口中用鼠标依次点取节点31和1 点取节点63和33 完成横梁端部中心和下弦杆的连接。 图XN.35 复制弹性连接设置图 XN.36 激活纵梁和纵梁间联结系 (5) 更改间距为6@8 点击两点后面的文本框 在主窗口中用鼠标依次点取节点24和17 点取节点56和49 完成横梁端部中心和上翼缘的连接。 3.4.1.2 设置纵梁和纵梁联结系之间的连接 (1) 在图标菜单中选择常规? 全部激活 关闭弹性连接设置对话框 在树形菜单中展 开截面目录。 (2) 用鼠标选择截面11 纵梁 按住Ctrl键 用鼠标再选择18 纵梁间水平斜杆和19 纵梁间横向连接 单击鼠标右键 选择 激活。在工具条中单击窗口缩放 按钮 放大显示 左端一个节间范围内的模型如图XN.36所示。 (3) 在图标菜单中选择边界/质量? 连接类型选择刚性 选中复制弹性连接前的复 选框 方式选择距离 方向选择x 间距填写32@2 其它默认 点击两点后面的文本框 在主窗口中用鼠标依次点取节点89 和66。 (4) 更改间距为7@8 点击两点后面的文本框 在主窗口中用鼠标依次点取 节点87和97 点取节点95和84 点取节点84和98 点取节点90和83 点取节点92和85 完成 纵梁和纵梁联结系之间的连接。 ※提示 在实际结构中 纵梁的水平联结系和纵梁上翼缘 相连 在每个节间的纵梁跨中还有横向竖平面的 连接杆件 而纵梁用与其截面中心重合的梁单元 模型中这些杆件没有共节点 本实例用刚 模拟 性连接来模拟这种空间连接作用。 3.4.1.3 设置虚拟车道和纵梁之间的连接 (1) 在图标菜单中选择常规?全部激活 关闭弹性连接设置对话框 在树形菜单中展 开截面目录。 (2) 用鼠标选择截面11 纵梁 按住Ctrl键 用鼠标再选择21 虚拟车道 选中的截 面背景色会变为深蓝色 单击鼠标右键 选择激活。在工具条中单击 窗口缩放 按钮 放 大显示左端一个‎‎节间范围内的模型如图XN.37所示。 图XN.37 激活纵梁和虚拟车道 (3) 点击窗口选择按钮 选择左端三个节点(节点65 66 269) 在图标菜单中选择边界/质量?刚性连接 选项选择添加 主节点号填写269 刚性连接自由度仅仅选择Dz 前的复选框 选中复制弹性连接前的复选框 方式选择距离 方向选择x 间距填写32@2 其它默认 纵梁和虚拟车道之间的刚性连接设置见图XN.38 点击按钮 通过复制 完成纵梁和虚拟车道其它节点之间的刚性连接 在主节点处会出现001000的刚性连接属性 标志。 ※提示 本实例纵梁和虚拟车道之间的刚性连接仅选择竖 向自由度 模拟车道列车活载向纵梁的传递。该 处不能选中Dy 否则纵、横梁节点通过虚拟车道形成横向刚性连接 纵梁之间的横梁段将不参 与竖向荷载作用下的竖向弯曲作用。 性连接 图XN.38 刚 设置 (a) (b) 图XN.39 制动撑架和跨中横梁 3.4.1.4 设置制动撑架和纵、横梁之间的连接 (1) 在图标菜单中选择常规?全部激活 关闭弹性连接设置对话框 在树形菜单中展 开截面目录。 (2) 用鼠标选择截面10 横梁 按住Ctrl键 用鼠标再选择20 制动撑架 选中的截面背景色会变为深蓝色 单击鼠标右键 选择激活。在工具条中单击窗口缩放 按钮 放大显示跨中制动撑架范围内的模型如图XN.39(a)所示。 (3) 在图标菜单中选择边界/质量? 连接类型选择刚性 不选复制弹性连接前的复 选框 其它默认 点击两点后面的文本框 在主窗口中用鼠标依次点取节点73和220 点取节点74和221 完成纵梁和纵梁联结系之间的连接。 ※提示 钢桁梁制动撑架通过节点板连接在纵横梁节点的 下翼缘 如图XN.39(b)所示 本实例用刚性连 接来模拟这种偏心结构。 3.4.1.5 设置下平纵联中间节点和纵梁联结系之间的板铰连接 (1) 在图标菜单中选择常规? 全部激活 关闭弹性连接设置对话框 在树形菜单中展 开截面目录。 (2) 用鼠标选择截面12 下平纵联斜杆 按住Ctrl键 用鼠标再选择19 纵梁间横向连 接 选中的截面背景色会变为深蓝色 单击鼠标右键 选择激活。在工具条中单击窗口缩放按钮 显示单元号 放大显示左端节间的模型如图XN.40(a)所示。 (a) (b) 图XN.40 设置板铰连接 (3) 点击窗口选择按钮 选择中间三个节点(节点99 212) 在图标菜单中选择边界/质量?刚性连接 选项选择添加 主节点号填写212 刚性连接自由度仅仅选择Dy Dz 前的复选框 选中复制弹性连接前的复选框 方式选择 距离 方向选择x 间距填写7@8 其它默认 点击按钮 通过复制完成其它节间的板铰设置 在主节点处会出现011000 的刚性连接属性标志。 ※提示 实际板铰连接如图XN.40(b)所示 板铰在横向 和竖向约束较强 纵向约束很弱 本实例用横向 和竖向的刚性连接近似模拟这种板铰结构。 3.4.1.6 设置桥门架上横撑和上平纵联端横撑之间的连接 (1) 在图标菜单中选择常规? 全部激活 关闭弹性连接设置对话框 在树形菜单中展 开截面目录。 (2) 用鼠标选择截面13 桥门架上下横撑和短斜撑 按住Ctrl键 用鼠标再选择15 横 联上横撑 选中的截面背景色会变为深蓝色 单击鼠标右键 选择激活。在工具条中单击窗 口缩放按钮 显示单元号 放大显示左端桥门架的模型如图XN.41(a)所示。 4 平均分割为4段 选择单元395 (3) 选择单元33 、396 平均各自分割为2段。取消 单元号显示 分割后的模型如图XN.41(b)所示。 (4) 在图标菜单中选择边界/质量? 连接类型选择刚性 不选复制弹性连接前的复 选框 其它默认 点击两点后面的文本框 在主窗口中用鼠标依次点取节点304和305 点取节点303和257 点取节点302和306 完成左端桥门架上横撑和上平纵联端横撑之间的连接。 (5) 选中刚刚建立刚性连接的6个节点(节点257 302-306) 选择图标菜单节点?镜像 节点 形式选择复制 镜像平面设置为y-z 平面x (32)m 选中合并重复节点、复制节 点属性和 在交叉点分割单元等选项前的复选框 点击 按钮 通过复制完成另一端桥 门架上横撑和上平纵联端横撑之间的连接。 ※提示 实际中桥门架上横撑和上平 纵联端横撑之间通过 三块钢板连接 如图XN.41(c)所示 本实例用 刚性连接近似模拟这种钢板连接结构。 (a) (b) (c) 图XN.41 桥门架和上平纵联横撑 3.4.2 设置支承约束 3.4.2.1 设置整体结构支承约束 (1) 在图标菜单中选择常规? 全部激活 关闭镜像节点设置对话框 在树形菜单中展 开截面目录。 (2) 用鼠标选择截面1 下弦杆E0E2 按住Ctrl键 用鼠标再选择2 下弦杆E2E4 和 21 虚拟车道 单击鼠标右键 选择激活。点击顶面显示按钮 激活的下弦杆和虚拟车道 模型如图XN.42所示。 图XN.42 激活的下弦杆和虚拟车道模型 (3) 点击 窗口选择按钮 选择 节点1 在图标菜单中选择边界/质量?一般支承 默 认选择添加 支承条件类型(局部方向)中选中Dx,Dy,Dz 点击 按钮 对节点1施加三 个方向上的线位移约束。 (4) 选择节点33 支承条件类型(局部方向)中选中Dx,Dz 点击 按钮 选择节点9 支承条件类型(局部方向)中选中Dy,Dz 点击按钮 选择节点41 支承条件类型(局部 方向)中选中Dz 点击按钮。 ※提示 整体结构支承约束设置有三个要点 ?四个支座 都设置竖向约束 ?只有一端设置纵向约束 ? 3.4.2.2 设置虚拟车道弹性支承约束 只有一侧设置横向约束。 (1) 点击窗口默认选择添加 选择按钮 选择中间一排虚拟车道单元和相关节点。 (2) 选择边界/质量?节点弹性支承 SDx设置为0.001kN/m SDy设置为0.001kN/m SRx设置为0.001kN*m/[rad] 其它默认 点击按钮。 (3) 在图标菜单中选择视图控制?显示 打开显示设置对话框 在边界选项卡中选择 一般支承和节点弹性支承选项前的复选框 点击 按钮 支承约束显示如图XN.43 所示。 ※提示 在XN.4.1.3中 设置虚拟车道和纵梁之间的刚 性连接 使得虚拟车道有竖向线位移约束 为防止计算过程出现奇异 对虚拟车道施加纵向、 横向线位移和绕纵向的转动节点弹性支撑 这 些约束刚度很小 不影响整体计算结果。 图XN.43 下弦杆和虚拟车道支承约束 3.4.3 释放横梁梁端约束 (1) 在图标菜单中选择常规?全部激活 关闭节点弹性支撑设置对话框 在树形菜 单 中展开截面目录。 (2) 用鼠标选择截面10 横梁 按住Ctrl键 用鼠标再选择11 纵梁 单击鼠标右 键 选择激活 取消节点号显示。 (3) 选择端横梁下侧2个单元 选择边界/质量?节点弹性支承 类型选择相对值 选 中Mz后i 相对值填写0.8 其它复选框不选 点击 节点处的复选框 按钮。 ※提示 释放梁端约束方向为单元局部坐标系 在图标菜 单中选择视图控制?显示 打开的显示设置对话框 选择 单元选项卡中的单元坐标轴前的复选 框 可以查看单元的局部坐标系。当梁端释放类 型选择相对值时 输入数据的意义为释放后残留 的约束能力百分比。本实例单元局部坐标系z 轴为竖向 y轴为纵向 Mz后i节点处相对值 填写0.8 表示梁单元i端绕竖轴水平弯曲约束能力残留80% My后i 节点处相对值填写0.8 表示梁单元i端绕纵轴竖向弯曲约束能力残留 80%。 (4) 选择端横梁上侧2个单元 选中Mz后j节点处的复选框 相对值填写0.8 其它复 选框不选 点击按钮。 (5) 选择中间横梁下侧7个单元 选中My后i 节点处的复选框 相对值填写0.8 选中 Mz后i节点处的复选框 相对值填写0.6 其它复选框不选 点击 按钮。 (6) 选择中间横梁上侧7个单元 选中My后j节点处的复选框 相对值填写0.8 选中 Mz后j节点处的复选框 相对值填写0.6 其它复选框不选 点击 按钮。 (7) 在图标菜单中选择视图控制?显示 调出显示设置对话框 在边界选项卡中选择释放梁端约束标志选项前的复选框 在视图选项卡中取消选择UCS坐标系前的复选框 点击 按钮 两段释放约束显示如图XN.44所示。 图XN.44 释放横梁梁端约束 ※提示 该桥全部用梁单元建模 对于端横梁 其端部上 翼缘有拼接板和下弦端节点板顶部相连 抗竖向 弯曲能力较强 对于中间横梁 其端部腹板通过 两个角钢和主桁竖杆相连 下翼缘板通过节点板 和主桁下弦杆连接 而横梁上翼缘板并没有和主 桁架竖杆直接连‎‎接。用完全约束的梁单元建模 在这些部位是有一定误差的 采用释放梁端约束 的方法 可以在一定程度上消除这种误差。端横 梁仅释放绕水平弯曲约束 中间横梁水平弯曲和 竖弯约束都有一定程度的释放。释放后残留的约 束能力百分比应根据详细结构计算和试验为基 础 本实例仅示意建模方法。 3.5 恒载作用 3.5.1 施加结构恒载 3.5.1.1 施加模型自重 (1) 在主菜单中选择荷载?静力荷载工况(或者在图标菜单中选择荷载? ) 调出静力 荷载工况对话框。名称填写 结构自重 类型选择恒荷载 点击 按钮 点击 按钮。 (2) 在主菜单中选择荷载?自重(或者在图标菜单中选择荷载? ) 调出自重系数设置 对话框。自重系数Z对应文本框填写-1 点击按钮 在荷载工况中就会有一条关于结 构自重的信息 如图XN.45(a)所示 其它默认 点击按钮。 (a) (b) 图XN.45 施加结构自重荷载 3.5.1.2 施加桥面荷载 (1) 在树形菜单中展开截面子目录 双击11 纵梁 选择纵梁单元 在主窗口中可以看 到被选中的单元以红色显示。 (2) 在主菜单中选择荷载? 梁单元荷载(或者在图标菜单中选择荷载?) 调出梁单元 荷载设置对话框 在数值中w值填写-5 如图XN.45(b)所示 其它默认 点击 按钮 在主窗口中可以看到纵梁单元上面有带箭头的荷载标志出现。 ※提示 结构恒载包括两部分 模型自重和模型中没有表 现出来桥面荷载。按照铁路规范 对于明桥面结 构 枕木、钢轨、护木、护轨、双侧钢筋混凝土 人行道板等桥面荷载取10kN/m 本实例用梁单 元荷载的形式施加于纵梁之上来模拟明桥面荷 载作用。 3.5.2 初步计算 3.5.2.1 运行分析 (1) 在主菜单中选择 者在工具栏中选择运行 按钮) 开始进行恒载 分析?运行分析(或 作用计算分析。 (2) 在主窗口下方的信息窗口中 有计算过程、计算完成和计算时间等提示信息 待计 算求解完毕 即可查看计算结果。 3.5.2.2 查看反力 (1) 在主菜单中选择 视图控制? 在打开的显示对话框中视图选项卡内 取消USC坐标轴前的复选框选择 点击 在打开的显示选项对话框中字体选项卡内 选择节点?节点输出值 字体大小选择9 文字颜色选择黑色 点击 按钮 如图XN.46(a)所 示。 (a) (b) 图XN.46 查看支座反力显示设置 (2) 打开消隐显示 在主菜单中选择结果?反力?反力(或者在工具栏中选择结果? ) 参考图XN.46(b) 反力选择FZ 选中 数值前的复选框 点击数值后的 按钮 在详 细设定 输出值对话框中的小数点以下位数设定为2 点击 按钮 在主窗口中显示的自重作用 下四个支座竖向反力。 (3) 在主菜单中选择工具?单位体系 在调出的单位体系对话框中 力(质量)单位 更改为 kN 其它选项不变 点击按钮 或者在状态条中点击力(质量)的单位下拉箭头 选 择kN即可 显示为 四个支座的竖向反力之和为1958.60kN。 ※提示 自重不仅 影响结构静载受力 还影响结构动力响 应 是衡量模型准确与否的一个重要指标。梁单 元模型为简化结构 某些连接构件、高强度螺栓 和焊缝等在模型中无法直接表现出来 模型自重 与实际结构自重存在一定的误差 本实例通过增 大材料容重的方法来增加结构自重。为了对比传 统计算方法和有限元方法所得杆件内力 本实例 恒载取用参考文献[1]第三章中的数据。恒载共 计 kN mmkN230426418 调整后的材料容重为 314 .9798.76 106458.6019 10642304 mkN 3.5.3 调整材料容重并重新计算 3.5.3.1 调整材料容重并重新分析 (1) 在菜单栏中点击 进入前处理模式。 (2) 在主菜单中选择模型?材料和截面特性?材料(或在图标菜单中选择特性? 按 钮 调出 材料和截面对话框 在材料选项卡中 选择点击 按钮 调出 材料数据对 话框。 (3) 设计类型选择用户定义 确保单位选择kN和m 弹性模量填写2.06e8 泊松比 填 写0.3 线膨胀系数填写1.2e-5 容重填写97.14 其它默认 点击按钮。 (4) 在主菜单中选择 分析?运行分析(或者在工具栏中选择运行 按钮) 在主窗口下方 的信息窗口中 有计算过程、计算完成和计算时间等提示信息。 3.5.3.2 查看计算结果 (1) 在主菜单中选择结果? 反力?反力(或者在工具栏中选择结果?) 参考图 XN.45(b) 反力选择FZ 选中数值前的复选框 点击 按钮。在主窗口中显示的自重 作用下四个支座竖向之和为2303.92kN 不必对材料容重进行再次调整。 (2) 在主菜单中选择 结果?位移?位移等值线(或者在工具栏中选择结果? ) 成分选 择DZ 显示类型中选择等值线、变形和图例前的复选框 点击 按钮 结构竖向位移 等值线如图XN.47所示。 ※提示 在主菜单中选择 工具?单位体系 把长度单位更 改为mm 关闭单位体系设置对话框 把鼠标移 动到跨中下弦杆节点( 节点5) 在屏幕自动显示 该节点的详细信息中可以查到自重作用下挠 18.14mm 比传统简化计算结果18.65mm略 小 是由于有限元模型中节点按照刚接处理而结 构刚度较大的缘故。同样可以查看跨中上弦杆节 点( 节点45)下挠18.31mm 比下弦节点略大 是由于跨中竖杆自身有弹性压缩变形的缘故。 图XN.47 结构竖向位移等值线图 (3) 关闭位移等值线设置界面 在树形菜单的截面目录下点击1:下弦杆E0E2 按住 shift键 点击9:竖杆 选择截面1~9 点击右键 选择激活。在工具栏中点击 显 示顶面视图 点击 窗口选择下边一片主桁 在图标菜单中选择 激活? 在工具栏中点击 显示 正 面视图。 (4) 在图标菜单中选择 视图控制? 在调出的 显示选项对话框的字体选型卡中选择单 元目录下的单元输出值 大小选择11 字体颜色更改为黑色 如图XN.48(a)所示。 (5) 在图标菜单中选择结果? 显示梁单元内力大小 内力选择Fx 显示类型中选择 等值线和数值两个选项前的复选框 如图XN.48(b)所示 点击数值后的 按钮 在详 细设定 输出值对话框中的小数点以下位数设定为1 其它默认 点击 按钮关闭细设定输出 值对话框 点击 按钮 打开 消隐显示功能 在主窗口中显示主桁架杆件轴力如图XN.49 所示。 (a) (b) 图XN.48 查看梁单元内力显示设置 ※提示 对内力选项说明如下 图XN.49 恒载作用下主桁梁单元内力 Fx —— 单元局部坐标系x轴方向的轴力 Fy —— 单元局部坐标系y轴方向的剪力 Fz —— 单元局部坐标系z轴方向的剪力 Mx —— 绕单元局部坐标系x轴方向的扭矩 My —— 绕单元局部坐标系y轴方向的弯矩 Mz —— 绕单元局部坐标系z轴方向的弯矩。 (6) 取消消隐显示 长度单位设置 为m 在图标菜单中选择结果? 内力选择Mz 显示类型选中选择等值线、变形、数值和图例前的复选框 点击 按钮 在主窗口中显 示主桁面内弯矩图如图XN.50所示。 图XN.50 恒载作用下主桁面内弯矩图 (7) 打开消隐显示 力和长度的单位分别设为N 、mm 在图标菜单中选择结果? 应力选中Sax 显示类型选择 等值线、数值和图例前的复选框 点击 按钮 主桁杆件 轴向应力如图XN.51(a)所示。 (8) 应力选择为组合应力 点击按钮 主桁杆件组合应力如图XN.51(b)所示。 ※提 示 至此读者已经完成了建模、施加边界、计算、查 看结果等过程 对MIDAS的使用特点已经有了 一个大概的了解和掌握。 (a) (b) 应力 3.6 荷载组合作用 3.6.1 施加横向风图XN.51 恒载作用下主桁轴向(a)及组合(b) 荷载 3.6.1.1 横向风荷载计算 参照《铁路桥涵设计基本规范(TB10002.1-2005)》对风荷载进行计算。 (1) 桥上无车时风压强度 W = K1?K2×1400 = 1.3×1.13×1400 = 2060 Pa。 (2) 桥上有车时风压强度 W' = K1?K2×800 = 1.3×1.13×800 = 1180 Pa 1250 Pa。 (3) 上弦杆宽0.46m 其横向风荷载 无车时 2.06×0.46 = 0.95kN/m 有车时 1.18×0.46 = 0.54kN/m (4) 参考(3)对主桁其它杆件进行横向风荷载计算 计算结果详见表XN.2。 表XN.2 主桁横向风荷载计算 迎风杆 件 挡风有效宽 度(m) 无车横向风荷载 (kN/m) 有车横向风荷载 (kN/m) 上弦杆 * 0.46 1.49 1.48 下弦杆 0.46 0.95 0.54 竖杆 0.26 0.54 0.31 端斜杆 0.60 1.24 0.71 中间斜 杆 0.46 0.95 0.54 *该数据已计入上平面分担的桥面系和列车所受风荷载。 (5) 对桥面系受到的横向 风荷载进行计算 纵、横梁高1.29m 钢轨和枕木高度0.40m 共计1.69m。 近似地把纵横梁下翼缘视为和下弦杆腹板处于同一高度 则纵横梁被下弦杆遮挡高 度为 0.46/2 0.23m。 1m高度范围内斜杆和竖杆挡风面积分摊到全桥范围内的折算遮挡高度为 m 105.06426.07 11 811 46.066.0222 纵梁有效挡风高度为 1.69-0.23-(1.69-0.23)×0.105 = 1.31m。 纵梁所受横向风荷载为(未考虑偏心作用) 无车时 2.06×1.31 = 2.70kN/m 有车时 1.18×1.31 = 1.55kN/m 按照《铁路桥梁钢结构设计规范(TB10002.2-2005)》7.2.4条规定 上平面应分担桥面系 横向风力的20%。上弦杆分担的桥面系风荷载为 无车时 2.70×0.2 = 0.54kN/m 有车时 1.55×0.2 = 0.31kN/m (6) 对列车受到的横向风荷载进行计算 当桥上有车时 参照规范 车辆高度按照3m计算 作用点在轨道面以上2m处。在主桁 架中已经计算过的挡风面积为 3×0.105 = 0.315m 故横向风荷载作用在列车上的有效高度为2.685m。 横向风作用在列车上的荷载为1.18×2.685=3.168kN/m 把该荷载转化为作用在两片纵梁 上的两个横向荷载和两个竖向荷载 横向荷载1.58kN/m 竖向荷载?3.17kN/m。 按照规范规定 上平面应分列车风荷载的20%。上弦杆分担的列车风荷载为 有车时 3.168×0.2 = 0.63kN/m 3.6.1.2 施加横向风荷载 (1) 在主菜单中选择 荷载?静力荷载工况(或者在图标菜单中选择荷载? ) 调出静力 荷载工况对话框。名称填写无车横风 类型选择风荷载 点击 按钮 名称更改为有车横风 类型选择与列车活荷载同时作用的风荷载 点击 按钮 点击 按钮。 (2) 关闭梁单元荷载设置对话框 在树形菜单中用鼠标选择截面3 上弦杆A1A3 按住 Ctrl键 用鼠标再选择4 上弦杆A3A3’ 单击右键 选择 激活。在工具条中单击顶面 按 钮 显示单元号 点击窗口选择按钮 选择下边一排上弦杆单元(单元9-14)。 ※提示 对梁单元施加荷载的时候 选择对象中出现节‎‎点 不影响施加结果‎‎ 与之对应 在对节点施加荷载 的时候 选择集中出现梁单元也不影响施加结 果。 (3) 在主菜单中选择荷载?梁单元荷载(或者在图标菜单中选择荷载? ) 调出梁单元 荷载设置对话框 荷载工况名称选择 无车横风 方向选择整体坐标系Y 在数值中w值填 写1.49 其它默认 点击按钮 完成上弦杆无车风荷载加载 在主窗口中可以看到纵 梁单元上面有带箭头的荷载标志出现。 (4) 点击窗口选择按钮 选择下边一排上弦杆单元(单元9-14) 荷载工况名称选择有 车横风 方向选择整体坐标系Y 在数值中w值填写1.48 其它默认 点击 按钮 完 成上弦杆有车风荷载加载。 (5) 依据表XN.2 参考步骤(2)-(4) 按照“选择单元 添加无车横风荷载 选择单 元 添加有车横风荷载”的顺序 添加主桁其它杆件和纵梁的横向风荷载。 ※提示 本 实例横向风荷载按照整体坐标轴Y正向施加 相关单元都应选择顶面 视图的下侧杆件。在施 加过程中应特别注意三个选项 荷载工况名称、 施加荷载 方向和数值w。 (6) 关闭梁单元荷载设置对话框 在树形菜单中用鼠标选择截面 11 纵梁 单击右键 选择激活。在工具条中单击顶面视图 按钮 点击窗口选择按钮 选择两排纵梁单元。 (7) 在主菜单中选择 荷载?梁单元荷载(或者在图标菜单中选择荷载? ) 调出梁单元 荷载设置对话框 荷载工况名称选择有车横风 方向选择整体坐标系Y 在数值中 w值填 写1.58 其它默认 点击 按钮 完成列车所受横向风荷载向纵梁转换的横向力加载。 (8) 点击窗口选择按钮 选择上边一排纵梁单元 荷载工况名称选择有车横风 方向 选择整体坐标系Z 在数值中w值填写-3.17 其它默认 点击 按钮。点击窗口选择按 钮 选择下边一排纵梁单元 在数值中w值更改为3.17 其它默认 点击 按钮 完成列车所受横向风荷载向纵梁转换的竖向力加载。 3.6.2 施加横向摇摆力 3.6.2.1 列车横向力计算 (1) 钢轨顶面至纵梁截面中心高度为0.4 1.29/2 1.05m。 (2) 把作用在跨中钢轨顶面的100kN横向集中力向跨中纵梁截面中心转化 转化后的两 个横向荷载为50kN 两个竖向荷载为?52.5kN。 (3) 上平面分担横向摇摆力为20kN。 ※提示 《铁路桥涵设计基本规范(TB10002.1-2005)》第 4.3.8条规定 横向摇摆力应取100kN 作为一 以水平方向垂直线路 个集中荷载取最不利位置 中心线作用于钢轨顶面。对于不同杆件 最不利 横向摇摆力位置会有所不同 本实例仅考虑作用 在跨中位置。首先把横向摇摆力向跨中纵梁截面 中心位置转化 然后施加转化后的两个横向集中 力和两个竖向集中力。按照《铁路桥梁钢结构设 计规范(TB10002.2-2005)》7.2.4条规定 上平 面应分担横向摇摆力的20%。 3.6.2.2 施加横向摇摆力 (1) 在主菜单中选择荷载?静力荷载工况(或者在图标菜单中选择荷载? ) 调出静力 荷载工况对话框。名称填写横向摇摆力 类型选择用户自定义荷载 点击 按钮 点击 按钮。 (2) 关闭梁单元荷载设置对话框 在树形菜单中用鼠标选择截面10 横梁 单击右键 选择激活 打开节点号显示 点击窗口选择按钮 选择跨中横梁中间靠下的节点(节点73)。 ※提示 MIDAS有丰富的选择和取消选择功能 比如在 步骤(2)中 一不小心选中了节点73和节点74 在工具条中点击窗口解除选择 按钮 框选节点74即可。也可以点击解除所有选择 然后点 击 窗口选择按钮 重新选择跨中横梁中间靠下 的节点( 节点73)。 (3) 在主菜单中选择荷载?节点荷载(或者在图标菜单中选择荷载?) 调出节点荷载 对话框 荷载工况名称选择横向摇摆力 大小为FY (50)kN FZ (52.5)kN 其它默认 点击按钮。 (4) 点击窗口选择按钮 选择跨中横梁中间靠上的节点(节点74) 节点力FZ更改为 (-52.5)kN 其它设置不变 点击按钮。 (5) 关闭节点荷载设置对话框 在树形菜单中用鼠标选择截面4 上弦杆A3A3’ 单击 右键 选择 激活 点击窗口选择按钮 选择下侧上弦杆中间节点( 节点13)。 (6) 在主菜单中选择荷载?节点荷载(或者在图标菜单中选择荷载? ) 调出节点荷载对话框 荷载工况名称选择横向摇摆力 大小为FY (20)kN 其 它默认 点击 按钮。 3.6.3 施加列车制动力 3.6.3.1 列车制动力计算 (1) 加载长度 64 m 静活载为 5×220+30×92+(64-37.5)×80 = 5980 kN (2) 跨中每个纵、横梁节点受到的列车制动力为 0.07×5980/2 = 209.30 kN ※提示 《铁路桥涵设计基本规范(TB10002.1-2005)》第 4.3.7条规定 制动力或牵引力应按列车竖向静 活载的10%计算。但当与离心力或列车竖向动 力作用同时计算时 制动力或牵引力应按列车竖 向静活载的7%计算。在计算活载作用时所有杆 件均计入了冲击系数 故制动力应按照静活载的 7%计算。静活载的位置应分别与各杆件产生最 大活载内力的实际位置一致 为简化计算 本实 例按照满载的情况计算。忽略制动力在跨中纵梁 和下弦端节点产生的弯矩作用。 3.6.3.2 施加列车制动力 (1) 在图标菜单中选择荷载? 调出静力荷载工况对话框。名称填写列车的制动力 类型选择 用户自定义荷载 点击 按钮 点击 按钮。 (2) 关闭节点荷载设置对话框 在树形菜单中用鼠标选择截面10 横梁 单击右键 选 择激活 点击窗口选择按钮 选择跨中横梁中间两个节点(节点73 74)。 (3) 在图标菜单中选择荷载? 调出节点荷载对话框 荷载工况名称选择列车的制动 力 大小为FX (209.3)kN 其它默认 点击 按钮。 3.6.4 施加列车竖向静活载 3.6.4.1 定义 行车道 (1) 关闭节点荷载设置对话框 在树形菜单中用鼠标选择截面21 虚拟车道 单击 右键 选择 激活。 (2) 在主菜单中选择荷载?移动荷载分析数据?移动荷载规范(或者在图标菜单中选 择 移动? ) 移动荷载规范选择China 点击 按钮 在图标菜单中 移动选项下会出 现新的功能按钮 在主菜单荷载?移动荷载分析数据下也会新增相应的 功能选项。 (3) 在主菜单中选择 荷载?移动荷载分析数据?车道(或者在图标菜单中选择移动? ) 在调出的车道对话框中点击 按钮 添加车道。 (4) 在调出的添加车道对话框中设置如图XN.52所示 车道名称填写铁路 车辆荷载的 分布默认选择车道单元 车辆移动方向选择往返 偏心距离默认为0 桥梁跨度填写(64)m 选择选项中点击两点 用鼠标点击选择中的第一个文本框 在主窗口中点击最左端的虚拟车道节点( 节点269) 在该文本框中会出现节点269的坐标数据。紧接着点击最左端的虚拟车 道节点(节点301) 在第二个文本框中出现节点301的坐标数据 同时在对话框的表格中会出现已经定义为车道的单元号及其相关信息 点击 按钮 关闭车道对话框。 ※提示 当为多跨桥梁时 输入的桥梁跨度应对应下面的 车道单元不同的桥梁跨度 该功能主要为了对不 同跨度的桥梁段赋予不同的冲击系数。在6.3.2 以后的版本中 MIDAS/Civil提供两种用于计算 冲击系数的跨度 一种是这里输入的跨度 另外 一种是由程序根据影响线自动计算。选用那种方 法 在分析?移动荷载分析控制中“跨度的计算 方法”中选择。当用户选择“ 影响线加载长度” 时 这里输入的跨度不起作用。 图XN.52 添加车道 图XN.53 定义标准车辆荷载 3.6.4.2 定义列车车辆 (1) 在主菜单中选择荷载?移动荷载分析数据? 车辆(或者在图标菜单中选择移动? ) 调出车辆对话框 点击 按钮。 (2) 设置定义标准车辆荷载如图XN.53所示 规范名称选择 中国铁路桥涵荷载 车辆荷载类型选择CH-NL 其它默认 点击 按钮 关闭车辆对话框。 3.6.4.3 定义移动荷载工况 (1) 在主菜单中选择荷载?移动荷载分析数据?移动荷载工况(或者在图标菜单中选择 移动? ) 调出 移动荷载工况对话框 荷载工况名称填写列车 点击 按钮。 (2) 在调出的子荷载工况对话框中 点击车道列表中的铁路 点击按钮 把铁路添 加到选择的车道中 如图XN.54(a)所示 点击按钮 在子荷载工况列表中已经列 出了刚刚添加的工况 如图XN.54(b)所示 点击按钮 关闭移动荷载工况对话框。 (a) (b) 图XN.54 定义移动荷载工况 3.6.4.4 设置移动荷载分析控制选项 (1) 在主菜单中选择 分析?移动荷载分析控制… 调出移动荷载分析控制数据对话框 参照图XN.55进行设置。 (2) 计算位置选择内力(最大值 当前其他内力) 选中应力前的复选框。 (3) 取消选择桥梁等级(JTG B01-2003)前的复选框。 (4) 规范类型选择其他规范 跨度计算方法选择按影响线加载长度 桥梁类型选择列车(地铁) 其它默认 点击 按钮。 图XN.55移动荷载分比控制数据设置 3.6.5 定义荷载组合工况 (1) 在主菜单中选择结果?荷载组和 调出荷载组和对话框 双击荷载组合列表中名称对应下方的单元格 在单元格内填写恒 活。 (2) 点击荷载工况和系数中的荷载工况对应下方的单元格 在下拉列表中选择结构自重(ST) 点击荷载工况对应下方的第二行单元格 在下拉列表中选择列车(MV) 系数都默认 为1。 ※提示 为了方便计算荷载组合作用结果和单项力作用结 果之间的关系 本教程组合系数全部取用1.0 实际应用时应符合规范规定。 (3) 参照步骤(1)(2) 按照表3添加其它4项荷载组合。 表3 荷载组合 荷载组合名称 荷载工况 恒 活 结构自重、列车 恒 活 摆 结构自重、列车、横向摇摆力 恒 风 结构自重、无车横风 恒 活 摆 风 结构自重、列车、横向摇摆力、有车横风 恒 活 制动 力 结构自重、列车、列车制动力 3.6.6 计算并查看计算结果 (1) 在主菜单中选择 分析?运行分析(或者在工具栏中选择运行 按钮) 开始进行计算 分析。 (2) 在树形菜单的截面目录下点击1:下弦杆E0E2 按住shift键 点击9:竖杆 选择截 面1~9 点击右键 选择激活。在工具栏中点击 显示顶面视图 点击 窗口选择下边 一片主桁 在图标菜单中选择激活? 在工具栏中点击 显示正面视图。 (3) 打开消隐显示 力和长度的单位分别设为N 、mm 在图标菜单中选择结果? 荷载工况/荷载组合选择MVmax:列车 应力选中Sax 显示类型选择等值线、数值 和 图例前 的复选框 点击按钮 仅列车活载作用主桁最大轴向应力如图XN.56(a)所示。 (4) 荷载工况/荷载组合选择MVmin: 列车 其它不变 点击 按钮 仅列车活载作 用主桁最小轴向应力如图XN.56(b)所示。 (a) (b) 图XN.56 仅列车活载作用主桁最大(a)、最小(b)轴向应力 ※提示 对于同一杆件 列车处于不同位置 其受力大小 是不一样的。有列车活载参与的荷载作用必将有使得杆件受力最大和最小的对应列 车位置 在 MIDAS中分别以MVmax、MVmin (或CBmax、CBmin)工况标示 MVall(或CBall) 工况仅仅记录受力绝对值最大数据。同时对应力选项说明如下 轴力产生的 Sax —— 在单元局部坐标系x轴方向, 轴向应力 Ssy —— 在单元局部坐标系y轴方向,剪力Qy产 生的剪应力 Ssz —— 在单元局部坐标系z轴方向,剪力Qz产 生的剪应力 Sby —— 在单元坐标系y轴方向,使用弯矩Mz、 截面数据Cyp、Cym计算的截面应力 输出的是两个数值中绝对值的较大值 Sbz —— 在单元坐标系z轴方向,使用弯矩My、 截面数据Czp、Czm计算的截面应力 输出的是两个数值中绝对值的较大值 组合应力—— 轴力产生的应力加上两个方向弯矩 产生的应力 计算位置是截面位置 中的1、2、3、4点处的轴向应力 最大值 —— 在1、2、3、4位置中组合应力中绝 对值的最大值所在点的应力 1、2、3、4 —— ( )内y和z表示所处的位置 如 1(-y, z)表示1号点位置在-y、+z 位置。 (5) 荷载工况/荷载组合选择CBmax:恒 活 其它不变 点击 按钮 恒载和列车 活载共同作用主桁最大轴向应力如图XN.57(a)所示。荷载工况/荷载组合选择CBmin:恒 活 其它不变 点击按钮 恒载和列车活载共同作用主桁最小轴向应力如图XN.57(b)所示。 ※提示 图XN.50(a)仅恒载作用斜杆A1E2轴向拉应力为31.2MPa 图48(a) 仅列车活载作用斜杆 A1E2轴向拉应力为109.2MPa 图49(a)恒载 和列车活载共同作用斜杆A1E2轴向拉应力为 140.4MPa 为前两者之和 恒载和列车活载对 斜杆A1E2作用比值为1:3.5。 (a) (b) 图XN.57 恒载 列车活载作用主桁最小(a)、最大(b)轴向应力 (6) 参照XN.5.3.2和步骤(1-5) 查看其它荷载组合作用下的结构受力 并检查组合作用 结果的正确性。 (7) 在主菜单中选择结果?移动荷载追踪器?梁单元内力 移动荷载选择MVmax:列车 单元号填写16(斜杆A1E2) 位置选择1/2 内力选择Fx 显示类型选择等值线、荷载和图例前的复选框 点击 按钮 斜杆A1E2中点轴力最大时的列车位置如图XN.58所示。 ※提示 图XN.51中同时给出了斜杆A1E2中点轴力的 影响线 图中 表示查找影响力的位置 表示 影响线最小值 表示影响线最大值。这里的影 响线为连续光滑曲线 是按照刚性节点连接计 算的缘故 和传统的铰接简化计算得到的折线 影响线略有不同。更改单元号和内力选项 可 以查看其它杆件的轴力、剪力和弯矩影响线及 图XN.58 斜杆A1E2中点轴力最大时的列车位置 3.7 特征值对应列车活载位置。 计算 3.7.1 特征值分析选项设置 (1) 把模型另存为一个文件用作进行特征值分析 路径和文件名自拟。 (2) 在主菜单中选择荷载?移动荷载分析数据?移动荷载规范 在调出的选择移动荷载 规范对话框中选择None 按确定按钮。 (3) 在主菜单中选择荷载?静力荷载工况 在对话框的静力工况列表中选择列车制动 力 点击 按钮 其对应的荷载同时自动被删除。 (4) 参照(3) 删除横向摇摆力、有车横风、无车横风等静力工况 保存模型。 (5) 在主菜单中选择模型?结构类型 设置如图XN.59(a)所示 结构类型选择3- D 将 结构的自重转换为质量选择按一致质量法转换 其它默认 点击 按钮。 (a) (b) 图XN.59 特征值分析设置 ※提示 选择按一致质量法转换 即将结构自重转换为 均 布质量 但是仅适用于特征值分析控制的分析类 型选择了Lanczos的情况 如果选择按集中质量 法的转换到X、Y、Z 计算精度将受单元划分影 响。 (6) 在主菜单中选择模型?质量?将荷载转换成质量 设置如图XN.59(b)所示 质量方 Y、Z 转换的荷载种类仅选择 向选择X、 梁单元荷载 其它默认 点击 按钮 转换荷 载列表中会出现结构自重荷载工况 点击 按钮 关闭对话框。 (7) 在主菜单中选择 分析?特征值分析控制 特征值向量选择Lanczos 振型数量填写 5 其它默认 单击按钮 关闭对话框。 (8) 在树形菜单中的截面目录下选择21: 虚拟车道 点击鼠标右键 选择激活 在工具栏中选择 按Delete键 删除选择 的全部虚拟车道单元和相关节点。 (9) 在主菜单中选择分析? 运行分析(或者在工具栏中选择运行 按钮) 开始进行计算 分析。 3.7.2 查看特征值计算结果 (1) 待计算完毕后 在图标菜单中选择结果? 查看振型形状。 (2) 打开消隐显示功能 默认模态号为Mode1 模态成分选择Md-XYZ 显示类型选择等值线 点击 按钮 在工具栏中选择顶面视图 振型形状如图XN.60(a)所示 为一 阶对称横弯。 (3) 从主菜单中选择结果?分析结果表格?周期与振型(或者点击主窗口左侧自振模态 后的 按钮) 模态1的计算频率为2.05HZ 横向振型参与质量97.55%。 (4) 参照步骤(2)(3)查看一阶对称竖弯振型和频率如图XN.60(b)所示。 (a) 一阶对称横弯(2.05Hz) (b) 一阶对称竖弯(3.95Hz) 图XN.60 特征值分析结果