midas例题演示(扣塔模型)

主管横联平联应力图 （Q235）
3、本实例相关分析
3.2 整体稳定性分析
在吊装到最大悬臂情况下，考虑自重、塔顶
吊装偏载及风荷载的共同作用下求得线性屈曲的 最小系数为8.5>4。模态1为主管根部侧向失稳， 临界荷载系数8.5；模态2为主管中部侧向失稳， 临界荷载系数9.7；模态3为横联及斜撑纵向失稳
根据实际模拟填 写相关数据
6.4
预应力荷载
操作步骤
① 点击荷载>预应力荷载 ②定义荷载组及荷载工况名称 ③添加
注意： ① 赋截面和材料时候，采用Midas特有的拖放功 能。其中钢管混凝土单元采用双单元模拟，即两次选 中相应单元分别拖放混凝土和钢管材料。 ② 根据施工情况及扣索索力本实例计划分10个 工况，分别为安装1#段，安装2号段……安装9号段, 最大悬臂状态+风荷载。其中索力通过在扣点位置加 节点力实现。同时在每个施工阶段中都计入吊塔传下 来的偏载。偏载反力取施工单位计算的工况一（靠边 吊运最重节段）所提供的支点反力。 ③ 具体操作时应分清该静力荷载工况中具体有 哪些荷载，选择相应的节点荷载、梁单元荷载及预应 力荷载等添加模拟。
二、屈曲分析及结果查看
1、屈曲计算
采用模态分析则用于求结构的线性屈曲临界 值。模态分析得到的第一阶模态通常可以看作是 结构发生屈曲失稳时结构的形态。 本例题采用5个模态数量分析，可查看其相 应的失稳形态，并在实际应用时对其加强处理。
操作步骤
① 分析>屈 曲分析控制 ② 模态数 量（5） ③ 屈曲分 析荷载组合 >荷载工况 （选择最不 利情况） ④ 添加
主管横联上下弦杆应 力图（Q345）
•主管横联腹杆最大应力 164.7 MPa为，最小应力 为-277.7 MPa
主管横联腹杆应力图 （Q235）
•主 管 横 联 斜撑 最 大 应 力 为 54.5MPa ， 最 小应力为-104.3MPa
主管横联斜撑应力图
•主管横联平联最大应力 为 165.3MPa ， 最 小 应 力 为-163.9MPa
•重庆交通大学桥梁系 •张雪松
扣塔的静力分析
一 模型建立
二 分析及结果查看
合江长江一桥扣塔（重庆岸）为例
•工程概述
扣塔高为132.8m+13.91m，采用 8Ф 660×12（或16）毫米钢管，立柱主钢管内灌 注C50混凝土，组成钢管混凝土格构柱扣塔。主 管、主管腹杆、主管横联的上下弦杆采用Q345钢 材；主管横联腹杆、横联间斜撑及横联平联采用 Q235钢材。重庆岸扣塔总体布置图如下图所示。
6.3
节点荷载
NOTE
本实例考虑为吊扣合一体系，只需要建立扣塔模型。首先在模拟吊 装过程中，计算其最不利状态下吊塔的水平力和竖向力；其次，模型中 用节点荷载模拟水平力和竖向力。
6.3
节点荷载
操作步骤
① 点击荷载>节点荷载 ②定义荷载组及荷载工况名称 ③填写各方向数据，添加 ④相同的方法定义其他荷载
一、模型建立
扣塔模型建立步骤
1. 2. 3. 4. 5. 6. 设置操作环境 定义材料和截面 建立结构模型 建立边界条件 预应力束输入 输入静力荷载（自重和预应力荷载）
1、设置操作环境
1.1 项目建立
操作步骤
① 建立新项目
② 以‘扣塔计算 .mcb’ 为名 保存
1、设置操作环境
1.2 结构类型的选择
5.2 钢束形状
操作步骤
① 荷载>预应力 荷载>钢束布 置形状 ② 添加>添加/编 辑钢束形状 ③ 按照相关图纸 要求输入钢束 名称、钢束特 性值、类型、 几何线形及插 入点 ④ 适用。并用相 同的方法添加 其他钢束。
6、输入静力荷载（自重和预应力荷载）
6.1 定义静力荷载工况
① 荷载>静力 荷载工况 ② 编辑静力荷 载工况(自 重、塔吊支 反力、吊装 拱圈段反力 等如图所示 )
选择最不利 的情况组合
NOTE: 屈曲分析控制中，其荷载组合 是选择最不利工况进行分析。本例 选择吊塔支架反力1、安装第9#段 拱肋、风荷载三种工况分析。
2、分析及结果查看
操作步骤
① 分析>运行分析 ② 结果>应力（内力）>梁单元 ③ 同理可以查看相应荷载工况下的变形、反 力、内力等。其结果是否满足要求应根据钢结 构设计规范GB50017-2003。
结论
③ 从计算结构可以看出，主管横联的一个腹杆 应力超限，分析是由于上下斜撑传力大，且腹杆截
面较小所至，如图所示位置（此问题有待解决）。
现将此杆件直接拿掉后，计算结构显示其他杆件应 力都很正常，也不超出限值。所以建议此处做局部 处理。 处理方法如下：可将此类处正Y撑都改为倒Y撑 以避免这根腹杆的应力集中现象。图见下页
具体静力荷载工况分类：
工况一、安装一节 段+吊塔反力
2#节段
工况二、安装二节 段+吊塔反力
1#节段
具体静力荷载工况分类：
6# 7# 8# 9#
5# 4# 3# 2# 1#
如此可得到工况3--工况9（安 装第9节段+吊塔反力）和工况10（ 最大悬臂+吊塔反力）
6.2 自重荷载
操作步骤
① 荷载>自重 ② 荷载工况名 称>自重；荷载 组名称>自重； 自重系数： X(0),Y(0),Z(1) ③ 添加
⑤ 点击适用，同样可定
义其他钢管及混凝土
3 、建立结构模型
操作步骤
① 本例节点和单元采用导入AUTOCAD的DXF文件来生成
② 首先在AUTOCAD中绘制扣塔模型，取型钢几何中心为轴线，根据尺
寸画出模型如下图所示。 ③ 在CAD中直线段导入后就默认为一个单元，直线段的两端点即为模
型的节点。
注意：在绘制CAD图时可将不同材制及不同截面的杆件绘制在不同 的图层，这样导入时方便赋予材料及截面形式。
2.1 定义材料
操作步骤
⑤同理可以定义 预应力和混 凝土材料。 （类型>钢材 ；规范 >JTG04(S); 数据库 >strand1860 ）
2.2 定义截面
操作步骤
① 模型 /材料和截面特 性 / ② 添加 ③ 数据库/用户> 截面号 ( 3) ; 名称 截面
(500x10)
④ 根据截面形式输入数 据
可将此类处正Y撑 都改为倒Y撑
应力结果查看
可选择其他工况查看 选择要查看的组合状况
模态结果查看
结果>屈曲模态
可选择其他Model
点击选择所要查看的方向
可选择其他Model
点击选择所要查看的方向
3、本实例相关分析
3.1 各工况分析
现以第10工况为例
最大悬臂阶段（有偏载）+风荷载
•主 管 钢 管 全 部 受 压 ， 最小应力为-130.7 MPa 主管钢管应力图（Q345）
CAD三维图
• 在MIDAS/CIVIL里 点文件>导入 >AUTOCAD DXF文件 。 • 注意，在导入时根 据不同的材料及截 面选取不同的图层 分别输入
选取不同截面 不同材料的图层
4、输入边界条件
4.1 输入模型支承条件
MIDAS/Civil是三维空间结 构分析程序，故每个节点有6 个自由度(Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)。 本例中塔吊底端属于固定 ，不能转动也不能在X、Y、Z 三个方向移动，所以将6个自 由度全部约束。

操作步骤
① 选择要加边界 条件的节点 ② 模型 > 边界 条件 > 一般 支承 ③ Dx, Dy, Dz处 点 选 ； Rx, Ry, Rz点选。 ④ 适用。并用相 同的方法加其 它边界条件
4.2 设置弹性连接 扣塔的锚固点与扣塔钢管 之间的连接属于弹性连接中 的刚性连接。
具体操作见下
操作步骤
•主管内砼只受压，最 小应力为-21.9 Mpa
主管混凝土应力图
•主管腹杆最大应力为 96.2MPa,最小应力为102.5 MPa
主管腹杆应力图（Q345）
•主 管 横 撑 最 大 应 力 为 119.5 MPa ， 最 小 应力为-83.6 Mpa
主管横撑应力图（Q345）
•主 管 横 联 上 下 弦 杆 最 大 应 力 为 139.3 MPa ， 最小应力为-131.9 MPa
操作步骤
① 模型/结构类 型 ② 本模型采用三 维计算，结构 类型>3-D ③ 点击确认
1、设置操作环境
1.3 单位选择
操作步骤
① 工具/单位体系
② 长度>mm;力>N ，点击确认。
2、定义材料和截面
2.1 定义材料
操作步骤
① 模型 / 材料 和截面特性 / 材料 ② 添加 ③ 类型>钢材 ; 规范>GB03(S) ；数据库 >Q235(Q345) ④ 点击确认
，临界荷载系数9.8；模态4是主管上部侧向失稳
临界荷载系数10.4。 整体稳定性满足要求(模态图如下)
Model 1
Model 2
Model 3
Model 4
结论
① 在模型中，由于很难模拟扣点钢锚箱的实 际情况，而在扣点附近的主管与主管腹杆（包括预
应力）节点处因有钢锚箱的作用其刚度会很大，所
以弯矩作用可能在此局部应力会产生较大偏差。但 从结果看，偏大的结果也没有超出限值。 ② 由于偏载的影响，使得纵、横平联端部产 生弯矩较大，建议局部加强或增设横向联系。
① ② ③ ④ ⑤
点击模型>边界条件>弹性连接 选择需要施加连接的节点 选择施加连接的组 选择连接类型>刚性 输入所施加的连接的约束值
4.2 设置弹性连接
扣塔顶部 弹性连接
5、预应钢束输入
5.1 钢束特征值