MIDASCIVIL钢桁梁桥建模及分析
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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设计是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。
本教程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
为了适应不同习惯的读者该教程在尽可能多的地方给出了菜单和工具栏两种操作方式为
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) 在钢材的规范栏选择“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
表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
1.29 0.24 0.012 0.024 0.24 0.024
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220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(000)复制次数(8)距离(80
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E0E2Beta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(00
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A1A3Beta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(800)复制次数(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(000.645)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(05.750)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(05.750)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
(1) 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→
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(01.8750)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(020)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(800)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(000.645)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(00-1.29)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→
修改单元参数设置如图XN.21所示参数类
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(800)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144)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
00)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
次用鼠标选择截面10横梁和12下平纵联斜杆被选中的截面背景色会变为深蓝色如图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7374)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
如图XN.25所示。
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(800)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(800)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(00-4.58)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(800)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1558)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1558)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1558)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
3.3.7.2 建立桥门架长斜撑
(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⊥ACOE⊥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=11mL=8mS=5.21mB=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
6.3034.56360
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397398)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258259)。 ※提示这里有两个近似处理①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②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D0.001m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(0-11)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
模拟模型中这些杆件没有共节点本实例用刚
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6566269)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。
图XN.38 刚性连接
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99212)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DyDz
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。
(3) 选择单元334平均分割为4段选择单元395
、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257302-306)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①四个支座
都设置竖向约束②只有
一端设置纵向约束③
只有一侧设置横向约束。 3.4.2.2 设置虚拟车道弹性支承约束
(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/mSDy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
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。 ※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
分析→运行分析(或者在工具栏中选择运行 按钮)开始进行恒载
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
图XN.49 恒载作用下主桁梁单元内力 ※提示对内力选项说明如下
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)