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设定建模环境、定义截面及材料10设定建模环境错误!未定义书签。
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桥梁模型错误!未定义书签。
定义组错误!未定义书签。
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概要两种以上材料组成的联合截面,要进行考虑联合效果后的结构分析。
特别是包含混凝土的联合截面必需要考虑混凝土的收缩和徐变。
本例题为混凝土桥面板和工字钢梁组成的联合截面桥梁,使用联合截面功能和施工阶段功能建立模型和查看结果。
桥梁基本数据如下:桥梁类型: I-girder 联合截面三跨连续桥梁(PSC桥面板)桥梁长度: L = 45.0 + 55.0 + 45.0 = 145.0 m桥梁宽度: B = 12.14 m斜交角度: 90˚(直桥)图 1. 分析模型在MIDAS/Civil为了进行联合截面施工阶段的的分析,提供了施工阶段联合界面功能。
通过本例题学习包括施工阶段和联合截面同时存在的结构分析方法。
联合截面桥梁的施工阶段分析步骤如下:1.定义材料及截面2.定义结构组、边界组、荷载组3.定义施工阶段4.各个施工阶段的边界组、荷载组的激活5.各个施工阶段的桥面板的激活6.查看各个施工阶段的结果截面尺寸图 2. 标准断面图在本例题为了建模方便,主梁或横梁都采用等截面。
材料荷载➢ 联合前恒载- 钢材自重 : 用程序的自重功能自动输入- 桥面板自重 : 用梁单元荷载功能输入➢ 联合后恒载-用梁单元荷载功能输入[单位 : mm]施工阶段的构成➢定义荷载工况及荷载组图 3. 桥面板的浇筑顺序及范围在主梁的转弯点(距离内部支座0.2L的位置)即应力最小的位置做桥面板的新旧混凝土的连接点。
➢定义边界组➢施工阶段的构成※SGroup为包含所有单元(主梁、横梁)的结构组。
※因结构物的几何形状不随施工阶段变化,故只定义一个结构组。
※随桥面板的浇筑顺序变化的截面联合/非联合情况,用施工阶段联合截面功能输入。
※桥面板的拼装模板时间为25天,桥面板的初期强度龄期为5天,总施工时间为30天。
※以梁单元荷载施加的桥面板的自重,在拼装模板结束的时间(第25天)激活。
●CS1⏹建立全垮桥梁的钢梁和横梁⏹施加主梁的自重,CS2区段(图4)桥面板的自重以梁单元荷载施加●CS2⏹CS2 区段的截面联合⏹输入CS2 区段的有效宽度比⏹CS3区段(图3)桥面板的自重以梁单元荷载施加●CS3⏹CS3区段的截面联合⏹输入CS3区段的有效宽度比⏹CS4区段(图3)桥面板的自重以梁单元荷载施加●CS4⏹CS4区段的截面联合⏹CS4区段的有效宽度比⏹2期荷载以梁单元荷载施加图 4. 各个施工阶段的板自重及2期荷载施加设定建模环境及定义截面/材料为了建立桥梁模型,首先打开新项目(新项目)以‘I-Girder Composite Bridge’为名字保存(Save)文件。
文件/ 新项目文件/ 保存( I-Girder Composite Bridge )设定建模环境单位体系设置为tonf(Force),m(Length)。
工具/ 单位体系长度>m; 力>tonf图 5. 设定单位体系对话框定义材料利用MIDAS/Civil程序内部材料数据库定义主梁和横梁及桥面板的材料。
模型/ 材料和截面特性/ 材料类型>钢材; 规范>KS-Civil(S)数据库>SM520 ↵; 数据库>SM490 ↵类型>混凝土; 规范>KS-Civil(RC)数据库>C400 ↵图 6. 输入材料数据定义截面在主梁的情况为了考虑施工阶段,各个阶段定义不同名字的截面特性值。
本例题主梁采用等截面,所以截面特性相同,只名称不同(Sect 1, Sect 2, Sect 3, Sect 4)。
横梁使用用户的功能输入数据。
➢ 截面区段 内容备注 主梁 H 3200⨯800⨯900⨯20⨯32/34 联合截面 横梁H 800⨯400⨯20⨯20/20用户类型截面模型 /特性值 / 截面联合截面截面号 (1) ; 名称 (Sect 1) ; 偏心>中心-中心 截面类型>钢-工字型 ; 板宽度 (12.14) ; 梁数量> (2) ; CTC (6.15)钢筋混凝土板>Bc (6.07) ; tc (0.25) ; Hh (0.028)梁>Hw (3.2) ; tw (0.02) ; B1 (0.8) ; tf1 (0.032) ; B2 (0.9) ; tf1 (0.034) ↵ 材料>混凝土材料>数据库>KS-Civil(RC) ; 名称>C400 钢材>数据库>KS-Civil(S) ; 名称>SM520 ↵ Ds/Dc (0)↵截面号 (2) ; 名称 (Sect 2) ↵[단위 : mm]使用联合截面时,混凝土的自重是以梁单元荷载施加,所以为了在考虑材料自重时防止重复考虑混凝土的自重,所以输入为”0”。
截面号(3); 名称(Sect 3) ↵图8. 输入截面对话框数据库/用户表单截面号(4); 名称(CBeam) ; 偏心>中心-中心截面形状>工字型截面; 用户H (0.84); B1 (0.4); tw (0.02); tf1 (0.02) ↵时间依存材料特性为了考虑弹性模量变化及收缩、徐变对混凝土强度的影响,需要另外定义时间依存材料特性值。
本例题时间依存材料特性值采用C E B-F I P标准中的规定。
构件理论厚度(Notational size of member)计算时,桥面板的厚度假定为25cm。
➢28天混凝土抗压强度: 4000 tonf/m2➢相对湿度: 70%➢几何形状指数: 2⨯Ac/u = (2⨯12.14⨯0.25) / (12.14+0.25)/2 = 0.245➢水泥种类: 普通水泥➢拆模时间: 浇筑后3天(开始收缩时间)模型/ 特性值/ 时间依存材料(徐变和收缩)名称(Mat-1); 设计标准>CEB-FIP28天材龄抗压强度(4000)相对湿度(40 ~ 99) (70)构件理论厚度(0.245)水泥种类>普通或早强水泥(N, R)混凝土开始收缩时间(3) ↵图9. 定义混凝土时间依存材料特性(收缩/徐变) 点击可以查看定义的徐变和收缩图形。
计算输入桥面板的构件理论厚度。
浇筑混凝土后,随时间的推移混凝土逐渐硬化,强度也逐渐在增加。
本例题使用是CEP-FIP标准中定义的混凝土强度进展函数,输入的数据为定义徐变和收缩时使用的数据。
模型/特性值/ 时间依存材料特性(Comp. Strength)名称(Mat-1); 类型>设计规范强度进展>规范>CEB-FIP混凝土28天抗压强度(S28) (4000)水泥种类(a)>N, R : 0.25;图10. 定义强度进展函数在MIDAS/Civil中,时间依存材料特性与一般材料特性是分别定义的,最后要将两种材料特性连接起来。
下边将桥面板构件的材料(C400)赋予时间依存材料特性。
模型/ 特性值/ 时间依存材料特性连接时间依存材料类型>徐变/收缩>Mat-1抗压强度>Mat-1选择分配的材料>材料>3:C400 选择的材料; 操作>图11. 连接一般材料特性和时间依存材料特性建立桥梁模型将各个施工阶段的新添加的单元或、边界条件、荷载条件定义为组,通过激活和钝化相应的组建立施工阶段。
在本例题学习使用联合截面功能定义施工阶段的方法。
定义组参照下表,定义各个施工阶段必要的组(结构组、边界组、荷载组)。
施工阶段 结构组 边界组 荷载组(Activation) 持续时间备注 组 步骤 CS1 SGroupBGroupDL(BC)1 DL(BC)2第一步骤 第一步骤 5 非联合截面 CS2 - E_Width1 DL(BC)3 第25天 (用户步骤) 30 CS2区段联合 CS3 - E_Width2 DL(BC)4 第25天 (用户步骤) 30 CS3区段联合 CS4 -E_Width3DL(AC)第一步骤10,000CS4区段联合组表单组>结构组 鼠标右键 新建… 名称 (SGroup)组>边界组 鼠标右键 新建…名称(BGroup)名称(E_Width) ; 后缀 (1to3)组>荷载组 鼠标右键 新建…名称(DL(BC)) ; 后缀(1to4)名称(DL(AC)) ;C CC图12. 定义组建立桥梁模型输入主梁数据参照下图输入主梁数据。
图13. 桥面板的浇筑顺序及范围横梁间距为5m,桥面板的浇筑阶段如图13,考虑主梁的有效宽度可按照下表输入。
CS2 范围: 7@5 + 1 = 36m (采用截面: Sect 1)CS3 范围: 4 + 3@5 +1 + 3 + 6@5 = 53m (采用截面: Sect 2)CS4 范围: 1 + 3@5 + 4 + 1 + 7@5 = 56m (采用截面: Sect 3)顶面, 捕捉节点(开), 捕捉单元(开),自动对齐(开) 模型/节点/ 建立节点坐标( 0, 0, 0 )复制>复制次数(1); 距离(0, 6.15, 0)↵模型/ 单元/ 扩展单元全选扩展类型>节点 线单元单元属性>单元类型>梁单元材料>1:SM520 ; 截面>1 : Sect 1生成类型>移动复制和移动>任意间距方向>x; 间距(7@5,1,4,3@5,1,4,5@5,4,1,3@5,4,1,7@5) ↵图14. 建立主梁给CS3, CS4区段的主梁,使用拖放的功能赋予截面特性。
工作表单窗口选择 (单元 : CS3区段的所有梁或17to40) 特性值>截面>Sect 2 (拖放)窗口选择 (单元 : CS4区段的所有梁或41to66) 特性值>截面>Sect 3 (拖放)图 15. 各个区段赋予不同的截面名称CS3 구간 : Sect 253mCS4 구간 : Sect 356mCS2 구간 : Sect 136mDragDrop确认各个节点间距时,可使用查询节点功能(图 15的①) 。