midas Civil 2010拱桥专题―拱桥分析专题.ppt

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1、midasCivil2010拱桥专题—拱桥分析专题IntegratedSolutionSystemforBridgeandCivilStrucutres主讲人：刘美兰1.不同结构中索单元的使用:悬索桥的主缆和吊杆：建议使用考虑大变形的悬索单元大跨斜拉桥的斜拉索：对于近千米或者超过千米的斜拉桥建议使用考虑大变形的索单元中小跨斜拉桥的斜拉索：建议使用考虑恩斯特公式修正的等效桁架单元拱桥的吊杆：建议使用桁架单元或只受拉桁架单元系杆拱桥的系杆：建议使用桁架单元体内预应力或体外预应力的钢索（钢束）：与索单元无关，使用预应力荷载功

2、能按荷载来模拟即可。进行细部分析时对于钢束可以按桁架单元来模拟结果>未知荷载系数利用未知荷载系数功能，可以计算出最小误差范围内的能够满足特定约束条件的最佳荷载系数，利用这些荷载系数计算拉索初拉力。指定位移、反力、内力的“0”值以及最大最小值作为约束条件，拉索初拉力作为变量（未知数）来计算。计算未知荷载系数适用于线性结构体系，为了计算出最佳的索力，必须要输入适当的约束条件。主梁的变形最小；最终索力不集中在几根拉索，而是均匀分布在每根拉索上。2.未知荷载系数法功能复制和粘贴考虑施工阶段的未知荷载系数法本程序还可考虑施工阶段

3、，计算未知荷载系数。利用此功能可直接计算出，施工过程中每根拉索的拉索控制力。定义正装施工阶段模型。将每个施工阶段的拉索初拉力定义单位初拉力。（注：拉索过程必须单独定义施工阶段）运行分析后，通过未知荷载系数计算，求得符合约束条件的施工过程中的拉索控制力。索力的计算非常复杂，过去是依靠设计人员判断以及参考实际经验值来确定拉索张力的。为了使设计人员可以更加便捷地计算拉索的初始张力，midasCivil提供未知荷载系数功能。不过，由于未知荷载系数的功能提供的张力结果只是能够满足约束条件的解，所以有时无法完全满足技术人员的设计意

4、图。midasCivil2010中，为了改善未知荷载系数功能，并且使设计过程中的反复调整工作尽可能简便，特别开发和提供了索力调整功能。索力调整功能使设计人员可以直接调整索力，并且不需要任何重新分析即可实时查看主梁或者主塔的变形情况，因此可以非常便捷、快速地获得初始张力。3.索力调整功能拉索的张力(或者荷载系数)可以利用输入窗口或柱状图进行微调来确定最优索力设计人员指定的范围(红线)随拉索张力变化的结果(蓝线)影响值(绿线)在影响矩阵中确认对单元影响最大的张力后，使用搜索功能，确定最优索力索力调整步骤STEP1.拱桥建模

5、STEP2.定义主梁的恒载和各索单位荷载的荷载工况STEP3.输入恒载和单位荷载STEP4.对恒载和单位荷载进行荷载组合STEP5.利用未知荷载系数功能计算未知荷载系数STEP6.利用调索功能调整拉索初始索力STEP7.查看分析结果并最终确定初始索力4.未闭合配合力功能midasCivil能够在小位移分析中考虑假想位移，以无应力长为基础进行正装分析。这种通过无应力长与索长度的关系计算索初拉力的功能叫未闭合配合力功能。未闭合配合力具体包括两部分，一是因为施工过程中产生的结构位移和结构体系的变化而产生的拉索的附加初拉力，二

6、是为使安装合拢段时达到设计的成桥阶段状态合拢段上也会产生附加的内力。利用此功能可不必进行倒拆分析，只要进行正装分析就能得到最终理想的设计桥型和内力结果。分析>施工阶段分析控制数据斜拉桥施工时，最终阶段往往是跨中合拢的施工。跨中合拢的一刹那，结构体系完全转换。需要说明的是，利用成桥模型计算未知荷载系数时，跨中合拢段处于连续状态。但在施工合拢段时，合拢段并非处于连续状态，即两端的弯矩为0。按照前面介绍的分析方法，结果会出现闭合的情况。通过未必和配合力的分析方法，可以得到最终合拢后的阶段与成桥目标函数完全闭合的结果。未必和配

7、合力方法，仅通过正装模型就可以计算拉索张拉控制力，没必要像前面所说的方法，还需要建立一个倒拆模型来求得。未必和配合力计算原理：激活斜拉索之前，拉索两端节点因前一阶段的荷载，发生的变形。激活拉索时，已输入的体内力还不能把发生变形的节点拉回原位，还需要补一定量的张力，此张拉力即为未必和配合力。程序不仅可以计算出，每根斜拉索的未必和配合力，还可计算出合拢段的未必和配合力。使最终阶段的内力以及变形结果与成桥目标完全闭合。（注：合拢段的未必和配合力，其实也没有实际意义。因目前还没有能够对于合拢段预加内力的工具）三、拱桥分析本例题

8、中的拱桥是一座80米跨径的系杆拱桥，桥梁外部为简支结构体系，桥梁内部为超静定结构体系。1.系杆拱桥模型况桥梁有限元模型2.系杆拱桥成桥分析第一步建立成桥模型关键点：为了结合未知荷载系数法进行调索，索结构必须用桁架（线性）单元进行模拟，这样结构才支持荷载的线性叠加功能。第二步定义荷载工况关键点：将不同的索力定义为不同的荷载工况，作为