1、結構電算課程設計設計題目：橋梁結構計算學院：軌道交通學院 專業：交通工程班級：XXXXXXXX 學號：XXXXXXXXXX 姓名：XXX上海應用技術大學實踐課程任務書課程名稱結構電算課程設計課程代碼B7150033設計題目橋梁結構計算設計時間課程序號 170515020212021第一學期 第13周第15周系院軌道交通學院專業交通工程班級 XXXXXXXX、課程設計任務條件、具體技術參數指標某橋上部結構為20+4 X 25+20 m的混凝土連續板圖3,荷載等級為公路-U級.采用橋下滿堂支架施工.當連續板成橋后進行橋面現澆防水混凝土和瀝青鋪展層施工.現不計外測護墻和內側護欄基座的作用.1試求連續

2、板承載水平極限狀態下 0號墩3號墩各墩頂截面,第13跨跨中截面 的彎矩、剪力以及各支座的支承反力.2 現欲擴大橋下凈寬,將原橋2號墩撤除,即對已建成的20+4X25+20 m的連續 板改建成20+50+2 X 25+20 m的連續板,上部結構恒載保持不變a試求各限制截面的彎矩、剪力以及各支座反力設計值.b試求各跨跨中撓度恒載撓度、活載撓度3 仍按2的撤除2號墩方法,但在撤除2號墩之前,鏟除原橋的瀝青混凝土鋪展 和C30的防水混凝土,試求各限制截面的恒載彎矩與各支座反力.提示：用梁單元進行建模,截面積 A=4505475.8771 mm2,周長L=30140.7517 mm,慣 性矩 Ix=0.

3、787m4,C40 混凝土彈性模量 E=3.3X010 Pa,瀝青自重 g1=13.455 kN/m, C30 混凝土自重 g2=18.125 kN/m,C40 混凝土自重 g3=121.635 kN/m.此題用MIDAS軟件計算,必須提交輸入說明,計算圖式,節點單元劃分,再提交結果.第1跨I第2跨第3跨號墩支點橋 梁 中 心 線: h瀝青混凝土iI圖3 尺寸單位：cm二、對課程設計成果的要求包括課程設計說明書、圖紙、圖表、實物等軟硬件要求 要求有完整的設計計算書,計算書內容包括：1、節點單元劃分2、計算參數3、計算圖式4、計算結果.三、課程設計工作進度方案:熟悉軟件完成橋梁結構分析中的第1、

4、2題完成橋梁結構分析中的第3題撰寫課程設計報告辯論2021.11.272021.11.292021.11.302021.12.62021.12.72021.12.112021.12.122021.12.142021.12.15四、主要參考資料MIDAS教程指導教師簽名：2021 年 12 月 15 日教研室主任簽名：2021 年 12 月 15 日目錄一、建模過程 11 工程介紹 12 模型建立 13 施加靜力荷載 64 施加移動荷載 7二、施工過程 9三、數據結果 101 102 113 13四、數據分析 15五、實習總結 15、建模過程1工程介紹 1.1工程簡介某橋上部結構為20+4X25

5、+20 m的混凝土連續板圖1,荷載等級為公 路-U級.當連續板成橋后進行橋面現澆防水混凝土和瀝青鋪展層施工.現不計外測 護墻和內側護欄基座的作用第1跨|第2跨|第3跨橋 梁 中 心 線七,瀝青混凝土圖1 尺寸單位：cm1.2施工方式采用橋下滿堂支架施工 1.3設計資料(1) 瀝青自重g仁13.455 kN/m ；(2) C30 防水混凝土自重 g2=18.125 kN/m ；(3) C40 混凝土自重 g3=121.635 kN/m ；(4) 二期恒載 g4=13.455+18.125=31.58kN/m.2模型建立2.1定義材料和截面2.1.1定義材料此次橋梁設計用到的是C40混凝土,所以只

6、需在材料中選擇 C40混凝土,相應的 數值軟件內都有的,不需要額外輸入圖 2.設計凳翌ZJ榊料類型洞制m mn 珮比: 線啓lk殺數 容重廠嗟用盾甲彈性櫃里 掃ft比: 經魁艦粟數. 容重哽用質里密度塑性數據塑性材斜茗稱momSRtttt值b 隔：kj/tfHc好異率PkJ/m*hr*Cmt：匝取消 |適用 |圖2材料數據2.1.2定義截面設計書中的主梁截面為5個圓形,然而軟件中并沒有相對應的截面設計,因此需要把5個圓形替換成1個面積相等的矩形,而外部的輪廓尺寸還是根據原來的截面設 計,只需要改變局部的內部輪廓尺寸.S矩形=S 圓=5 n r 2=5* n *40 2=8000 n cm2Bl

7、仁BI3=5d/2=5*80/2=200cm=2mHI3=S 矩形/ (2*BI1 ) =8000 n /2/200=62.831cm=0.628mH11= 1.2-0.628-0.21=0.362m戲面鮭EB豺據琢/用戶誥卄趟面|曲.同廠計算蔬耐性值網搭尺寸：-m吏螯面拐點r j»i r jii r ji* 廠 joe r jrsr jib 廠 JM r JT3童面糞些宿 *ra*Tr卑箱雄外部輪Jfi尺寸NO1|0.2 B0IF-25-1020. 1?5B01-1N02-1B0L-2H92-SB02卜 103飢軸 «B02-1H03-1B03自韻Z1 :|0. S36

8、17Z2 :.J,*13 :|0 21 自動抗貞用最小tl4367】«蔭tei.藥F71.25WC*P抗扭用聞小：麗bh麗專慮3切麥吃 r看慮趣曲慰象卩自由廛fifth 中右_傾云 AttttA豪示履右顯亍截面特性佰BE圖3設計截面2.2建立節點/單元2.2.1建立節點一般每個節點之間的間隔是2-3m,這次的橋梁的6個跨度分別是20m 25m 25m 25m 25m和20m為了操作方便,所以每個節點的間隔設計為 2.5m,這樣的話20m 和25m分別是8個節點和10個節點.于是總共140m長的橋梁就分為了 57個節點圖 4.盲*- iHi圖4節點平面圖2.2.2建立單元每2個節點聯結

9、形成1個單元,最后得到了 56個連續單元圖52.3組的定義這時候定義組有利于施工階段的分析,預防到后面做過多的修改.2.3.1結構組的定義結構定義結構組 設計名稱添加,之后在菜單中把結構組作用在所有的節點上 圖 6.圖6定義結構組2.3.2邊界組的定義在第二問及第三問中,都需要把2號墩給拆掉,這說明了另外的0號墩,1號墩, 3號墩,4號墩,5號墩和6號墩都是永久固定的,只有2號墩是一個臨時墩,所以需 要把2號墩設計成一個組,另外的6個墩墩要設計成另一個組加以區分圖 7.圖7定義邊界組233荷載組的定義第三問中,在撤除2號墩之前,需要先鏟除原橋的瀝青混凝土鋪展和 C30的防水 混凝土,因此跟定義

10、邊界組一樣,也需要把自重恒載和二期恒載分組圖8.圖8定義荷載組2.4添加邊界條件節點邊界條件主要用于約束分析模型中選定節點的自由度,或者在缺少轉動自由度的單元間的相互連接時,為預防剛度矩陣出現奇異,需要用邊界條件來約束轉動自 由度.其中跨中的墩支點需要固定2個自由度,其他的墩支點只需要固定1個自由度 即可,同時也給7個墩分組表1.節點DxDyDz組1001永久9001永久190012號墩29101永久39001永久49001永久57001永久表1添加邊界條件3施加靜力荷載3.1添加靜力荷載工況此次的橋梁設計只有兩種靜力荷載工況一一自重和二期,自重就是橋梁本身自己的荷載,二期那么是瀝青混凝土和

11、C30的防水混凝土的荷載圖9.靜力荷驗工況II添加i工児|囪宵荷載工況zJ偏愷僅11jd說明r號名稱糞型說明1自重恒栽令旦荷載D*2二期恒戟也荷戟D關閉g |圖9靜力荷載工況3.2添加靜力荷載自重和二期恒載3.2.1自重施加 選擇荷載工況和荷載組自重； 添加自重系數為-1 ； 全選所有單元并點擊添加.3.2.2二期恒載施加 選擇荷載類型為梁單元荷載單元； 選擇荷載工況和荷載組二期恒載； 選擇整體坐標系下添加荷載-31.58kN/m,負號代表方向向下與整體坐標系的 Z軸 相反.4施加移動荷載4.1添加車輛等級此次橋梁的荷載等級為公路-U級,由于沒有公路-U級的車輛荷載數值,因此需 要自定義車輛荷

12、載,同時公路-U級的車道荷載數值為公路-I級的0.75倍圖10.qk=10.5*0.75=7.875kN/m;Pk=270*0.75=202.5kN, L<=5m;Pk=360*0.75=270kN, L>=50m.用戶宅交的車遍証X-f列車用莽車暫|瞬胃塾薛刪r aww顧戡新麗jjZI車車犧赫細陰f頑*Luie- La-a.d2M 1 «1 1 1* M 1 1L«MS>業 p eraW*rh 昭ekJl:L < |5rk il:If- fo通沁町|取消圖10車輛荷載4.2添加車道荷載移動荷載交通車道線 >添加設計名稱,選擇移動方向,跨度和節

13、點,其中偏心距離為7.75/4=1.9375m,橋梁跨度為6個跨度中的最大值,所以為25m同時該橋梁設計的是雙車道,因此需要添加2個車道,一個方向向前,另一個方向向后圖11.車道車道車當堀稱車耦荷it的分布車車名稱 I二車諂車耦荷戳的分布金車道早元廠fl*向聯耒睪骨車道單元 r fl*向咲慕茱StartEndfl : Eccentricitya - EccentricityWH®和冃3妬點L3終點【嵐車輛移動方向柑向鷲廣向后廣往遞橋尉?虞比例系數撮作濤如| 晞入| aw除號單元阿(m)11193725?7i 017r *|<>確定| 旳消| 適用WTH®碗冃翳交

14、陽妬點廠m終點【嵐損作源加I 漱I 畔跺號單元m(m)ss*111.93725?7i 017r v<>適用確走.圖ii車道4.3添加移動荷載工況此次橋梁的移動荷載需要計算的是承載極限水平狀態時下的情況,承載水平極限狀態是指結構或構件到達最大承載水平,或到達不適于繼續承載的變形的極限狀態.對應于結構或結構件到達最大承載水平或不適于繼續承載的變形, 包括結構件或連接 因強度超過而破壞,結構或其一局部作為剛體而失去平衡, 在反復荷載下構件或連接 發生疲勞破壞等,所以這次添加的移動荷載工況需要加上所有的車道, 以到達承載能 力極限狀態圖12.施工階段X車瀚JTG 8012021122130

15、 7840 57n £說明：I執范冥型 |JTG B01Y01418向車說布我辛教子同裁工紀齟合選項車mm車罰vl：公賂-nfl!1二車遇< 1>淖m 1確認1a用s |齟舍Q單獨圖12移動荷載工況二、施工過程模型建立完畢之后,該開始添加施工步驟了.在荷載的施工階段,可以定義施工 步驟.每一步的施工階段可以選擇施工工程和工況,還有添加的荷載.針對不同的問 題,可以設計不同的施工方案.第一問是正常的施工方案,所以并不需要添加額外的施工步驟. 第二問需要將原來的2號墩撤除,其他的步驟并不要改變圖 13.圖13第二問的施工階段第三問跟第二問是同樣的撤除2號墩方法,但在撤除2號墩

16、之前,先要鏟除原橋 的瀝青混凝土鋪展和 C30的防水混凝土,但在拆完 2號墩之后,瀝青混凝土鋪展和 C30的防水混凝土還需要重新添加回去圖 14.圖14第三問的施工階段三、數據結果1試求連續板承載水平極限狀態下 0號墩3號墩各墩頂截面,第13跨跨中截 面的彎矩、剪力以及各支座的支承反力.表2承載水平極限狀態下各位置的彎矩和剪力表位置彎矩單位：kN m剪力單位：kN0號墩墩頂截面0-1219.381號墩墩頂截面-8397.46-2076.662號墩墩頂截面-8693.75-2092.743號墩墩頂截面-8560.75-2083.95第1跨跨中截面6468.71775.67第2跨跨中截面6914.

17、36307.10第3跨跨中截面6835.83293.931.鼻險RN 血金ItPwwmian圖15承載水平極限狀態下各位置的彎矩圖圖16承載水平極限狀態下各位置的剪力圖表3承載水平極限狀態下的支座反力表位置支承反力單位：kN0號墩1886.0515641號墩5144.7217582號墩5194.7448563號墩5170.7343194號墩5194.7448565號墩5144.7216706號墩1886.0516082現欲擴大橋下凈寬,將原橋2號墩撤除,即對已建成的20+4X25+20 m的連 續板改建成20+50+2X 25+20 m的連續板,上部結構恒載保持不變a試求各限制截面的彎矩、剪力

18、以及各支座反力設計值.b試求各跨跨中撓度恒載撓度、活載撓度表4 1/4截面的彎矩、剪力表位置彎矩單位：kN m剪力單位：kN第1跨-2159.87902.95第2跨6649.28-3224.61第3跨-22451.63-3172.65第4跨3315.071817.41第5跨-6361.01-2381.41表5跨中截面的彎矩、剪力表位置彎矩單位：kN m剪力單位：kN第1跨-4862.601412.72第2跨28445.36-808.07第3跨-8562.99-1902.01第4跨9046.40-548.71第5跨3702.89-1363.45表6支點截面的彎矩、剪力表位置彎矩單位：kN m剪力

19、單位：kN第1跨020.45第2跨-26494.363459.17第3跨-22511.734643.66第4跨-2771.111297.19第5跨-5690.142592.954/圖17第二問各位置的彎矩圖圖18第二問各位置的剪力圖表7支座反力表位置支承反力單位：kN0號墩813.3868361號墩8686.1750513號墩8622.9060304號墩3896.1111445號墩5504.9964816號墩1817.637146表8跨中撓度表位置恒載撓度單位：m活載撓度單位：m第1跨0.0076430.002142第2跨-0.128638-0.036056第3跨0.0116320.00326

20、0第4跨-0.010047-0.002816第5跨-0.002836-0.000795圖19承載水平極限狀態下的跨中撓度圖3仍按2的撤除2號墩方法,但在撤除2號墩之前,鏟除原橋的瀝青混凝土鋪 展和C30的防水混凝土,試求各限制截面的恒載彎矩與各支座反力.表9 1/4截面的恒載彎矩表位置彎矩單位：kN - m第1跨2.20第2跨3720.70第3跨-15787.09第4跨1642.49第5跨-4214.53表10跨中截面的恒載彎矩表位置彎矩單位：kN - m第1跨-2698.07第2跨19619.03第3跨-5310.37第4跨5523.31第5跨1497.39表11支點截面的恒載彎矩表位置彎矩單位：kN - m第1跨0第2跨-18917.26第3跨-16200.92第4跨-1306.48第5跨-3844.59表12支座反力表位置反力單位：kN0號墩181.1901911號墩6319.69311