1、Midas斜拉橋建模和正裝施工階段分析概要1橋梁基本數(shù)據(jù)2荷載2設(shè)定建模環(huán)境3定義材料和截面特性值4成橋階段分析6建立模型7建立加勁梁模型8建立主塔9建立拉索11建立主塔支座12輸入邊界條件13索初拉力計(jì)算14定義荷載工況18輸入荷載19運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析24建立荷載組合24計(jì)算未知荷載系數(shù)25查看成橋階段分析結(jié)果29查看變形形狀29正裝施工階段分析30正裝施工階段分析34正裝施工階段分析34正裝分析模型36定義施工階段38定義結(jié)構(gòu)組41定義邊界組48定義荷載組53定義施工階段59施工階段分析控制數(shù)據(jù)64運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析65查看施工階段分析結(jié)果66查看變形形狀66查看彎矩67查看軸力68查看計(jì)算未閉合配

2、合力時(shí)使用的節(jié)點(diǎn)位移和內(nèi)力值69成橋階段分析和正裝分析結(jié)果比較70概要斜拉橋是塔、拉索和加勁梁三種基本結(jié)構(gòu)組成的纜索承重結(jié)構(gòu)體系，橋形美觀，且根據(jù)所選的索塔形式以及拉索的布置能夠形成多種多樣的結(jié)構(gòu)形式，容易與周邊環(huán)境融合，是符合環(huán)境設(shè)計(jì)理念的橋梁形式之一。為了決定安裝拉索時(shí)的控制張拉力，首先要決定在成橋階段恒載作用下的初始平衡狀態(tài)，然后再按施工順序進(jìn)行施工階段分析。一般進(jìn)行斜拉橋分析時(shí)首先通過倒拆分析計(jì)算初張拉力，然后進(jìn)行正裝施工階段分析。在本例題將介紹建立斜拉橋模型的方法、計(jì)算拉索初拉力的方法、施工階段分析方法、采用未閉合配合力功能只利用成橋階段分析張力進(jìn)行正裝分析的方法。本例題中的橋梁模型

3、為三跨連續(xù)斜拉橋（如圖1）,主跨110m邊跨跨經(jīng)為40mo橋梁基本數(shù)據(jù)為了說明斜拉橋分析步驟，本例題采用了較簡單的分析模型，可能與實(shí)際橋梁設(shè)計(jì)內(nèi)容有所差異。本例題橋梁的基本數(shù)據(jù)如下。橋梁形式三跨連續(xù)斜拉橋橋梁跨經(jīng)40.0m+110.0m+40.0m=190.0m橋梁高度主塔下部：20m,主塔上部：40m使用 MIDAS/Civil 軟件內(nèi)含的優(yōu)化法則 計(jì)算出索初拉力。40m110m40m荷載圖2.立面圖分類荷載類型荷載值自重自重程序內(nèi)部自動(dòng)計(jì)算索初拉力初拉力荷載滿足成橋階段初始平衡狀態(tài)的索初拉力掛籃荷載節(jié)點(diǎn)荷載80 tonf支座強(qiáng)制位移強(qiáng)制位移10 cm設(shè)定建模環(huán)境為了做斜拉橋成橋階段分析首先

4、打開新項(xiàng)目“cablestayed”為名保存文件，開始建立模型。單位體系設(shè)置為“m”和“tonf”。該單位體系可以根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)類型隨時(shí)隨意更換。文件/D新項(xiàng)目文件/Q保存(cablestayed)工具/單位體系長度>m；力>tonf訐境迎1RS 辭工I荷e-MMwsB 水比型馬'標(biāo)電駕 卷版性身忖也整姑黑曲:十 善斗4AUlMR*ii* AsfffflJt/ILlU'.? 9. a n 一期 d-k: H 中電 j G0下二JXW查拉第3*. 6軸lit融將Jl皮窗口B&k匡生總甲X回回福心目。國。上哈口6I1A牛小心魯a珀圖3.設(shè)定建模環(huán)境及單位體系定義

5、材料和截面特性值輸入加勁梁、主塔下部、主塔上部、拉索的材料特性值。在材料和截面對(duì)話框中選擇材料表單點(diǎn)擊雨d |按鈕。定義多種材料時(shí)，使用即此胺鈕會(huì)更模型/材料和截面特性/ E,材料名稱（加勁梁）設(shè)計(jì)類型 > 用戶定義彈性模量（2.1e7）; 泊松比（0.3）容重（7.85）萬便一些按上述方法參照表1輸入主塔下部、主塔上部、拉索的材料特性值。曲科打餌面,（xkd.>bMf>rn表1.材料特性值號(hào)項(xiàng)目彈性模量(tonf/m2)泊松比容重(tonf/m3)1加勁梁2.1x1070.37.852主塔下部2.5x1060.172.53主塔上部72.1X100.37.854拉索1.57X

6、1070.37.85圖4.定義材料特性值輸入加勁梁、主塔下部、主塔上部、拉索的截面特性值。在材料和截面特性對(duì)話框的截面表單選擇函d|按鈕模型/材料和截面特性/1截面數(shù)值表單截面號(hào)（1）;名稱（加勁梁）截面形狀實(shí)腹長方形截面截面特性值面積（0.8）按上述方法參照表2輸入加勁梁、主塔下部、主塔上部、拉索的截面特性值。表2.截面特性值號(hào)項(xiàng)目截面形狀面積(m2)Ixx(m4)Iyy(m4)Izz(m4)1加勁梁實(shí)腹長方形0.815.01.015.02主塔下部實(shí)腹長方形50.01000.0500.0500.03主塔上部實(shí)腹長方形0.35.05.05.04拉索實(shí)腹圓形0.0050.00.00.0成橋階段分

7、析建立好成橋階段模型后計(jì)算自重和二期荷載引起的索初拉力。然后利用拉索初拉力進(jìn)行成橋階段初始平衡狀態(tài)分析。首先建立斜拉橋的成橋階段二維模型，利用包含索力優(yōu)化功能的未知荷載系數(shù)功能計(jì)算拉索初拉力。斜拉橋成橋階段模型參見圖6。防IMS/CiKlV肥上£andSettiikfffihanjinaaniliiTEAFcaJbllestayedforvard*由口1帕閥|南文件的淵fl如式圖。1Ufel荀款。牙折如注果如母討如疊口皿工出陽用.|目|X圖6.斜拉橋成橋階段模型建立模型首先建立成橋階段分析模型，待成橋階段分析結(jié)束后另存為其它名稱做施工階段分析。建立斜拉橋成橋階段模型的詳細(xì)步驟如下。1

8、 .建立加勁梁模型2 .建立主塔模型3 .建立拉索模型4 .生成主塔上的支座5 .輸入邊界條件6 .拉索初拉力計(jì)算：利用未知荷載系數(shù)功能7 .輸入荷載工況以及荷載8 .運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析9 .計(jì)算位置荷載系數(shù)建立加勁梁模型首先用,建立節(jié)點(diǎn)功能建立節(jié)點(diǎn)后使用方擴(kuò)展單元功能生成910+25+910m）梁單元模型。為正面，/捕捉節(jié)點(diǎn)（開，學(xué)捕捉點(diǎn)柵格（開）口自動(dòng)對(duì)齊（開，一節(jié)點(diǎn)號(hào)（開）模型/節(jié)點(diǎn)/J建立節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)（-95,0,0）模型/單元/史.擴(kuò)展單元全選擴(kuò)展類型節(jié)點(diǎn)線單元單元屬性單元類型梁單元材料1:加勁梁；截面1:加勁梁生成類型復(fù)制和移動(dòng)復(fù)制和移動(dòng)任意間距；方向*間距910,25,910|E墨i口口m

9、ix.artirKarlSn-l-fisnxVhnn-jin.HnTEVPCABl.fi樹星胃口酶文件HJ卿190耀用由It3沿所電Itfrffi'S：'設(shè)計(jì)國近曲調(diào)陰XRdF=lI：1K的用I111*/T%主主珥h；二晁心M*QW£?4Q1加w*攜街a*浦*1討用缶*,才313工«!：¥s-nYX也擴(kuò)展功能建立10m建立主塔在主塔下部利用產(chǎn)建立節(jié)點(diǎn)功能建立節(jié)點(diǎn)后，利用+5m勺主塔下部梁單元。模型/節(jié)點(diǎn)/J，建立節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)（-55,0,-20）復(fù)制復(fù)制次數(shù)（1）；距離（110,0,0）模型/單元/型擴(kuò)展單元聞窗口選擇（節(jié)點(diǎn)：圖8的；節(jié)點(diǎn)22,23）生

10、成類型節(jié)點(diǎn)線單元單元屬性單元類型梁單元材料2:主塔下部；截面2:主塔下部生成類型復(fù)制和移動(dòng)復(fù)制和移動(dòng)任意（i距；方向2間距10,5因9西限*片$臉磔號(hào)呂口亙X-號(hào)X工ITDASZ4Ii-ni?%口.詈-相油口口rur*arn»HnttinJEVliRni-innnXTEIPCABl.fi*J-L棚型畬口魚文洋現(xiàn)1卻力事理用世1例總篁由*QJ鐘BfW林里陰設(shè)計(jì)近5后工RM1*=11：'卅曲田I口或-*：|m|i由番西at4、加器品M0吆也節(jié)戌單元由JF3：再同至民臣必因且*，上的婦婦或?qū)W小心善忠Ia蓑選擇節(jié)點(diǎn)22,23?"LlIJl二-J.»|七一.選擇節(jié)點(diǎn)

11、后利用或擴(kuò)展功能建立加勁梁上部梁單元（10m+5m+310m模型/單元/45擴(kuò)展單元窗口選擇（節(jié)點(diǎn)：圖9的；節(jié)點(diǎn)26,27）擴(kuò)展類型節(jié)點(diǎn)線單元單元屬性單元類型梁單元材料3:主塔上部；截面3:主塔上部生成類型復(fù)制和移動(dòng)復(fù)制和移動(dòng)任意（i距；方向2間距15,310淺 ITDASZdvi11c 墨 t口口mix.art ir Karl Sn-l-t isnxh.Hn -j i n.Hn Hjillli'X TEVPXCAB1.H *J = I.根理似口I后文件叫第加用福用,由性工）與所電I#*£：設(shè)計(jì)式QD誦01XHai片口工I拈勒加口,£ :! | i班。|W同聽/8t

12、 III毒 V；:昆/O um MV*4 Qg |pA節(jié)戊 單元品：ii !； 嚴(yán)£由斜田與閏中寫/的強(qiáng)* A二中域中 =占|f1*5e3LJ節(jié)聯(lián)起期號(hào) 次-|鼻云神號(hào)畫.生由明直在豆用鋤5動(dòng) MW r KK邕押注的r UkSE在任加司匹 * 4 ，上 ISacpgA方向 r r r F IT ,r ea：3«同更聲聲 .iffi.丸 出 4 & 湖 to£7k£3局!M"If卡謂卜知，1jjIL1而口口口。后口口。3司1上1）圖9.建立主塔上部建立拉索利用；,建立單元功能建立拉索單元。口顯示單元單元坐標(biāo)軸（開）模型/單元/y建立單元單

13、元類型桁架單元材料4:拉索；截面4:拉索；Beta角（0）節(jié)點(diǎn)連接（34,1）節(jié)點(diǎn)連接（34,3）節(jié)點(diǎn)連接（34,7）節(jié)點(diǎn)連接（34,9）節(jié)點(diǎn)連接（35,13）節(jié)點(diǎn)連接（35,15）節(jié)點(diǎn)連接（35,19）節(jié)點(diǎn)連接（35,21）ITDAS/CriviT6.fl.?-居£皿arnnHSnttin?JEh.nniinnnXTElPCABl.fiv-l相印畬口融文眸9 卿山" 建用即 CH 4：|加量工）知所如 理!|卻 設(shè)計(jì) 近5HUB 5口 0：|裙聃卻 Q |' - * ： l.m U i田 也 |W曰國 J/3# 晁/0|皿叵-llA事區(qū)厄工圓*1%由部巾產(chǎn)?紙暮|

14、j合盾%|節(jié)H單元|占具停、 ft£他口I屜2元3上節(jié)篦超期號(hào)班-|申元起場*Ri-|單付鯉料乜事客蕩：-HE_1號(hào)茗帆Hi£»3周i?jwiat善者不r金才和:L3甘苴耳措'豆文月IIIh修雷津耳牙行也息/S-11廿口,口。建立主塔支座彈性連接單元是把兩個(gè)節(jié)點(diǎn)按用戶所需要的剛度連接而形成的有限計(jì)算單元。彈性連接單元由3個(gè)軸向剛度值和3個(gè)旋轉(zhuǎn)剛度組成，6個(gè)自由度按彈性連接單元的單元坐標(biāo)系輸入。使用彈性連接(ElasticLink)建立主塔上的支座。支座的支承條件如下：SDx:500000tonf/m,SDy:100000000tonf/m,SDz:1000

15、tonf/m模型/邊界條件/電窗口縮放選項(xiàng)>添加彈性連接（圖21的）連接類型>一般類型彈性連接單元軸向剛度輸入單位長度所施加的力，旋轉(zhuǎn)剛度輸入單位轉(zhuǎn)角所施加的彎矩值。SDx(tonf/m)(1000)(500000);SDy(tonf/m)(100000000);SDz(tonf/m)剪切型彈性支承位置（開）到端點(diǎn)I的距離比：SDy（1）;SDzBeta角>(0)2點(diǎn)(26,5)2點(diǎn)(27,17)輸入剪切型彈性支座在彈性連接單元的位置。物牙114aaidSettTEIFCmi<3耀室營口二|司岡調(diào)整彈性連接單元的布置方向。口百口cSQl-t配產(chǎn)"亙多心野阜鼎力

16、世1£K>«AAQQ三孤立國因由闈田尊國學(xué)%為強(qiáng)>>分加溫字ha節(jié)電單£中界卡仲陵置而我津性百桂求富E查些芾曲dSiFia窗口I,一.4-»t=n/.sHtiTxi/S1J44口.口（j：Q口，口YX畫上BEE&A午去電各一加奴輸入邊界條件分析模型的邊界條件如下。?主塔下端：固定端（Dx,Dy,Dz,Rx,Ry,Rz）?橋臺(tái)下端：較支座（Dy,Dz,Rx,Rz）輸入主塔和橋臺(tái)處邊界條件。口自動(dòng)對(duì)齊模型/邊界條件/一般支承臼窗口選擇（節(jié)點(diǎn)：圖12的；節(jié)點(diǎn)22,23）邊界組名稱>默認(rèn)值選項(xiàng)>添加；支承類型>D-AL

17、L,R-ALL臼窗口選擇（節(jié)點(diǎn)：圖12的；節(jié)點(diǎn)1,21）邊界組名稱>默認(rèn)值選項(xiàng)>添加；支承類型>Dy,Dz,Rx,RzLCzrnniiin(x.kHniinnnHJilllfXTEIPCAB1.R+J-L利型畬口I，空峰£1制山牛強(qiáng)用過I由軸HfW>£：>,計(jì)1式®1評(píng)卬）ERB*=l>1：>卅曲腳土主風(fēng)曲#先廿匣）（#矗口辱第解地“關(guān)閉。|，上婦©片曲華小心色liU】aaEr|；k.FKy值麗fi7索初拉力計(jì)算為了改善斜拉橋成橋階段的加勁梁、主塔、拉索、支座的受力狀態(tài)，給拉索施加初拉力荷載，使之與恒荷載平衡。斜

18、拉橋是多次超靜定結(jié)構(gòu)體系，所以計(jì)算拉索初拉力需要多次的反復(fù)計(jì)算。另外，對(duì)于每跟拉索的張力并不是只有一個(gè)解，對(duì)同一個(gè)斜拉橋不同的設(shè)計(jì)者可以選擇不同的拉索初拉力。MIDAS心ivil的未知荷載系數(shù)功能使用了索力優(yōu)化法則，可以計(jì)算出特定約束條件的最佳荷載系數(shù)，在計(jì)算斜拉橋拉索初拉力非常有效。使用未知荷載系數(shù)功能計(jì)算斜拉橋拉索初拉力的計(jì)算步驟如表3。表3.拉索初拉力計(jì)算步驟流程圖初始平衡狀態(tài)分析為了使斜拉橋結(jié)構(gòu)在恒載作用下拉索垂度、加勁梁縱段變形、拉索錨固點(diǎn)坐標(biāo)、拉索張力、主塔坐標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)期望值，通過初始平衡狀態(tài)分析計(jì)算初始節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)、拉索變形前長度、拉索初始張拉力。斜拉橋設(shè)計(jì)時(shí)，最重要的是如何使加勁梁

19、和主塔的彎曲內(nèi)力達(dá)到最小狀態(tài)。通過初始平衡狀態(tài)分析可以使恒載作用下成橋階段變形形狀接近于設(shè)計(jì)期望狀態(tài)時(shí)，內(nèi)力也會(huì)達(dá)到最小狀態(tài)。對(duì)于斜拉橋分析，初始平衡狀態(tài)分析非常重要，且初始平衡狀態(tài)分析能夠計(jì)算出變形前拉索長度、追蹤拉索張力、加勁梁和主塔的預(yù)拱度、加勁梁的彎矩圖等設(shè)計(jì)參數(shù)。斜拉橋的特殊結(jié)構(gòu)體系決定了主塔和加勁梁上將產(chǎn)生很大的軸力，這些軸力和拉索的張力決定結(jié)構(gòu)的變形形狀。為了確定拉索的初始張力，橋軸方向的變形和拉索的張力要反映到結(jié)構(gòu)分析計(jì)算中。但斜拉橋是多次超靜定結(jié)構(gòu)體系，計(jì)算拉索初拉力需要多次的反復(fù)計(jì)算，所以計(jì)算出滿足初始狀態(tài)分析的施工控制張力不是簡單的事情。另外，對(duì)于每跟拉索的張力并不是只有

20、一個(gè)解，對(duì)同一個(gè)斜拉橋不同的設(shè)計(jì)者可以計(jì)算出不同的拉索初拉力。指定受力狀態(tài)的索力優(yōu)化(Traditional"ZeroDisplacement"Method)目前一般的斜拉橋都會(huì)使用多拉索結(jié)構(gòu)，所以拉索的橫向分力對(duì)加勁梁的彎曲內(nèi)力的影響可忽略不計(jì)。可以假設(shè)加勁梁彎曲內(nèi)力由斜拉索豎向分力和加勁梁恒載作用下產(chǎn)生。此方法為使拉索的錨固點(diǎn)的豎向位移接近“0”的方法，如果設(shè)計(jì)縱段線形比較完美時(shí)，加勁梁的彎矩分布與恒載作用下的剛性支承連續(xù)梁的狀態(tài)比較接近。將梁、索交點(diǎn)處設(shè)以剛性支承進(jìn)行分析，計(jì)算出各支點(diǎn)反力，利用索力的豎向分力與剛性支點(diǎn)反力相等的條件，計(jì)算其索力。只要加勁梁處斜拉索端部

21、張力的豎向分力被確定，就不難計(jì)算出其水平分力和另一端的水平、豎向分力了。利用計(jì)算得出的各分力，施加在沒有拉索體系的結(jié)構(gòu)上計(jì)算出加勁梁和主塔的彎矩分布情況。以此彎矩分布為目標(biāo)，進(jìn)行反復(fù)調(diào)索。反復(fù)調(diào)索步驟如下：約束主塔的水平方向位移，張拉跨中拉索使跨中的加勁梁達(dá)到“0”位移狀態(tài)。解除主塔的水平方向位移，張拉邊跨斜拉索使邊跨加勁梁和主塔達(dá)到“0”位移狀態(tài)。上述方法如圖13所示。此方法假設(shè)結(jié)構(gòu)變形為線性變形，使用影響矩陣來進(jìn)行計(jì)算。最終縱段線形接近期望狀態(tài)時(shí)，加勁梁彎矩分布就會(huì)與剛性支承連續(xù)梁的狀態(tài)非常接近。(a)恒荷載作用下的變形(調(diào)索前)(b)固定主塔橫向位移，恒荷載作用下的變形(調(diào)索前)(c)跨

22、中調(diào)索(d)解除主塔水平方向約束(e)邊跨調(diào)索圖13.初始平衡狀態(tài)分析步驟利用MIDAS/Civil的未知荷載系數(shù)功能計(jì)算拉索初拉力給斜拉橋的拉索施加初拉力，使之加勁梁產(chǎn)生的彎矩趨于最小，用這種法法來設(shè)計(jì)出更大跨經(jīng)橋梁。但是計(jì)算初始張力并不是簡單的事情，過去設(shè)計(jì)人員一般都是采用經(jīng)驗(yàn)值來計(jì)算初拉力。目前雖然計(jì)算斜拉橋拉索初拉力的方法很多，但是能夠計(jì)算出滿足設(shè)計(jì)條件的初拉力非常困難。利用MIDAS/Civil優(yōu)化索力功能，可以計(jì)算出最小誤差范圍內(nèi)的能夠滿足特定約束條件的最佳荷載系數(shù)，利用這些荷載系數(shù)計(jì)算拉索初拉力。優(yōu)化索力時(shí)指定位移、反力、內(nèi)力的“0”值以及最大最小值作為控制條件，把拉索初拉力作為

23、變量來計(jì)算。計(jì)算未知荷載系數(shù)適用于線性結(jié)構(gòu)體系，為了計(jì)算出最佳的索力，必須要輸入適當(dāng)?shù)目刂茥l件。一般要滿足如下控制條件：主塔不受或只受較小的彎矩作用；主塔彎矩均勻分布；最終索力不集中在幾根拉索，而是均勻分布在每根拉索上。定義荷載工況為了計(jì)算恒載引起的拉索初拉力，定義自重、二期荷載、拉索單位初拉力等荷載工況。本例題斜拉橋?yàn)橹魉蓚?cè)各有4根拉索的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，需要的未知荷載系數(shù)為四個(gè),定義四個(gè)荷載工況。荷載/靜力荷載工況使用MCT命令窗口 輸入荷載工況更方 便。名稱（自重）；類型>恒荷載說明（自重）名稱（二期荷載）；類型>恒荷載說明（二期荷載）名稱（拉索1）；類型>用戶定義的荷載說明

24、（拉索1-單位初拉力）.名稱（拉索4）;類型用戶自定義荷載說明（拉索4-單位初拉力）名稱（支座強(qiáng)制位移）；類型>用戶自定義荷載說明（邊跨支座強(qiáng)制位移）輸入名稱（拉索1）至名稱（拉索4）的荷載工況。圖18.恒載和單位荷載的荷載工況輸入何載輸入自重、加勁梁二期荷載、拉索單位荷載、支座強(qiáng)制位移荷載。使用自重功能輸入結(jié)構(gòu)自重。二期荷載包括防撞墻、橋面鋪裝等荷載。為了計(jì)算拉索初拉力輸入拉索的單位荷載。Q對(duì)齊荷載/自重荷載工況名稱>自重荷載組名稱>默認(rèn)值自重系數(shù)>Z（-1）(rr nS/EFWl：皿ciHiL口erf ir nnd ntt inRxhnn j i n nnTRIPC

25、ABl.fi - 11Hl 星畬口 1匚亙又-NX1工 h &面*名第|啕由甘自稟魏Jflllia M IT Jfe J6院文靜9MB>：|建田現(xiàn)ISH<：|由岫3排所也審R噌設(shè)計(jì)1事式如曾西以：|ERB看口叱）書曲師口3u|口"：|!”iBng|fflg|>|a»XtfO|mi<|M>»用畫_d|l|寸I-.F*土S區(qū)由際由（©圓"內(nèi)用）取甘力討事福口EZ5典 L I I KA Bfrnt /京 11u 口 口>.厘4cb 口|±U了 I* - I -|毋in密IMei|»：明g

26、|mats.Wi.-isfiv輸入作用于加勁梁的二期荷載。使用梁單元荷載功能輸入防撞墻、橋面鋪裝荷載，荷載大小為3.0tonf/m荷載/梁單元荷載(單元)回窗口選擇(節(jié)點(diǎn)：圖20的；節(jié)點(diǎn)123)荷載工況名稱>二期荷載；選項(xiàng)>添加荷載類型>均布荷載；方向,整體坐標(biāo)系Z投影>否數(shù)值>相對(duì)值；x1(0),x2(1),W(-3)知¥乳丸之DCiADwwent日碼也Settin«ffihanjinank£nfiTEITXCaSLE!I帽岸唯口1|=JURnE3|KWS3_Jan.界通前廣普提rflr：【擊BbQl卻府為dUQ0：D1.Q.0儲(chǔ)皿

27、u圖20.輸入作用于加勁梁的二期荷載輸入拉索單元的單位初拉力。以橋梁跨中為對(duì)稱軸賦予兩側(cè)相同的索初拉力，且對(duì)稱拉索賦予相同的荷載工況。荷載/預(yù)應(yīng)力荷載/初拉力荷載由交叉線選擇（單元：圖21的；單元33,40）荷載工況名稱>拉索1；荷載組名稱>默認(rèn)值選項(xiàng)>添加；初拉力（1）荷載工況名稱>拉索4;荷載組名稱>默認(rèn)值選項(xiàng)>添加；初拉力（1）圖21.輸入拉索的單位初拉力拉索2至拉索4的單位初拉力荷載參照表4輸入。此時(shí)也可用MC命令窗口來輸入。表4.荷載工況和單元號(hào)荷載工況單元號(hào)荷載工況單元號(hào)拉索133,40拉索335,38拉索234,39拉索436,37確認(rèn)已輸入的

28、拉索單位初拉力I星盲口 1時(shí)五叢如 曙熊中 式國 U1：叁111好聽 罰累陰 橫聲如II吉9，聲華 工帛 營口出 幫肺工!口諄。務(wù)*II擊*»：；矗s0 H應(yīng)素*三jn 里聞區(qū)由曲曲伽 國夕，為助 r ><2>州出苦口國X .面.X I. ： aw?I 2 ： £»X a ：刊l上婚I凰勁建i 主15 丁而3鼻 K3：塞英裕sa工作Hf ItS叵I制H .feWWHff Kf«4WW> mnuwwaffiilti lctT人由耳景府啻吏率4拿二匯1«IBOl)&并W2Lilin)-獨(dú)厘訪.±-L.崢力百

29、看口方am濕1l&貨白1自自SE=-I.：|-0*.»5防貯況t二卿i融.用索元詢裁中元上葡=P力荷St工觀J1£>1.如"'礎(chǔ)!土而*I，Q與a«T說*K3lf2:眈B-I20單力片睨H氏5癥始i位*潮£土百餐2I舞事全&工氏61泥斜;院“加工如Mi2目阱上為貯比T克5成M必IH.J1ITT*w*A*3fr«/iBCia,11LlgCL.il.G:。,十一髭7/Z1：1付31*日I圖22.已輸入的拉索單位初拉力利用支座強(qiáng)制位移功能輸入邊跨支座的支座強(qiáng)制位移荷載支座強(qiáng)制位移荷載如下：豎向位移:0.01m支

30、座強(qiáng)制位移可以給任意節(jié)點(diǎn)輸入強(qiáng)制位移。荷載/支座強(qiáng)制位移臼窗口選擇(節(jié)點(diǎn)：圖23的；節(jié)點(diǎn)1,21)荷載工況名稱>支座強(qiáng)制位移；選項(xiàng),添加位移Dz(0.01)rnnHSntf-!nJEhnnjinnnXTEVT'XCABl.fi*-如星檢口I口史國廿所電I修計(jì)gi式QD商詢a2XR<drn>i：>書聃/I,玄善叫圜Eh申福圖世IaH<M：i由餐0節(jié)點(diǎn)元及艮基渾型I:而帕*儂限事引二J百r工國后打Insustf3.1I前is名第SXS3t.AV.行冷匐rw田酬Hi知mM*MIJI/，工1其中：；思5£UI匣K*i£00111T瑪IwI.I克

31、庖區(qū)也品由睜I國8%的，心*/1世.曬.b11王1”>1奇慎廿所<1導(dǎo)，-tilI'-mGa1Al-fcnao丁l-mi&i-jaar""S任圖23.支座沉降荷載運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析運(yùn)行結(jié)構(gòu)自重、二期荷載、拉索單位初拉力、支座強(qiáng)制位移荷載的靜力分析。分析/號(hào)運(yùn)行分析建立荷載組合利用拉索的初拉力荷載工況(4個(gè))和自重、二期荷載、支座強(qiáng)制位移荷載工況,建立荷載組合。結(jié)果/荷載組合荷載組合列表名稱,LCB1荷載工況自重(ST)；分項(xiàng)系數(shù)(1.0)荷載工況二期荷載(ST)；分項(xiàng)系數(shù)(1.0)荷載工況>拉索1(ST)；分項(xiàng)系數(shù)(1.0)荷載工況>拉索2

32、(ST);分項(xiàng)系數(shù)(1.0)荷載工況>拉索3(ST);分項(xiàng)系數(shù)(1.0)荷載工況>拉索4(ST);分項(xiàng)系數(shù)(1.0)荷載工況支座強(qiáng)制位移(ST)；分項(xiàng)系數(shù)(1.0)圖24.建立荷載組合計(jì)算未知荷載系數(shù)利用未知荷載系數(shù)功能計(jì)算荷載組合LCB1作用下滿足特定約束條件的未知荷載系數(shù)。控制條件為約束主塔水平位移（Dx）和控制加勁梁彎矩（Dy）。在未知荷載系數(shù)對(duì)話框輸入荷載工況、約束條件、構(gòu)成目標(biāo)函數(shù)的方法等。未知荷載系拗能的詳細(xì)說明請(qǐng)參照用戶手冊(cè)第二冊(cè)“Civil分析功能>利用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法求解未知荷載”和在線幫助的“結(jié)果>未知荷載系數(shù)”部分的說明。結(jié)果/未知荷載系數(shù)未知荷載系數(shù)

33、組>添加項(xiàng)目名稱（未知荷載系數(shù)）；荷載組合,LCB1目標(biāo)函數(shù)類型>平方；未知荷載系數(shù)符號(hào)>正負(fù)荷載工況>拉索1（開）荷載工況>拉索2（開）荷載工況>拉索3（開）荷載工況>拉索4（開）圖25.未知荷載系數(shù)詳細(xì)對(duì)話框在約束條件中輸入主塔的水平方向位移約束條件和控制加勁梁彎矩的約束條件。本例題將主塔水平 位移和主梁彎矩作為 約束條件。因分析模 型是對(duì)稱結(jié)構(gòu)所以只 定義1/2模型。約束條件j繇加約束名稱（節(jié)點(diǎn)34）約束類型位移節(jié)點(diǎn)號(hào)（34）位移Dx約束條件相等；數(shù)彳1（0）約束條件ID約束名稱（單元5）約束類型梁單元內(nèi)力單元號(hào)（5）位置I-端內(nèi)力My約束條件相

34、等；數(shù)彳1（-300）約束條件:約束名稱（單元6）約束類型梁單元內(nèi)力單元號(hào)（6）位置J-端內(nèi)力My約束條件相等；數(shù)彳1（-200）約束條件I約束名稱（單元8）約束類型梁單元內(nèi)力單元號(hào)（8）位置J-端內(nèi)力My約束條件相等；數(shù)彳1（-400）可以使用MCT命令窗口方便地輸入計(jì)算未知荷載系數(shù)的約束條件。使用方法參照斜拉橋成橋階段分析例題”。未知行我至救的洋班內(nèi)容IX關(guān)于未知荷載系數(shù)計(jì)算的詳細(xì)說明參見用戶手冊(cè)第二冊(cè)'Civil分析功能利用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法求解未知荷載”章節(jié)。點(diǎn)擊生成荷載組合可自動(dòng)生成未知荷載系數(shù)的荷載組合。點(diǎn)擊生成Excel文件按鈕，導(dǎo)出Excel文件格式計(jì)算結(jié)果。項(xiàng)目名斯朱嗝鼓累

35、敵特載組合：Ilcbi三|目標(biāo)函數(shù)的類型廣線性,平方r量大鴕對(duì)信未農(nóng)閑笠需數(shù)的符號(hào)廣負(fù)方正窕正妁束條件4935點(diǎn)元器節(jié)單單口廠LP.PFB的鬼名林:妁用不型:為聚條件至選I解除選擇求來虹向我樂故值m同SWBr耳電節(jié)克WU|貶謂圖26.約束條件對(duì)話框在未知荷載系數(shù)結(jié)果對(duì)話框中查看約束條件和相應(yīng)的未知荷載系數(shù)。未知荷載系數(shù)組圖35為使用未知荷載系數(shù)功能計(jì)算的未知荷載系數(shù)結(jié)果。利用生成荷載組合(圖27的)，自動(dòng)生成使用未知荷載系數(shù)的荷載組合，查看新的荷載組合的分析結(jié)果是否滿足約束條件。圖28.自動(dòng)使用未知荷載系數(shù)的LCB漪載組合結(jié)果/荷載組合在圖27中計(jì)算得出的拉索1(ST)至拉索4(ST)的未知荷

36、載系數(shù)在荷載組合對(duì)話框里的荷載工況系數(shù)中自動(dòng)被輸入。圖29.使用未知荷載系數(shù)自動(dòng)生成的荷載組合查看成橋階段分析結(jié)果查看變形形狀查看拉索初拉力、結(jié)構(gòu)自重以及二期荷載、支座強(qiáng)制位移荷載下成橋階段變形形狀。可以調(diào)整變形顯示比例系數(shù)。結(jié)果/位移/K位移形狀荷載工況/荷載組合>CB:LCB2位移>DXYZ顯示類型>變形前（開）；圖例（開）變形二>變形圖的比例（0.5）電窗口縮放ITDAS/Civi.3T6.fl.7-1G皿口耳心口3knnHRttimRjEkRnjinnnHfXTE1PCASl.fiv-l帽型畬口口亙x&玄眸叫圜山申根用&i*H如曲*g甘所屯|期1

37、印無計(jì)叫云QD詢制XR<i5nB書imI0。|口>型|-ibt駐廨|司川7國事III*蜘"甚加，出悝M*4EihizTSZIMrm廣mrizrrermrjri"NCIS徜013p卻m右第值/爆西EJsttjrfliflra萬出!向性rHfiij'ifsssMrtas步？史微1P平耳日就E睫件E由廢三2型田巴由到國（©國內(nèi)強(qiáng)*片3次看即33RMd-PR口CHHE匕口二即U口RAJCx-sjip-iKC-omN：«-29N粕T.-口jOHEaMONC«-Lr-DIR-'IZZTE-iMCNiM-LlNOM-iaV

38、1;-2jS7IE4-Cia2,：c.aKi速里|黑用扣里查扎若貼,虜鼻1討IIIF.4+w*A/而M64。bQ.屯也正裝施工階段分析一般通過斜拉橋的成橋階段分析計(jì)算結(jié)構(gòu)的尺寸數(shù)據(jù)和拉索的截面以及初拉力斜拉橋的設(shè)計(jì)除了成橋階段的分析，而且還需要施工階段的分析。根據(jù)施工方案的不同，斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系會(huì)發(fā)生很大的變化，且施工中會(huì)產(chǎn)生比成橋階段更不穩(wěn)定的狀態(tài)。因此在設(shè)計(jì)斜拉橋時(shí)，應(yīng)嚴(yán)密準(zhǔn)確地分析所有發(fā)生結(jié)構(gòu)體系變化的各施工階段的穩(wěn)定性以及應(yīng)力變化。按施工順序做的施工階段分析稱為正裝施工階段分析(FoewardAnalysis)。通過正裝施工階段分析驗(yàn)算施工中產(chǎn)生的應(yīng)力、檢查施工順序、可施工性等，找出最

39、佳的施工方法。斜拉橋正裝施工階段分析較困難的部分是如何計(jì)算出拉索的施工控制張力。MIDAS/Civil可以利用未閉合配合力(LackofFitForce)功能，輸入拉索初拉力和使合攏段合攏時(shí)達(dá)到成橋階段狀態(tài)的配合力來進(jìn)行正裝施工階段分析。為了進(jìn)行施工階段的分析，應(yīng)將加勁梁、拉索、拉索錨固點(diǎn)、邊界條件、荷載條件等變化定義施工階段。才 FT 0CdUCttlTW STRLC.TLffyLL tUP£¥£tiiM（1）拉索未閉合配合力的計(jì)算首先，在安裝拉索的前一階段，求出拉索兩端節(jié)點(diǎn)的位移。利用拉索兩端的位移，求拉索變形前長度（L）與變形后長度（L'）之差。根據(jù)

40、差值求出相應(yīng)的拉索附加初拉力（AT）。把求出的附加初拉力（AT）和初始平衡狀態(tài)分析時(shí)計(jì)算得出的初拉力（T）疊加作為施工階段的控制張力進(jìn)行施工階段的正裝分析。(uj,vj)L'-LL=VbCosUbSinAT =EALALTf=Ti+T(2)合攏段未閉合配合力的計(jì)算三跨連續(xù)斜拉橋的中間合攏段合攏時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)力(只產(chǎn)生自重引起的內(nèi)力)，所以合攏段與兩側(cè)橋梁段之間形狀是不連續(xù)的。為了讓合攏段連續(xù)地連接在兩側(cè)橋梁段上，求出合攏段兩端所需的強(qiáng)制變形值，將其換算成能夠產(chǎn)生此變形的內(nèi)力，并將其施加給合攏段后連接在兩側(cè)橋梁段上。KeySegment圖33未閉合配合力計(jì)算-合攏段正裝施工階段分類本例題

41、考慮荷載和邊界條件的變化，共分為13個(gè)施工階段。利用初始平衡狀態(tài)分析計(jì)算得出的拉索初拉力，直接進(jìn)行了正裝施工階段分析。只對(duì)拉索、跨中的合攏段和Stage2階段激活的邊跨加勁梁部分使用了未閉合配合力邊跨與支座連接時(shí)結(jié)構(gòu)體系也會(huì)變化，所以邊跨的加勁梁也考慮了未閉合配合力。本例題的施工階段如下。表5.施工階段列表施工階段內(nèi)容備注Stage1主塔、主塔和加勁梁的臨時(shí)連接Stage2邊跨施工、支架、邊跨支座考慮未閉合配合力Stage3施加掛籃1荷載Stage4拆除施工支架、生成拉索（單元34,39）考慮未閉合配合力Stage5生成加勁梁構(gòu)件（單元6,7,14,15）Stage6生成拉索（單元35,36）

42、考慮未閉合配合力Stage7拆除掛籃1荷載施加掛籃2荷載Stage7-1生成拉索（單元33,40）考慮未閉合配合力Stage8生成加勁梁（單元8,9,12,13）Stage9生成拉索（單元36,37）考慮未閉合配合力Stage10拆除掛籃2荷載施加掛籃3荷載Stage11拆除掛籃3Stage11-1生成合攏段（單元10,11）考慮未閉合配合力Stage12主塔與加勁梁連接體系轉(zhuǎn)換，施加支座強(qiáng)制位移荷載剛體連接彈性連接Stage13二期荷載、成橋階段正裝施工階段分析正裝分析是指按橋梁的施工順序進(jìn)行分析的方法。通過正裝分析查看分析模型的結(jié)構(gòu)變化、拉索張力變化以及彎矩的變化。正裝施工階段分析順序如圖

43、34oStage 11Stage 3Stage 5Stage 13圖34.正裝施工階段分析的分析步驟把成橋階段分析的模型另存為其它名稱用于施工階段分析。文件/另存為(cablestayedforward)建立施工階段分析模型的步驟如下。1正裝施工階段分析模型成橋階段分析模型的桁架單元修改為索單元定義正裝分析荷載工況2定義施工階段名稱劃分施工階段后定義施工階段名稱3定義結(jié)構(gòu)組將各施工階段激活或拆除的單元和要輸入未閉合配合力的單元定義為結(jié)構(gòu)組4定義邊界組將各施工階段激活或拆除的邊界條件定義為邊界組5定義荷載組將各施工階段激活或拆除的荷載定義為荷載組6定義施工階段定義各施工階段的結(jié)構(gòu)組、邊界組、荷載

44、組正裝分析模型為了建立施工階段模型，首先要?jiǎng)h除成橋階段分析模型中的荷載組合LCB1、2以及單位初拉力（拉索1拉索4）。正裝施工階段分析模型中要輸入拉索的初拉力荷載，所以要重新定義拉索初拉力的荷載工況。結(jié)果/荷載組合荷載組合列表>名稱>刪除LCB1,LCB2荷載/靜力荷載工況名稱（拉索1）名稱（拉索4）一典里啰_I名稱（拉索初拉力）；類型>用戶自定義荷載說明（正裝分析初拉力）圖35.拉索初拉力荷載工況的定義為了考慮斜拉橋拉索垂度的影響，應(yīng)進(jìn)行拉索的幾何非線性分析。將成橋階段分析中使用的桁架單元修改為索單元。模型/單元/靠修改單元參數(shù)工選擇屬性-單元選擇類型>單元類型節(jié)點(diǎn)（

45、關(guān)）；單元（開）（桁架）參數(shù)類型>單元類型（開）形式原類型桁架（開）；修改為>只受拉/鉤/索單元（開）索（開）隨 UMS/dlC z iDcfniiSRnt t nnrl Sntt inxhnn i i n.nn TEIT'irnbil h 十 keH f n rnrri. f j - 111tfl 型胃 口丘方五&文眸比1制山中整圖史ISH«：|由量分所用培界如出計(jì)即融式如工HB磨口0）書聃卻Hu is* '才 I1 ®(rnn瑁上雪匚11節(jié)點(diǎn)單元也押棄洋Afl rR赤時(shí)濯r hu廣面號(hào)r厚度號(hào)二爐.華玲吧gy.iui則國r技，元出翩B

46、：關(guān)舒田（©閏*由%由強(qiáng) 告-二式即 =&此雪麻性工|添項(xiàng)st an全學(xué)| 質(zhì)轉(zhuǎn)| 罪故|r節(jié)點(diǎn) |p單元酉嬴一上2G9跳傘力單元S金元 $ * 一半板平柏n|中IL”wLOEh-itK%嗝3"ThlIHUftfflH.Asms-ii-HJtado-tecrno一卜血臼.，MGR叵/七定義施工階段首先定義各個(gè)施工階段名稱。本例題定義了包括成橋階段在內(nèi)的13個(gè)施工階段定義相同名稱以序列號(hào)定義多個(gè)施工階段。用定義施工階段定義施工階段施工階段名稱(Stage)；后綴（1to7）保存結(jié)果施工階段（開）荷載/施工階段分析數(shù)據(jù)生國|施工階段名稱（Stage7-1）保存結(jié)果施工階

47、段（開）源認(rèn)I生或西|施工階段名稱（Stage）；后綴（8to11）保存結(jié)果施工階段（開），認(rèn)I生成|施工階段名稱（Stagel保存結(jié)果施工階段（開）生或西|施工階段名稱（Stage）;后綴（12to13）保存結(jié)果施工階段（開）疏認(rèn)I輸出分析結(jié)果時(shí),翦工除段保存每個(gè)施工階段的 結(jié)果。名稱 持步.日期ft例電L1 IStw200St 04300雷1%噌400St00Ei幅贈(zèng)6000StbflT-10a5tH曲口電.h900stutio00St 100。nn000-000 Do O QOOfl工工匚工工工LI工工工工工T 施殖箱箱施施樞電庖框施施法步嚶 陸果共閉|添加“廢3|圖37.施工階段對(duì)話框

48、翦工睨段名稱I鍬L.I日期I珈錯(cuò)果大SUgeB"St4ige20Stace30St8LCe40SitebuuStb«7口StasT-$<Ly日nSt424''$1譙“0Q0。n工工匚工工工工工工工工工T>.施拘施施施施粒冠施施植用5圖38.施工階段對(duì)話框設(shè)文篇工前國以上除段括m段特綠臼問：晌刪：I,4T,版）相M出卿辿胡M®周平口|6一3目布生或含舞吳保存第果明情|母用設(shè)定菸工階段持讀時(shí)1回.京加子牛年時(shí)間闞.L茁T,】江）SflDWjU.除史泊輕蛇活除（H）口砒成自動(dòng)生威裝驟步驟號(hào)：|53施工歲殊A謀存結(jié)果取涓適用圖40.施工階段對(duì)話

49、框名稱轉(zhuǎn).日期步驟緒果GQ00ffil別乜喳000施工Sta4eS000fer.雷000施工.您工.000S4*C<B000tel.isi.St6aTa00a0felStagaBa施工54年9000施工StetelO000Stac6LI000£4nnn<>廉睨段落加nTlfllliirr的忙81編（5,艮示也共閉口|定義結(jié)構(gòu)組將各施工階段添加或拆除的單元定義為結(jié)構(gòu)組。首先定義結(jié)構(gòu)組名稱，然后將相應(yīng)單元賦予給結(jié)構(gòu)組組表單后綴(1to13)K9C組結(jié)構(gòu)組,新建名稱（Stage）;名稱（未閉合配合力爻母舊呻期也皿。贓始?jí)壑啬附月劸秃谌缭O(shè)計(jì)如我優(yōu)3Xi«9）TME：口助E*號(hào)拿靠口5jin«n<|llTElFXcshIxtsi”rl.fnTward*J-存國0國*音上,少產(chǎn)尸3害人算命"東沙甘邑1£wsaI行餐Af帶建管*,圖曰Mk*也比*欣司1白£Lf3巧苴3=0*7tfi=i|津早+04國.