midasfea适用工程及高端分析指南.doc

目 录 一．midas FEA 适用工程系列资料 01. 矮塔斜拉桥详细分析 01 02. 桥梁冗余度分析 08 03. 钢桥盖梁与主梁连接部详细分析 13 04. 主塔索鞍的详细分析 18 05. 悬索桥锚固端详细分析 21 06. 地铁车站火灾分析 28 07. 弯桥的翘曲应力分析 33 08. 预应力钢筋锚固区详细分析 36 09. 大跨满堂支架桥梁安全性分析 39 10. 桥梁的二维 CFD 分析 46 二．midas FEA 高端分析操作指南 01. 钢桥材料非线性分析 53 02. 水化热参数化分析 60 03. 钢桥的疲劳分析 75 04. 热传导及热应力分析 80 05. 预应力箱梁桥抗裂分析 89 06. 预应力箱梁横向分析 98 07. 静接触分析 105 midas FEA Case Study Series 施工阶段 – 矮塔斜拉桥详细分析 1. 概要 通过矮塔斜拉桥的实体单元模型分析，查看支座反力的横向分布情况、腹板 的剪力及加劲梁沿纵向的轴力分布情况。 矮塔斜拉桥的受力特点为：所有的荷载均通过斜拉索传递到主塔上。故主塔 内部将出现应力集中现象，加劲梁的支座部分、斜拉索与加劲梁的连接部分 均会出现应力集中现象。根据上述受力特点，对结构进行实体单元详细分 析，查看如下详细分析结果。 ?支座反力的横向分布情况 ?腹板的剪应力分布情况 ?腹板以及顶板的轴力传递情况 2. 桥梁信息 2.1 桥梁几何信息 (1) 本例题桥梁基本信息如下。 [施工过程] 主梁类型： 三跨连续PSC箱梁 桥梁跨径： L = 85.0+155.0+ 85.0 = 325.0 m 3. 模型 桥梁宽度： B = 23.900 m 斜交角度： 90?(直桥) 对建模部分进行简要说明。 3.1 分析模型 (2) 主梁截面为单箱三室截面，桥面宽度23.9m，主塔处以及边跨桥台处主 梁横向布置四个支座（如下图所示）。主塔处内侧两支座为固定支座，边跨 桥台处内侧两支座为纵向滑动支座，其余均为双向滑动支座。 (1) 本例题仅对主梁合拢前、后阶段的结构进行施工阶段分析。共分为三个 施工阶段，合拢前阶段、边跨合拢阶段、中跨跨中合拢阶段。 合拢前阶段 边跨合拢阶段 中跨跨中合拢阶段 [施工阶段] [桥梁横、纵断面图] (2) 利用midas FEA程序中的几何建模功能以及自动网格划分功能建立模 型。为了减少整体结构的分析时间，只建立全桥1/4的模型。混凝土部分 2.2 施工方法 采用四面体单元生成实体网格，斜拉索采用桁架单元，预应力钢束采用 植入式钢筋模拟。 本例题桥梁的施工过程如下图所示，边跨两端采用FSM（满堂支架法）施工 方法，其余主梁段采用FCM（悬臂法）施工方法。本例题简化了详细的施工 过程，仅对主梁合拢段的合拢前、后阶段进行建模分析。 1 midas FEA Case Study Series 矮塔斜拉桥详细分析 网格线显示 透明显示 [ 钢束特性值 ] 3.3 边界条件及荷载 虚拟移动显示 模型边界条件如下图所示。主塔与桥台的支座尺寸范围内用刚性连接处理 [ 生成网格] 后，添加约束条件。因只建立了1/4的模型，在对称面上也应添加相应的边 (3) 预应力钢束考虑摩擦、锚具变形、徐变等预应力损失。 界条件。 3.2 材料及截面特性 (1)混凝土、钢材的材料特性 名称 E(tonf/m 2) γ(tonf/m3) 混凝土(400kg/cm2) 3,100,000 2.5 钢材(钢束) 20,000,000 7.85 (2)预应力钢筋的特性 名称 尺寸 根数 面积(cm2) 张拉力(tonf) 顶板钢束 Φ 0.6 inch (15.2 mm) 12 237.2 237.2 底板钢束 Φ 0.6 inch (15.2 mm) 19 375.5 375.5 桥梁支座处边界条件 [ 定义钢束 ] (3) 预应力损失具体参数 1/4 结构对称面的边界处理 ① 管道摩擦系数 : μ=0.25 (1/rad.) ② 局部偏差系数 : k=0.0050 (1/m) [ 边界条件 ] ③ 锚具变形 : 6.0 (mm) 2 midas FEA Case Study Series 矮塔斜拉桥详细分析 4. 分析结果 主塔处斜拉索的轴力 主塔处斜拉索的轴应力 LO-TRUSS, Nx LO-TRUSS, SX midas FEA程序中提供了等值线、表格、图形、向量、图表等多种查看结果 的功能。为了查看更详细的主应力、剪应力结果以及云图结果，本例题使用 程序中 “曲线图”功能与“查询结果”功能来查看结果。 4.1 分析结果 本例题桥梁使用的主要材料为混凝土材料，混凝土材料受拉时很容易出现裂 主塔横隔梁处最大主拉应力 桥台处主梁最大主拉应力 缝。混凝土是否出现