civil 求解空间索面悬索桥平衡状态

civil 求解空间索面悬索桥平衡状态  

midas Civil

midas Civil是桥梁领域通用结构分析及设计系统，它具有直观的操作界面，并且采用了尖端的计算机显示技术。midas Civil集成了静力分析、动力分析、几何非线性分析、屈曲分析、移动荷载分析、PSC桥分析、悬索桥分析、水化热分析等分析设计功能。

具体问题：

利用Civil求解空间索面悬索桥平衡状态

解决方法：

一、利用建模助手建立初始模型

本题为双塔三跨空间索面地锚式悬索桥，跨径组合为112.5m+300m+112.5m=225m，单跨的吊杆间距为9@12.5m，中跨吊杆间距为24@12.5m，该桥加劲梁自重为95.58kN/m，桥面二期为26.5kN/m，故桥面系恒载为122.08kN/m。

定义建模助手文件数据如图1所示：

图1 悬索桥建模助手数据定义示意图

注意：

1） 桥面系荷载为梁体自重+二期恒载的总和，此处一定要准确输入；

2） B点的横坐标，主要定义的主塔上主缆的横桥向偏移量，本例题中主塔上索鞍的间距为8m，故B点横坐标为（28-8）/2=10m；

3） 准确输入吊杆的间距，程序会自动生成空间吊杆坐标；

最后形成初始模型如图2和图3所示：

图2 初始模型三维轴测图

图3 初始模型俯视图

二、修改模型进行精确平衡分析

由于生成模型，边跨主缆的横向间距与中跨主缆的间距相同，而实际桥面边跨的主缆间距更大，为32m，因此需要修改边跨主缆的坐标，而后再补充定义主塔处的主梁单元，最后定义二期恒载及悬索桥分析控制数据，进行平衡状态分析。

1）修改边跨主缆坐标：初步计算边跨主缆平移的如图4所示，将各主缆节点坐标按如图4数值进行修改，修改后结构模型如图5所示。

图4 边跨主缆坐标平移数值计算

图5 边跨主缆修改后结构模型示意图

2）而后定义垂点组及更新节点组：选择中跨主缆垂点处节点为垂点组，如图6所示；选择其他节点为更新节点组，注意更新节点组中包含垂点组，如图7所示：

图6 垂点组示意图

图7 更新节点组示意图

4） 定义二期恒载：具体如图8所示：

图8添加二期恒载示意图

4）定义精确分析控制：

注意为了提高迭代精度，可以提高迭代次数，程序默认是5次，这里将其修改成20次，具体定义如图9所示。

图9定义精确分析数据示意图

5） 最后，运行计算，得到更新主缆坐标后的模型。

三、验证平衡状态

最后将精确分析后的模型，定义施工阶段，及施工阶段分析控制数据，选择非线性分析，独立模型，选择平衡单元节点内力，同时将自重工况定义成施工阶段荷载类型，定义一次成桥施工阶段，最后计算，查看位移如图10所示，在自重作用下，各节点位移收敛精度在0.01mm数量级，满足要求，验证此方法可行。

图10 验证平衡状态结果

四、如何得到恒载与移动荷载效应组合

可以定义一个空的荷载工况，将初始内力添加到该荷载工况中。进行完移动荷载分析后，将该荷载工况与移动荷载工况进行组合，具体操作如下：

1）定义空荷载工况，如图11所示；

图11 定义空荷载工况

2）定义初始荷载控制数据，将初始单元内力赋予给“空工况”，具体如图12所示：

图12 初始单元内力赋予空工况

3）定义移动荷载及荷载组合，如图13和图14；

图13 定义移动荷载工况

图14 定义荷载组合

4）查看结果，成桥平衡状态主缆及吊杆应力如图15所示，恒载与移动荷载组合下主缆及吊杆应力如图16所示。

图15 空工况下主缆及吊杆应力

图16 组合工况下主缆及吊杆应力

来源： MIDAS迈达斯官方平台