MIDAS迈达斯桥梁结构电算课程设计报告.docx
- 文档编号:2188093
- 上传时间:2022-10-27
- 格式:DOCX
- 页数:21
- 大小:1.11MB
MIDAS迈达斯桥梁结构电算课程设计报告.docx
《MIDAS迈达斯桥梁结构电算课程设计报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《MIDAS迈达斯桥梁结构电算课程设计报告.docx(21页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
MIDAS迈达斯桥梁结构电算课程设计报告
结构电算课程设计
设计题目:
桥梁结构计算
学院:
轨道交通学院
专业:
交通工程
班级:
XXXXXXXX
学号:
XXXXXXXXXX
:
XXX
上海应用技术大学实践课程任务书
课程名称
结构电算课程设计
课程代码
B7150033
设计题目
桥梁结构计算
课程序号
1705150
设计时间
2017~2018第一学期第13周~第15周
系(院)
轨道交通学院
专业
交通工程
班级
XXXXXXXX
一、课程设计任务(条件)、具体技术参数(指标)
已知某桥上部结构为(20+4×25+20)m的混凝土连续板(图3),荷载等级为公路-Ⅱ级。
采用桥下满堂支架施工。
当连续板成桥后进行桥面现浇防水混凝土和沥青铺展层施工。
现不计外测护墙和内侧护栏基座的作用。
(1)试求连续板承载能力极限状态下0号墩~3号墩各墩顶截面,第1~3跨跨中截面的弯矩、剪力以及各支座的支承反力。
(2)现欲扩大桥下净宽,将原桥2号墩拆除,即对已建成的(20+4×25+20)m的连续板改建成20+50+2×25+20)m的连续板,上部结构恒载保持不变
(a)试求各控制截面的弯矩、剪力以及各支座反力设计值。
(b)试求各跨跨中挠度(恒载挠度、活载挠度)
(3)仍按
(2)的拆除2号墩方法,但在拆除2号墩之前,铲除原桥的沥青混凝土铺展和C30的防水混凝土,试求各控制截面的恒载弯矩与各支座反力。
提示:
用梁单元进行建模,截面积A=4505475.8771mm2,周长L=30140.7517mm,惯性矩Ix=0.787m4,C40混凝土弹性模量E=3.3×1010Pa,沥青自重g1=13.455kN/m,C30混凝土自重g2=18.125kN/m,C40混凝土自重g3=121.635kN/m。
本题用MIDAS软件计算,必须提交输入说明,计算图式,节点单元划分,再提交结果。
图3(尺寸单位:
cm)
二、对课程设计成果的要求(包括课程设计说明书、图纸、图表、实物等软硬件要求)
要求有完整的设计计算书,计算书内容包括:
1、节点单元划分
2、计算参数
3、计算图式
4、计算结果。
三、课程设计工作进度计划:
2017.11.27~2017.11.29熟悉软件
2017.11.30~2017.12.6完成桥梁结构分析中的第1、2题
2017.12.7~2017.12.11完成桥梁结构分析中的第3题
2017.12.12~2017.12.14撰写课程设计报告
2017.12.15答辩
四、主要参考资料
MIDAS教程
指导教师(签名):
教研室主任(签名):
2017年12月15日2017年12月15日
一、建模过程
1工程介绍
1.1工程简介
已知某桥上部结构为(20+4×25+20)m的混凝土连续板(图1),荷载等级为公路-Ⅱ级。
当连续板成桥后进行桥面现浇防水混凝土和沥青铺展层施工。
现不计外测护墙和内侧护栏基座的作用。
图1(尺寸单位:
cm)
1.2施工方式
采用桥下满堂支架施工。
1.3设计资料
(1)沥青自重g1=13.455kN/m;
(2)C30防水混凝土自重g2=18.125kN/m;
(3)C40混凝土自重g3=121.635kN/m;
(4)二期恒载g4=13.455+18.125=31.58kN/m。
2模型建立
2.1定义材料和截面
2.1.1定义材料
此次桥梁设计用到的是C40混凝土,所以只需在材料中选择C40混凝土,相应的数值软件内都有的,不需要额外输入(图2)。
图2材料数据
2.1.2定义截面
设计书中的主梁截面为5个圆形,然而软件中并没有相对应的截面设计,因此需要把5个圆形替换成1个面积相等的矩形,而外部的轮廓尺寸还是按照原来的截面设计,只需要改变部分的内部轮廓尺寸。
S矩形=S圆=5πr²=5*π*40²=8000πcm²
BI1=BI3=5d/2=5*80/2=200cm=2m
HI3=S矩形/(2*BI1)=8000π/2/200=62.831cm=0.628m
HI1=1.2-0.628-0.21=0.362m
图3设计截面
2.2建立节点/单元
2.2.1建立节点
一般每个节点之间的间隔是2-3m,这次的桥梁的6个跨度分别是20m,25m,25m,25m,25m和20m。
为了操作方便,所以每个节点的间隔设计为2.5m,这样的话20m和25m分别是8个节点和10个节点。
于是总共140m长的桥梁就分为了57个节点(图4)。
图4节点平面图
2.2.2建立单元
每2个节点联结形成1个单元,最后得到了56个连续单元(图5)。
图5单元平面图
2.3组的定义
这时候定义组有利于施工阶段的分析,避免到后面做过多的修改。
2.3.1结构组的定义
结构>定义结构组>设计名称>添加,之后在菜单中把结构组作用在所有的节点上(图6)。
图6定义结构组
2.3.2边界组的定义
在第二问及第三问中,都需要把2号墩给拆掉,这说明了另外的0号墩,1号墩,3号墩,4号墩,5号墩和6号墩都是永久固定的,只有2号墩是一个临时墩,所以需要把2号墩设计成一个组,另外的6个墩墩要设计成另一个组加以区分(图7)。
图7定义边界组
2.3.3荷载组的定义
第三问中,在拆除2号墩之前,需要先铲除原桥的沥青混凝土铺展和C30的防水混凝土,因此跟定义边界组一样,也需要把自重恒载和二期恒载分组(图8)。
图8定义荷载组
2.4添加边界条件
节点边界条件主要用于约束分析模型中选定节点的自由度,或者在缺少转动自由度的单元间的相互连接时,为防止刚度矩阵出现奇异,需要用边界条件来约束转动自由度。
其中跨中的墩支点需要固定2个自由度,其他的墩支点只需要固定1个自由度即可,同时也给7个墩分组(表1)。
节点
Dx
Dy
Dz
组
1
0
0
1
永久
9
0
0
1
永久
19
0
0
1
2号墩
29
1
0
1
永久
39
0
0
1
永久
49
0
0
1
永久
57
0
0
1
永久
表1添加边界条件
3施加静力荷载
3.1添加静力荷载工况
此次的桥梁设计只有两种静力荷载工况——自重和二期,自重就是桥梁本身自己的荷载,二期则是沥青混凝土和C30的防水混凝土的荷载(图9)。
图9静力荷载工况
3.2添加静力荷载(自重和二期恒载)
3.2.1自重施加
①选择荷载工况和荷载组(自重);
②添加自重系数为-1;
③全选所有单元并点击添加。
3.2.2二期恒载施加
①选择荷载类型为梁单元荷载(单元);
②选择荷载工况和荷载组(二期恒载);
③选择整体坐标系下添加荷载-31.58kN/m,负号代表方向向下(与整体坐标系的Z轴相反)。
4施加移动荷载
4.1添加车辆等级
此次桥梁的荷载等级为公路-Ⅱ级,由于没有公路-Ⅱ级的车辆荷载数值,因此需要自定义车辆荷载,同时公路-Ⅱ级的车道荷载数值为公路-Ⅰ级的0.75倍(图10)。
qk=10.5*0.75=7.875kN/m;
Pk=270*0.75=202.5kN,L<=5m;
Pk=360*0.75=270kN,L>=50m。
图10车辆荷载
4.2添加车道
荷载>移动荷载>交通车道线>添加>设计名称,选择移动方向,跨度和节点,其中偏心距离为7.75/4=1.9375m,桥梁跨度为6个跨度中的最大值,所以为25m。
同时该桥梁设计的是双车道,因此需要添加2个车道,一个方向向前,另一个方向向后(图11)。
图11车道
4.3添加移动荷载工况
此次桥梁的移动荷载需要计算的是承载极限能力状态时下的情况,承载能力极限状态是指结构或构件达到最大承载能力,或达到不适于继续承载的变形的极限状态。
对应于结构或结构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形,包括结构件或连接因强度超过而破坏,结构或其一部分作为刚体而失去平衡,在反复荷载下构件或连接发生疲劳破坏等,所以这次添加的移动荷载工况需要加上所有的车道,以达到承载能力极限状态(图12)。
图12移动荷载工况
二、施工过程
模型建立完毕之后,该开始添加施工步骤了。
在荷载的施工阶段,可以定义施工步骤。
每一步的施工阶段可以选择施工项目和工况,还有添加的荷载。
针对不同的问题,可以设计不同的施工方案。
第一问是正常的施工方案,所以并不需要添加额外的施工步骤。
第二问需要将原来的2号墩拆除,其他的步骤并不要改变(图13)。
图13第二问的施工阶段
第三问跟第二问是同样的拆除2号墩方法,但在拆除2号墩之前,先要铲除原桥的沥青混凝土铺展和C30的防水混凝土,但在拆完2号墩之后,沥青混凝土铺展和C30的防水混凝土还需要重新添加回去(图14)。
图14第三问的施工阶段
三、数据结果
(1)试求连续板承载能力极限状态下0号墩~3号墩各墩顶截面,第1~3跨跨中截面的弯矩、剪力以及各支座的支承反力。
表2承载能力极限状态下各位置的弯矩和剪力表
位置
弯矩(单位:
kN·m)
剪力(单位:
kN)
0号墩墩顶截面
0
-1219.38
1号墩墩顶截面
-8397.46
-2076.66
2号墩墩顶截面
-8693.75
-2092.74
3号墩墩顶截面
-8560.75
-2083.95
第1跨跨中截面
6468.71
775.67
第2跨跨中截面
6914.36
307.10
第3跨跨中截面
6835.83
293.93
图15承载能力极限状态下各位置的弯矩图
图16承载能力极限状态下各位置的剪力图
表3承载能力极限状态下的支座反力表
位置
支承反力(单位:
kN)
0号墩
1886.051564
1号墩
5144.721758
2号墩
5194.744856
3号墩
5170.734319
4号墩
5194.744856
5号墩
5144.721670
6号墩
1886.051608
(2)现欲扩大桥下净宽,将原桥2号墩拆除,即对已建成的(20+4×25+20)m的连续板改建成20+50+2×25+20)m的连续板,上部结构恒载保持不变
(a)试求各控制截面的弯矩、剪力以及各支座反力设计值。
(b)试求各跨跨中挠度(恒载挠度、活载挠度)
表41/4截面的弯矩、剪力表
位置
弯矩(单位:
kN·m)
剪力(单位:
kN)
第1跨
-2159.87
902.95
第2跨
6649.28
-3224.61
第3跨
-22451.63
-3172.65
第4跨
3315.07
1817.41
第5跨
-6361.01
-2381.41
表5跨中截面的弯矩、剪力表
位置
弯矩(单位:
kN·m)
剪力(单位:
kN)
第1跨
-4862.60
1412.72
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支点截面的弯矩、剪力表
位置
弯矩(单位:
kN·m)
剪力(单位:
kN)
第1跨
0
20.45
第2跨
-26494.36
3459.17
第3跨
-22511.73
4643.66
第4跨
-2771.11
1297.19
第5跨
-5690.14
2592.95
图17第二问各
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- MIDAS 迈达斯 桥梁 结构 电算 课程设计 报告
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)