MIDAS双壁钢围堰建模过程.docx
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MIDAS双壁钢围堰建模过程
MIDAS结构检算培训资料之
双壁钢围堰操作例题
一、项目简介
1.1结构简介
某特大桥采用(60.75+100+60.75)m大跨连续梁结构跨越秦淮新河,承台位于主河道,直为径17.4m,高4m,底标高-5.0m,施工最大水位为8.0m,河床以下主要为第四系全新统冲积层(Q4al),下伏基岩为侏罗系上统西横山组(J3)钙泥质砂岩和凝灰质砂岩,承台处地址情况如下图:
图1-1承台处地址情况图
钢围堰为单双壁结合圆形钢围堰,内边线半径比承台半径大10cm。
钢围堰壁厚1.0m,外直径尺寸为19.6m、内直径尺寸为17.6m,壁高为15m。
钢围堰平面分为8块,立面分为5节,分节高度为4m+4m+5m+5m。
钢围堰壁板系统由内、外面板、面板纵肋、壁板桁架、水平环板、隔板组成。
双壁钢围堰内外壁采用6mm厚的钢板,内外壁间距为100cm。
每间隔1m设一道水平环形桁架,桁架采用∠75×6mm的角钢焊接而成。
竖向每间隔50cm设一道竖肋,竖肋采用∠75×6mm的角钢;横向加劲肋间距为50cm,采用厚15mm、宽180mm的钢板,围堰结构如图:
图1-2钢围堰立面图图1-3钢围堰平面图
1.2材料设计参数表
表1.1材料设计参数表
序号
材料
规格
材质
容重(KN/m3)
备注
1
钢板
厚6mm
Q235
78.5
面板
2
角钢
∠75×6mm
Q235
78.5
桁架
3
混凝土
C30
25
刃角砼
4
混凝土
C25
25
封底砼
1.3.材料设计强度值
表1.2钢材设计强度值(N/mm2)
钢材
抗拉、抗压、抗弯
抗剪
承压
型号
厚度或直径(mm)
Q235
≤16
215
125
325
>16-40
205
120
>40-60
200
115
>60-100
190
110
说明:
设计强度按《钢结构设计规范》GB50017-2003取值。
1.4模型单元
采用Midas对结构进行空间仿真分析,双壁钢围堰内外壁6mm钢板采用平面板单元模拟,竖肋∠75×50×6mm的角钢和桁架∠75×75×6mm的角钢采用梁单元模拟;双壁钢围堰底部设为三向位移约束;在模型中施加流体压力荷载模拟水压和土压;在围堰内抽完水的工况下,钢围堰和封底混凝土受力情况均处于最不利状态,故对此工况下双壁钢围堰和封底混凝土进行分析计算。
二、操作流程
1、材料属性定义
1.1运行midascivil;点击新建,打开新建项目;以“钢围堰分析”为文件名称保存;
1.2单位系统选择KN、mm,其余保持默认值;
1.3定义钢材的材料特性;模型/材料和截面特性/材料/添加;设计类型>钢材;规范:
GB03(S);数据库>Q235↵;
2、定义截面和厚度
2.1模型/材料和截面特性/截面/添加数据库/用户>截面号1;截面类型(角钢)选择数据库(GB-YB05),截面(L75*50*6);名称:
竖肋,偏心:
选择中-上部点击确认↵
2.2模型/材料和截面特性/厚度/添加
厚度号:
1面内和面外:
0.006m点击适用;厚度号:
2面内和面外:
0.015m点击确认↵
3、模型建立
3.1建立钢围堰内壁体
结构>基本结构>壳;输入/编辑;
类型:
筒体(如图所示),R1(8.8m);R2(8.8m);H(15m)
分割数量:
m(120);l(30);
材料:
(1:
Q235);厚度:
(1:
0.006);插入点(0,0,0);旋转:
各方向取默认值0;原点:
选3(0,0,0);点击确认。
3.2建立钢围堰横肋
模型>单元>扩展;扩展类型:
节点>线单元。
材料:
(1:
Q235)截面:
(1:
竖肋)(此处材料和截面的选择可任意,因为后面扩展成板单元后,会删除现在建立的线单元);生成形式:
旋转等角度;复制次数(120);旋转角度(3);旋转轴(z);
选择z=0.5m高度的任一节点(这里选择2575号节点),点击适用↵
模型>单元>扩展
扩展类型:
线单元>平面单元
目标:
删除
材料:
(1:
Q235)厚度:
(2:
0.015)类型:
厚板
生成形式:
旋转
等角度;复制次数
(1);旋转角度(360);间距(径向):
(0.18m);
选择新建立的个体,点击适用↵(生成最下端的横肋)。
模型>单元>复制和移动
等间距:
(0,0,0.5);复制次数:
(29);选择新建立的个体;点击适用(生成其他位置横肋)
3.3建立钢围堰竖肋
模型>单元>扩展
扩展类型:
节点>线单元
材料:
(1:
Q235)截面:
(1:
竖肋)beta:
(-90)
生成形式:
复制和移动
复制和移动:
等间距(0,0,-0.5);复制次数:
30
切换视角到顶面
选择壁体内侧最上方的节点;点击适用↵(生成第一根竖肋)
窗口选择刚生成的第一根竖肋
模型>单元>旋转;
形式:
复制;旋转:
等角度;复制次数:
(119);旋转角度:
(3);旋转轴:
(z);
点击适用↵(生成其余的竖肋)
使用“组”命令,双击“0.006m”厚度将内壁单元选中,拖动内壁结构组至选中部分,创建“内壁”结构组。
同理,建立钢围堰外壁体
使用“组”命令,将外壁单元选中,拖动外壁结构组至选中部分,创建“外壁”结构组。
3.4建立水平桁架
利用平面选择,选择z=0.5m的平面,激活
切换视角到顶面,
模型>单元>建立单元
单元类型:
一般梁/变截面梁
材料:
(1:
Q235)截面:
(1:
水平桁架)
依次连接图示节点
选择刚生成水平桁架
模型>单元>旋转;
形式:
复制;旋转:
等角度;复制次数:
(59);旋转角度:
(6);旋转轴:
(z);
点击适用↵(生成其余的水平桁架)
模型>单元>复制和移动
等间距:
(0,0,1);复制次数:
(14);选择新建立的水平桁架;点击适用(生成其他位置水平桁架)
4、添加边界条件
利用平面选择,选择z=0的平面,添加底部的边界条件
模型>边界条件>一般支撑
D-all(开),R-all(开),适用↵
5、添加荷载工况
考虑三种荷载作用,结构自重、围堰外壁水压力荷载和围堰外壁土压力荷载。
荷载>静力荷载工况,添加自重、土压力和水压力。
荷载>自重;荷载工况名称:
自重;自重系数:
z(-1);点击添加↵
添加流水压力(力的单位kN切换为kgf,长度单位为m)
选择“外壁”组,窗口解除选择z=0-6m,
荷载>流体压力荷载
荷载工况名称:
水压力
参考高度:
(15m)均布压力荷载:
(0)流体容重:
(1000)
点击适用↵
添加流水压力(力的单位kgf切换为kN,长度单位为m)
选择“外壁”组,窗口解除选择z=6-15m,
荷载>流体压力荷载
荷载工况名称:
土压力
参考高度:
(6m)均布压力荷载:
(91.2)流体容重:
(9)
点击适用↵
6、查看结果
分析>运行分析(F5键)
荷载组合情况如下:
生成荷载组合文本文件如下:
查看钢围堰壁体应力(力单位转换为N,长度单位转换为mm)
结果>应力>平面应力单元/板单元应力
荷载工况/荷载组合:
CB强度
应力选项:
UCS,节点平均,板顶
应力:
Sig-eff(有效应力)
等值线(开);图例(开)
适用↵
查看水平桁架应力
结果>应力>梁单元应力
荷载工况/荷载组合:
CB强度
应力选项:
组合应力,
组合选项:
最大值
等值线(开);图例(开)
适用↵
查看钢围堰变形
结果>位移>位移等值线
荷载工况/荷载组合:
CB刚度
位移>Dxyz
显示类型>等值线(开);变形(开);图例(开);
适用↵