三跨铁路连续梁桥MIDAS建模docx.docx
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三跨铁路连续梁桥MIDAS建模docx
西南交通大学桥梁工程毕业设计——MIDAS建模——三跨铁路连续梁桥
目
录
0
前言................................................................................................................................
1
1
概述................................................................................................................................
1
1.1
桥梁设计概况.....................................................................................................
1
1.2
设计荷载.............................................................................................................
1
1.3施工方案..............................................................................................................
2
2
计算分析的一般步骤....................................................................................................
3
3
参数定义——材料和截面............................................................................................
3
3.1
材料.....................................................................................................................
3
3.2
截面.....................................................................................................................
4
3.3
变截面设置.........................................................................................................
9
3.4
时间依存材料特性（砼收缩徐变参数）.......................................................
10
4
节点单元建立..............................................................................................................
11
4.1
建立基点...........................................................................................................
11
4.2
扩展生成单元...................................................................................................
12
4.3
修改节点坐标...................................................................................................
13
4.4
修改截面...........................................................................................................
13
4.5
设置变截面组...................................................................................................
14
5
修改单元依存材料特性..............................................................................................
15
6
修改截面有效宽度......................................................................................................
15
7
结构组、边界组、荷载组的定义及输入..................................................................
17
7.1
结构组...............................................................................................................
17
7.2
边界组...............................................................................................................
20
7.3
荷载组定义.......................................................................................................
22
8
施工阶段定义及建立..................................................................................................
22
9
荷载工况定义及荷载输入..........................................................................................
27
9.1
荷载工况定义...................................................................................................
27
9.2
荷载输入...........................................................................................................
27
9.3
预应力荷载及预应力钢束输入.......................................................................
31
9.4
系统温度荷载...................................................................................................
39
9.5
温度梯度荷载...................................................................................................
39
10
移动荷载....................................................................................................................
40
11
支座沉降....................................................................................................................
44
12
荷载组合及SPC截面设计..........................................................................................
44
13PSC截面设计...............................................................................................................
46
14
计算结果查看............................................................................................................
47
西南交通大学桥梁工程毕业设计——MIDAS建模——三跨铁路连续梁桥
1前言
为了让学生更好的理解和应用MIDAS作本年度的桥梁工程毕业设计，特制作了
《MIDAS初步应用》、《（60+100+60）m三跨高铁路连续梁桥MIDAS实例建模》以及《桥梁博士初步应用》、《（60+100+60）m三跨高铁路连续梁桥桥梁博士实例建模》本文件配合相应的视频文件使用。
本套文件仅供桥梁工程毕业设计学生学习参考，模型
中也并未完全按设计要求进行考虑。
文件中错误再所难免，敬请批评指正。
1概述
1.1桥梁设计概况
本桥为（60+100+60）m三跨预应力混凝土连续梁铁路桥（见图1-1）。
主梁为单箱单室结构，梁宽12.2m，桥梁采用挂篮悬臂灌注法施工。
通过本例题重点介绍Midas/Civil
软件的连续梁悬臂施工阶段仿真模拟。
设计技术标准：
铁路等级：
I级，客运专线
桥上线路：
双线，线间距4.8m
设计行车速度：
250km/h
设计荷载：
ZK荷载
轨道结构：
CRTS—I型板式无碴轨道
60m100m60m
图1-1全桥立面布置图
1.2设计荷载
（一）恒载
结构自重：
钢筋混凝土结构按26.5kN/m3。
二期恒载：
桥面二期恒载按110kN/m,包括钢轨、扣件、枕木、道碴等线路设备重，
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西南交通大学桥梁工程毕业设计——MIDAS建模——三跨铁路连续梁桥
以及防水层、人行道栏杆、人行道遮板、挡碴墙、电缆槽盖板及竖墙等附属设施重量。
预应力及其次内力。
混凝土收缩和徐变的影响：
环境条件按野外一般条件计算，相对湿度取70％。
（二）活载
列车竖向静活载：
ZK活载，双线按100％计。
竖向动力系数：
按《高速铁路设计规范（试行）》（TB10621-2009），ZK标准活载
作用下，活载动力系数按下式计算：
＝1+
1.44
1+μ
-0.18
L?
-0.2
式中L?
加载长度（m），按n跨连续梁时取平均跨度乘以下列系数:
n=21.2
n=31.3
n=41.4
n=51.5
当计算L?
小于最大跨度时，取最大跨度。
（三）附加力
（1）风力：
按《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-2005）计算（本次设计不考虑风荷载）；
（2）温度：
按《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）办理，体系温差为+20℃和-20℃，顶板日照温差10℃按指数函数分布考虑，顶板升温按
-ay
指数加载，依据公式Ty=T01e计算，其中T01取10℃（沿梁高单线加载），a=5。
（3）制动力或牵引力：
按列车竖向静活载的10%计，双线采用一线制动力或牵引力。
（四）施工荷载
挂篮重量（含模板）按750kN计。
1.3施工方案
最长节段长为4m，节段重量大。
由于本桥为长联多跨结构，本桥先将2个边跨合龙，然后合龙中跨，合龙段利用挂篮吊架施工。
主梁施工流程为：
墩梁固结→悬臂施工→形成T构→双边跨满堂支架现浇→双边跨合龙→中合龙→形成连续梁结构的过程。
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西南交通大学桥梁工程毕业设计——MIDAS建模——三跨铁路连续梁桥
2计算分析的一般步骤
图2-1MIDAS分析一般步骤
3参数定义——材料和截面
3.1材料
主梁砼采用C55，预应力钢绞线采用1860级。
从树形菜单的菜单表单中选择模型>特性值>材料
图3-1砼材料
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西南交通大学桥梁工程毕业设计——MIDAS建模——三跨铁路连续梁桥
选择TB05（RC）—《TB10002.3-2005铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规
范》
图3-2预应力材料
3.2截面
梁截面主要有“中支点截面”和“跨中标准梁截面”，这两种截面基本也可以模拟全桥。
“梁端截面”设有横隔板底板、顶板、腹板加厚，“中支点截面”实际也设有横
隔板底板、顶板、腹板加厚。
因此本桥截面变化节点号分别为1#（梁端）、17#、18#（中支点）、36#（跨中）。
见图3-3。
但就本次毕业设计而言，为简单起见，可以只考虑两种截面“中支点截面”和“跨中标准梁截面”。
图3-3截面变化分段
4
西南交通大学桥梁工程毕业设计——MIDAS建模——三跨铁路连续梁桥
从树形菜单的菜单表单中选择模型>特性值>截面>设计截面
图3-4跨中标准截面输入（单位：
cm）
注：
1、截面输入时应设置相应的单位。
2、注意修改偏心。
图3-5跨中标准截面尺寸（单位：
cm）
5
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图3-6梁端截面输入（单位：
cm）
图3-7梁端截面尺寸（单位：
cm）
注：
第一个截面输入后，再添加下一个截面时，可以在上一截面尺寸的基础上进行修改有些尺寸可以不需要再次输入。
6
西南交通大学桥梁工程毕业设计——MIDAS建模——三跨铁路连续梁桥
图3-817#截面输入（单位：
cm）
图3-917#截面尺寸（单位：
cm）
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图3-1018#截面输入（单位：
cm）
图3-1118#截面尺寸（单位：
cm）
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西南交通大学桥梁工程毕业设计——MIDAS建模——三跨铁路连续梁桥
3.3变截面设置
本桥截面变化处主要有2#-3#，6#-17#，17#-18#，18#-17#（对应中跨22#-23#），
17#-6#（对应中跨23#-34#），3#-2#（对应边跨69#-70#）。
从树形菜单的菜单表单中选择模型>特性值>截面>变截面
在尺寸—I导入“梁
端截面”，在J导入
“跨中截面”；
Y轴（即横向）变化为
一次方程；
Z轴（即梁高方向）
按二次方程。
图3-122-3#变截面设置
相应其他几个变截面设置如下：
6#-17#，I端为“跨中截面”，J端为“17#截面”
17#-18#，I端为“17#截面”，J端为“18#截面”18#-17#（对应中跨22#-23#），I端为“18#截面”，J端为“17#截面”
17#-6#（对应中跨23#-34#），I端为“17#截面”，J端为“跨中截面”3#-2#（对应边跨69#-70#），I端为“跨中截面”，J端为“梁端截面”
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西南交通大学桥梁工程毕业设计——MIDAS建模——三跨铁路连续梁桥
3.4时间依存材料特性（砼收缩徐变参数）
这里采用《公路桥梁规范》的参数设置，如图3-13。
而中国规范未对强度随时间的变化进行规定，因此可不输入“时间依存材料（抗压强度）”。
从树形菜单的菜单表单中选择模型>特性值>时间依存材料（徐变/收缩）
收缩徐变特性与构
件理论厚直接相关，
此处随意输入值，待
单元建立后再统一
进行自动计算修改。
见“5修改单元依存
材料特性”。
图3-13收缩徐变参数设置（单位：
mm，N）
图3-14时间依存材料连接
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4节点单元建立
可以按实际的节点坐标和单元长度逐一每个节点和单元，建立全桥模型。
也可以先生成模型的所有节点和单元，然后修改节点坐标，从而建立全桥模型。
本桥节点和单元的划分如图4-1所示。
全桥共71个节点，70个单元。
图4-1节点、单元划分（仅示半桥，单位：
cm）
4.1建立基点
从树形菜单的菜单表单中选择模型>节点>建立
图4-1建立1#点
注：
节点坐标可以任意，后面再进行修改。
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4.2扩展生成单元
先利用生成的1#节点扩展生成70个单元，这里截面可以任意，以后可改，复制次数为70次。
从树形菜单的菜单表单中选择模型>单元>扩展
图4-2扩展单元
此时生成的单元是等间距，截面均是一样的。
利用三维查看，见图4-3。
图4-3生成的单元
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4.3修改节点坐标
按照图4-1节点划分方式，先利用EXCEL生成各节点的坐标值；选择所有节点，并打开“节点表格”，将EXCEL表中的坐标值复制到节点表格中。
见图4-4、4-5。
从主菜单中选择模型>节点>节点表格...。
或，从树形菜单的表格表单中选择表格>结构表格>节点
图4-4修改节点坐标前图4-5修改节点坐标后
4.4修改截面
采用拖放功能修改相应单元截面。
选中单元6-16#，展开树形菜单>工作>截面，鼠标左键按住“6-17”变截面拖放到模型窗口，则
就将6-16#单元修改为变截面“6-17”。
修改后截面见图4-6所示。
图4-6修改6-16#单元截面后模型示意
按上述方法修改：
2#单元截面为“2-3”；
17#、49#单元截面为“17-18”；
18-21#、50-53#单元截面为“18#截面”；
38-48#单元截面为“6-17”
38-48#单元截面为“6-17”
23-33#、55-65#单元截面为“17-6”；
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69#单元截面为“3-2”。
修改完成后截面全桥模型如图4-7所示，此时为锯齿状。
图4-7修改单元截面后模型示意
4.5设置变截面组
从树形菜单的菜单表单中选择模型>特性值>变截面组
注：
变截面
组的对称平
面选择“I”
注：
变截面
组的对称平
面选择“J”
图4-8变截面组设置输入
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图4-9结构单元模型示意
5修改单元依存材料特性
在3.4中输入混凝土收缩徐变特性时，输入构件理论厚度均为100mm，全桥单元模型建立完成后，必须重新按每个截面实际尺寸计算理论厚度。
从树形菜单的菜单表单中选择模型>特性值>修改单元依存材料特性
图5-1理论厚度修改图5-2修改后各单元理论厚度表
6修改截面有效宽度
由于箱形截面或T形截面有剪力滞效应，因此在计算应力时必须考虑截面有效宽度。
有效宽度可以直接输入，也可以利用程序中“PSC桥梁信息”按公路桥规进行计算。
公路和铁路桥梁对有效宽度的计算有区别，请参照《公路桥规（JTGD62-2004）》和《高速铁路设计规范（试行）TB_10621-2009》。
在此处，为简便起见按公路桥规计算。
本次毕业设计对此不做硬性要求。
第一步：
从树形菜单的菜单表单中选择模型>结构建模助手>PSC桥梁>跨度信
息
第二步：
从树形菜单的菜单表单中选择模型>结构建模助手>PSC桥梁>有效宽
度
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图6-1跨度信息输入图6-2有效宽度计算
有效宽度计算后可以查看各单元有效宽度值，见图6-3。
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图6-3单元有效宽度
7结构组、边界组、荷载组的定义及输入
为了进行施工阶段分析，将在各施工阶段（constructionstage）所要激活或者钝化的单
元、边界条件、荷载定义为组，并利用组来定义施工阶段。
凡是需要在施工阶段施加或钝化的荷载、边界条件、单元都必须定义为组；而在成桥运营阶段施加的荷载则不需要定义组，按“荷载工况”定义由程序自动计算。
7.1结构组
在树形菜单的菜单表单中选择模型>组>定义结构组
将在同一施工阶段添加的单元集合成一个组，如0#块的“17to2249to54”，两个T
构的1号块“16234855”等，也可以把一个T构的1号块两个单元集成为一个组。
图7-1结构组定义
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