midas抗震设计-反应谱分析.doc

1、反应谱分析北京迈达斯技术有限公司目 录简要1设定操作环境及定义材料和截面2定义材料2定义截面3建立结构模型4主梁及横向联系梁模型4输入横向联系梁5输入桥墩5刚性连接7建立桥墩和系梁9输入边界条件10输入支座的边界条件10刚性连接11输入横向联系梁的梁端刚域12输入桥台的边界条件13输入二期恒载14输入质量15输入反应谱数据17输入反应谱函数17输入反应谱荷载工况18运行结构分析19查看结果20荷载组合20查看振型形状和频率21查看桥墩的支座反力24 简要本例题介绍使用MIDAS/CIVIL的反应谱分析功能来进行抗震设计的方法。 例题模型使用的是简化了的钢箱型桥梁模型，由主梁、横向联系梁和桥墩构

2、成。桥台部分由于刚度很大，不另外建立模型只输入边界条件；基础部分假设完全固定，也只按边界条件来定义。 下面是桥梁的一些基本数据。跨 径：45 m + 50 m + 45 m = 140 m桥 宽：11.4 m主梁形式：钢箱梁钢 材：GB(S) Grade3（主梁）混 凝 土：GB_Civil(RC) 30（桥墩）单位：mm图1. 桥梁剖面图设定操作环境及定义材料和截面 开新文件（ 新项目），以Response.mcb为名保存( 保存)。文件 / 新项目t 文件 / 保存 ( Response )将单位体系设定为kN(力), m(长度)。工具 / 单位体系长度m ; 力kN 定义材料分别输入主梁

3、和桥墩的材料数据。模型 / 材料和截面特性 / 材料 材料号 (1) ; 类型S钢材 规范GB(S) ; 数据库Grade3 材料号 (2) ; 类型 混凝土 规范GB-Civil(RC) ; 数据库30 图2. 定义材料定义截面使用用户定义来输入主梁、横向联系梁以及桥墩的截面数据。主 梁： 箱型截面 200025001216/18横向联系梁： 工字型截面 15003001212/12柱 帽： 实腹长方形截面 1.51.5桥 墩： 实腹圆形截面 1.5主梁与桥墩连接的支座部分使用弹性连接(Elastic Link)来模拟。模型 / 材料和截面特性 / 截面数据库/用户 名称 (Girder)

4、; 截面形状箱型截面 ; 用户 偏心中-中心H ( 2 ) ; B ( 2.5 ) ; tw ( 0.012 ) tf1 ( 0.016 ) ; C ( 2.3 ) ; tf2 ( 0.018 )名称 (Cross) ; 截面形状工型截面 ; 输入截面尺寸时，若只输入tf1，不输入tf2，则tf2与tf1相同。用户 偏心中-中心H ( 1.5 ) ; B ( 0.3 ) ; tw ( 0.012 ) ; tf1 ( 0.012 ) 名称( Coping ) ; 截面形状实腹长方形截面 偏心中-中心 用户 ; H ( 1.5 ) ; B ( 1.5 ) 名称 ( Column ) ; 截面形状实

5、腹圆形截面用户 ; D ( 1.5 ) 图3. 定义截面建立结构模型主梁及横向联系梁模型使用 建立节点 建立节点后，通过 扩展单元 功能将节点按285m扩展成梁单元来建立主梁。 顶面, 捕捉节点 (开), 捕捉单元 (开) 自动对齐 (开)模型 / 节点 / 建立节点 坐标 ( 0, 0, 0 ) 复制复制次数 (1) ; 距离 (0, 7.7, 0) 模型 / 单元 / 扩展单元 全选扩展类型节点线单元单元属性单元类型梁单元材料1:Grade3 ; 截面1 : Girder 生成形式复制和移动 复制和移动等间距 dx, dy, dz ( 5, 0, 0 ) ; 复制次数( 28 ) 图4.

6、输入主梁输入横向联系梁在主梁起点处使用 建立单元 功能连接两个节点建立一个横向联系梁后，可通过将该梁按纵桥方向复制来建立剩余横向联系梁。 节点号 (开)模型 / 单元/ 建立单元单元类型一般梁/变截面梁材料1:Grade3 ; 截面2:Cross ; Beta Angle ( 0 )节点连接 ( 1, 2 )8模型/ 单元 / 复制和移动 选择最新建立的个体形式复制 ; 复制和移动等间距 dx, dy, dz ( 5, 0, 0 )8 ; 复制次数( 28 )图5. 输入横向联系梁输入桥墩如图6所示，在桥墩的位置建立模型后，通过刚性连接(Rigid Link)来模拟实际结构。桥墩的剖面如图7所

7、示。单位 : m0.750.750.201.25刚性连接弹性连接刚性连接刚性连接图6. 桥墩和上部结构连接示意图单位 : m侧面立面1.52.02.011.723.85=7.71.51.57.0图7. 桥墩模型刚性连接选择主梁支座处的节点，将其向z轴方向复制，生成要进行刚性连接的节点。(参考图6) 显示边界一般支承 (开) 多边形选择( 单元 : 中跨中的单元) 激活 标准视图, 节点号 (开)模型/节点 / 复制和移动 单选 ( Nodes : 19, 20, 39, 40 )形式复制 ; 复制和移动任意间距 方向z ; 间距 ( -1.25, -0.2, -0.75 ) 图8. 复制节点在

8、要建立桥墩和系梁的位置生成节点。 模型 / 节点 / 分割节点间距 分割等间距分割数量 (2)分割的节点号 (67, 68)8 ; (69, 70)8模型 / 节点 / 复制和移动 单选 (节点 : 71, 72 )形式复制 ; 复制和移动任意间距 方向y ; 间距 ( 11.7/2, -11.7 ) 前次选择方向z ; 间距 -0.75, 7-1 ) 图9. 输入桥墩的节点建立桥墩和系梁使用 建立单元 功能建立桥墩和系梁。(参考图7)模型 / 单元 / 建立单元 单元类型一般梁/变截面梁材料2:30 ; 截面3:CopingBeta Angle ( 0 ) ; 交叉分割节点 (开) (图10

9、的)节点连接 ( 73, 75 )8 节点连接( 74, 76 )8 材料2:30 ; 截面4:Column Beta Angle ( 0 ) ; 交叉分割节点 (开) 节点连接( 77, 91 )8 节点连接( 78, 92 )8 图10. 建立系梁和桥墩输入边界条件输入支座的边界条件使用 Zoom Window 放大系梁的连接部分，并使用弹性连接功能输入支座的边界条件。 窗口缩放 (放大第一个桥墩的系梁部分)模型 / 边界条件 / 弹性连接选择添加/替换 ; 连接类型一般类型 弹性连接各方向弹簧的刚度需按单元坐标系输入。自由方向输入为“0”, 固定方向输入为“1e11”以保证其刚性运动。S

10、Dx (1e11) ; SDy (1e11) ; SDz (1e11) SRx (0) ; SRy (0) ; SRz (0) 两点 ( 59, 63 )8SDx (1e11) ; SDy (0) ; SDz (1e11) SRx (0) ; SRy (0) ; SRz (0) 两点( 60, 64 )8 对齐, 窗口缩放 (放大第二个桥墩的系梁部分)SDx (1e11) ; SDy (1e11) ; SDz (0) SRx (0) ; SRy (0) ; SRz (0) 两点( 61, 65 )8SDx (1e11) ; SDy (0) ; SDz (0) SRx (0) ; SRy (0)

11、 ; SRz (0) 两点( 62, 66 )8图11. 只激活连接部分的单元刚性连接将在实际位置建立的主梁和支座、支座和桥墩分别使用刚性连接 连接起来。（参考图6） 对齐, 窗口缩放 (放大第一个桥墩的系梁部分)模型 /边界条件/ 刚性连接 单选( 节点 : 60 )主节点号 ( 20 )8 已输入的刚性连接可进行复制。复制刚性连接(开)方向x ; 间距 ( 50 ) 类型刚体 单选(节点 : 59 )主节点号( 19 )8 单选(节点: 68 )主节点号( 64 )8 单选(节点: 67 )主节点号( 63 )8 单选(节点: 77 )主节点号( 71 )8 图12. 主梁和支座及桥墩间的刚性连接输入横向联系梁的梁端刚域由于建模时所有的单元是以中心轴为准相互连接的，故会有如图15所示的主梁和横向联系梁间由于主梁的梁宽导致的重复部分出现。对此可使用梁端刚域 功能通过输入刚域长度使程序在计算刚度时将该部分的影响排除。 输入梁端刚域长度的方法有整体坐标系和单元坐标系两种类型。若选择整体坐标系类型，则对于所输入的刚域长度不考虑荷载，只针对剩余的单元长度计算刚度和自重。 相反选择单元坐标系的话，只在计算刚度时排除输入的刚域长度，而在计算自重和施加荷载时则将该部分包含在内。（参考在线帮助手册）这里使用