栈桥分析
北京迈达斯技术有限公司
目 录
栈桥分析·····································································································1 1、工程概况·······························································································1 2、定义材料和截面···················································································2 定义钢材的材料特性··················································································2 定义截面·····································································································2 3、建模·······································································································4 建立第一片贝雷片·····················································································4 建立其余的贝雷片·····················································································8 建立支撑架·································································································9 建立分配梁·······························································································12 4、添加边界·····························································································17 添加弹性连接···························································································17 添加一般连接···························································································19 释放梁端约束···························································································22 5、输入荷载·····························································································22
添加荷载工况···························································································22 6、输入移动荷载分析数据······································································23 定义横向联系梁组···················································································23 定义移动荷载分析数据············································································23 输入车辆荷载···························································································24 移动荷载分析控制···················································································26 7、运行结构分析·····················································································27 8、查看结果·····························································································27 生成荷载组合···························································································27 查看位移···································································································28 查看轴力···································································································29 利用结果表格查看应力············································································30
栈桥分析
1、工程概况
一座用贝雷片搭建的施工栈桥，跨径15m（5片贝雷片），支承条件为简支，桥面宽6米。设计荷载汽—20，验算荷载挂—50。贝雷片的横向布置为5×90cm，共6片主梁，在贝雷片主梁上布置I20a分配梁，位置作用于贝雷片上弦杆的每个节点处，间距约75cm。如下图所示：
贝雷片参数：材料16Mn； 弦杆2I10a槽钢（C 100x48x5.3/8.5，间距8cm），腹杆I8(h=80mm,b=50mm, tf=4.5mm ,tw=6.5mm)。贝雷片的连接为销接。
图1 贝雷片计算图示（单位：mm）
支撑架参数：材料A3钢，截面L63X4。
分配横梁参数：材料A3钢，截面I20a，长度6m。
1
建模要点：贝雷片主梁用梁单元，销接释放绕梁端y-y轴的旋转自由度；支撑架用桁架单元；分配横梁用梁单元，与贝雷主梁的连接采用节点弹性连接（仅连接平动自由度，旋转自由度不连接）；车道布置一个车道，居中布置。
2、定义材料和截面 定义钢材的材料特性
模型 / 材料和截面特性 / 材料/添加
材料号：1 类型>钢材； 规范：JTJ(S) 数据库>16Mn （适用）
材料号：2 类型>钢材； 规范：JTJ(S) 数据库>A3 确认
定义截面
注：midas/Civil的截面库中含有丰富的型钢截面，同时还拥有强大的截面自定义功能。 模型 / 材料和截面特性 / 截面/添加 数据库/用户 截面号1； 名称：（弦杆） 截面类型：（双槽钢截面）
选择用户定义，数据库名称（GB-YB）； 截面名称：C 100x48x5.3/8.5 C：（80mm） 点击适用
2
截面号2； 名称：（腹杆） 截面类型：（工字形截面） 选择用户定义 H：（80mm） B1：（50mm） tw：（6.5mm） tf1：（4.5mm） 点击适用
截面号3； 名称：（支撑架） 截面类型：（角钢） 数据库：（GB-YB） 截面：（L 63x4）点击适用
截面号4； 名称：（分配梁） 截面类型：（工字形截面） 数据库：（GB-YB） 截面：（I 200x100x7/11.4） 偏心：（中上部）↵
3
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3、建模
注：对于直线单元，使用midas Civil特有的扩展功能可以快速地建立模型。另，对于钢结构，要善于使用扩展、移动和复制、旋转等功能快速建模。
建立第一片贝雷片
生成上下弦杆
模型>节点>建立节点 坐标（0，0，0） 模型>单元>扩展单元
全选
扩展类型>节点-线单元
单元类型>梁单元；材料>1:16Mn； 截面>1：弦杆 生成形式>复制和移动
复制和移动>任意间距：方向（x） 间距（90，4@705，90）mm ↵
4
模型>单元>复制和移动
全选 形式>复制
等间距> dx,dy,dz>（0，0，1400）mm 复制次数>（1）↵
5
生成竖杆
模型>单元>扩展单元 选择节点2
扩展类型>节点-线单元
单元类型>梁单元； 材料>1:16Mn； 截面>2：腹杆 复制和移动>等间距> dx,dy,dz>（0，0，700）mm 复制次数>（2）↵
模型>单元>复制和移动
选择最新建立的个体 形式>复制
等间距> dx,dy,dz>（1410，0，0）mm 复制次数>（2）↵
6
生成斜杆
模型>单元>建立
单元类型>一般梁/变截面梁； 材料>1:16Mn； 截面>2：腹杆 节点连接：依次连接节点（15，10），（10，16），（16，3），（3，15） （16，12），（12，17），（17，5），（5，16） 生成斜杆（如图所示）
7
建立其余的贝雷片
模型>单元>复制和移动
全选 形式>复制
等间距> dx,dy,dz>（3000，0，0）mm
复制次数>（4）↵ （生成1根贝雷片主梁）
模型>单元>复制和移动
全选 形式>复制
等间距> dx,dy,dz>（0，900，0）mm
复制次数>（5）↵ （生成另外5根贝雷片主梁）
8
建立支撑架
建立一联支撑架 点击图标菜单平面选择
，选择yz平面，x坐标处输入0适用，或用鼠标在图形窗口
，则在窗
中点击x=0的任意一个节点，则x=0这个平面被选择，点击图标菜单激活口仅显示刚刚选择的x=0平面内的节点和单元。
9
转换视图为侧视图
，如下图所示，依次连接节点，生成两片主梁间的支撑架
模型>单元>建立
单元类型>桁架单元； 材料>2:A3； 截面>3：支撑架
模型>单元>复制和移动
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选择刚才生成的支撑架单元 形式>复制
等间距> dx,dy,dz>（0，900，0）mm 复制次数>（4）↵
模型>检查结构数据>检查并删除重复输入的单元（删除刚才支撑架复制重叠的单元） 注：对于钢结构模型，由于单元较多，容易生成重复单元。因此，建完模型后，建议使用检查功能，删除重叠的单元，以确保分析的正确性。（其他结构的分析也建议在分析前执行检查的操作）
建立其余的支撑架 全部激活所有单元
在树形菜单鼠标左键双击截面3:支撑架，则刚刚建立的支撑架单元被选择
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模型>单元>复制和移动 形式>复制
等间距> dx,dy,dz>（3000，0，0）mm 复制次数>（5）↵
建立分配梁
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切换到正面视图，窗口选择x=0的构件，然后激活模型>节点>复制和移动 选择节点8 形式>复制
等间距> dx,dy,dz>（0，-750，200）mm 复制次数>（1）↵
模型>单元>扩展单元 选择最新建立的个体
（快速选中刚才生成的节点）
扩展类型>节点-线单元
单元类型>梁单元； 材料>2:A3； 截面>4：分配梁
复制和移动>任意间距：方向（y） 间距（750，5@900，750）mm ↵ （生成第一根分配梁）
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使用选择新建项目
选择刚才生成的分配梁
模型>单元>复制和移动（使用复制功能建立余下的分配梁） 形式>复制
任意间距：方向（x） 间距（795，3@705，885，3@705，885，3@705，885，3@705，885，3@705）mm↵
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建立桥面板
利用分配梁单元建立桥面板，选择分配梁并激活（可以使用平面选择功能选择z=1.6m平面）
桥面板为钢板，厚度4cm，材料为A3钢。使用板单元模拟桥面板，首先要定义板单元的厚度参数。
模型>材料和截面特性>厚度 添加：厚度号（1），面内面外厚度（0.04m）， 板偏心（数值，z=-0.02m）
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建立桥面板单元，切换到顶面视图
模型>单元>建立
单元类型>板单元，4节点，厚板，交叉分割：节点（开） 节点连接（470,630,623,463） 以上操作如下图所示——
16
全部激活所有单元，消隐显示如下图——
4、添加边界 添加弹性连接
使用平面选择切换到左面视图
和激活功能
激活x=0平面的单元和节点
模型>边界条件>弹性连接
连接类型>只受压：SDx（100kN/mm） 复制弹性连接：（开）
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距离> 方向（x）>间距：（795,3@705,885,3@705,885,3@705,885,3@705,885,3@705）mm
依次连接分配梁和主梁对应的节点（8,4）、(85,465)、（162,466）、（239,467）、（316,468）、（393,469）各点，如图所示对应位置。生成全桥的弹性连接
注：勾选复制弹性连接的选项，可以快速复制相同轴线上的连接，加快建模效率。（特别是长度较长的结构）
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添加一般支承
添加主梁的边界
模型>边界条件>一般支承
切换到正面视图，窗口选择左下角节点 D-all（开），Rz（开），适用。 窗口选择右下角节点 Dz（开），Rz（开），适用。
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添加桥面板的边界 选择仅显示桥面板单元
在树形菜单>结构>板单元上单击右键选择激活
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模型>边界条件>一般支承 节点470：Dx（开），Dy（开）适用 节点630：Dy（开）适用 节点463：Dx（开）适用 以上操作如下图所示——
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释放梁端约束
注：贝雷梁的连接为销接，因此要释放梁端约束。在midas里可以通过释放梁端约束功能，快捷地完成这部分操作。（关于单元自由度的释放说明，可参阅帮助文件以及用户手册。
切换到正面视图
模型>边界条件>释放梁端部约束 类型>相对值 My（j-节点）：（开） 选择两片贝雷片连接的左边单元，点击适用。（这里使用交叉线选择选中所需单元）
可以方便的
5、输入荷载 添加荷载工况
荷载>静力荷载工况，添加自重
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荷载>自重>荷载工况名称：（自重） 自重系数：z(-1) 点击添加
6、输入移动荷载分析数据
注：因为分配梁上建立了桥面板单元，因此使用车道面来定义移动荷载加载位置。
在树形菜单中选择只激活板单元。
定义移动荷载分析数据
荷载 / 移动荷载分析数据 /移动荷载规范/china 荷载>移动荷载分析数据>车道面>添加
车道宽度:6m 与车道基准线的偏心距离:-0.45m 桥梁跨度:15m
车轮间距（0m） ............当移动荷载为车辆荷载可以输入实际的车轮间距，为车道
荷载时输入0
选择两点: (466, 626) ↵
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输入车辆荷载
输入数据库中的标准车辆荷载CH-CD。 荷载 / 移动荷载分析数据 / 车辆 车辆 > 添加标准车辆
标准车辆荷载 > 规范名称 >公路工程技术标准(JTG B01-2003) 车辆荷载名称 >CH-CD ↵
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荷载 /移动荷载数据分析/ 移动荷载工况 荷载工况 ( 移动工况) 子荷载工况>
车辆组>VL: CH-CD
可以加载的最少车道数( 1 ) 可以加载的最大车道数 ( 1 ) 车道列表>车道
选择的车道列表>车道↵
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移动荷载分析控制
分析 / 移动荷载分析控制 加载位置>影响线加载
每个线单元上影响线点数量（3）
计算位置>杆系单元>内力（最大值＋当前其他内力）(开)，应力（开） 计算位置>杆系单元>内力（最大值＋当前其他内力）(开)，应力（开） 计算选项>反力，位移，内力（全部）（开） 汽车荷载等级> 公路-I级
冲击系数> 规范类型(JTG D60-2004),结构基频方法（用户输入），f[Hz](1.3) ↵
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7、运行结构分析 分析/
运行分析
8、查看结果 生成荷载组合
结果>荷载组合 一般>自动生成
选择荷载组合>选择规范>钢结构>设计规范：（JTJ021-） ↵
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查看位移
结果>位移>位移等值线
荷载工况/荷载组合>MVmin：移动工况 位移>Dz
显示类型>等值线（开）；变形（开）；图例（开）；变形前（开） 适用↵
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查看轴力
结果>内力>梁单元内力图 荷载工况/荷载组合：（CBall：gLCB2） 内力：Fx（开） 等值线（开）；图例（开） 适用↵
切换视角到左面，窗口选择
中间的贝雷梁，激活
，即可显示单根贝雷梁的轴力。
要查看其他构件的时候均可使用此方法。
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利用结果表格查看应力
结果>分析结果表格>梁单元>应力
节点或单元>全部（1to780 941to1087）
荷载工况/荷载组合>gLCB1（CB：全部） （开） 位置号>i（开）；j（开）；
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确定↵
31
