桥梁工程电算.docx
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桥梁工程电算
桥梁结构电算
作业
姓名：
程顺
学号：
100107010093
年级：
2010级
专业：
道路桥梁
指导教师：
司秀勇
日期：
2013年11月1日
第一部分建模过程
1.1准备工作
第一步：
在桌面新建一个文件夹，命名为：
100107010093,用于储存工程文件。
第二步：
启动MidasCivil.exe程序界面如图1-1-1所示
图1-1-1程序界面
图1-1-2新建工程
第三步：
选择菜单“文件”下“新建项目”新建一个工程，如图1-1-2所示
第四步：
选择菜单“文件”下“保存”，选择目录桌面下10010107010093文件夹下，输入工程名“100107010093.mcb”如图1-1-3所示
图1-1-3保存工程
1.2材料截面的定义
操作步骤：
模型 ———材料与截面特性 ———材料或截面———导入，如图下图所示
图1-2-1材料定义操作1
图1-2-2材料定义操作2
点击导入出现以下菜单条如图1-2-3所示，选择之前建立模型的工程文件1222.mcb，点击打开，出现以下界面，如图1-2-4所示，点击确定，即可把以前设置的材料定义给现在的模型，用同样方法导入工程1222.mcb的截面特性给现在的模型。
这样即可获得所需要的材料和截面。
图1-2-3材料定义操作3
图2-4材料定义操作4
1.3模型建立
第一步：
点击模型——结构建模助手——拱，出现以下界面，如图1-3-1所示：
边界条件选择：
无；跨度：
76m;高度：
20m；材料选择：
材料1：
grade3：
截面选择：
截面3：
拱肋，点击确定，即可生成满足题意的拱肋模型。
第二步：
建立新单元，连接节点1至节点11，得到一新的单元，将材料1：
grade3及截面1：
主梁的特性赋予新单元，在选中新单元，将新单元平均分割成十分，得到新的9个节点，12、13、14、15、16、17、18、19、20。
即可得到主梁模型，如图1-3-2所示：
图1-3-1建立拱肋
图1-3-2建立主梁
第三步：
建立新单元，连接节点2和12、3和13、4和14、5和15、6和16、7和17、8和18、9和19得到9个新的单元，将材料1：
grade3及截面4：
吊杆的特性赋予新的9单元。
即可得到吊杆模型，如图1-3-3所示：
第四步：
选中全部单元，进行单元复制，使已建成的单元整体向Y方向平移14米，得到第二个拱肋，主梁及吊杆，如图1-3-4所示：
图1-3-3建立吊杆
图1-3-4复制移动单元
第五步：
激活主梁单元，进行新建单元，连接1和21、12和32、13和33、14和34、15和35、16和36、17和37、18和38、19和39、11和31，得到11个新的单元，即11个横梁单元，再选中11个新建的横梁单元，将材料1：
grade3及截面2：
横系梁的特性赋予新的11个单元，并在选中11个新建的横梁单元，将其平均分成2分，得到新的节点：
41to51的11个新节点，如图1-3-5所示：
第六步：
连接相应节点，建立水平斜支撑单元，得到20个新单元，钝化所有横梁单元，选中所有新建的20个水平斜支撑梁，将材料1：
grade3及截面6：
水平斜支撑的特性赋予新的20个单元，如图1-3-6所示：
图1-3-5建立横梁单元
图1-3-6建立水平斜支撑梁单元
第七步：
连接相应节点，建立虚设梁单元，得到10个新单元，钝化所有水平斜支撑单元，选中所有新建虚设梁单元，将材料2：
虚设梁及截面7：
虚设梁的特性赋予新的虚设梁单元，如图1-3-7所示：
第八步：
激活拱肋单元，连接相应节点，建立拱肋上的横梁单元，得到5个新单元，，选中所有新建拱肋上的横梁单元，将5个新建的拱肋上的横梁单元二等分，再连接相应节点，建立拱肋上斜支撑梁单元，得到8个新的斜支撑单元，选中所有新建的拱肋上的横梁和斜支撑梁单元，将材料1：
grade3及截面5：
横梁和斜支撑的特性赋予新建的拱肋上的横梁和斜支撑梁单元，如图1-3-8所示：
图1-3-7建立虚设梁单元
图1-3-8建立拱肋上的横梁和斜支撑梁单元
1.4加边界条件
选中节点21，约束Dx、Dy、Dz，选中节点1，约束Dx、Dz，选中节点31，约束Dy、Dz，选中节点11，约束Dz，约束即加完成。
如图1-4-1所示：
图1-4-1加边界条件
图1-5-1添加静力荷载工况
1.5加荷载
添加静力荷载工况：
1：
二期恒载、用户自定义的荷载；2：
人群荷载、用户自定义的荷载；3：
自重、用户自定义的荷载。
如图1-5-1所示：
添加自重荷载，点击“荷载”下“自重”选项，弹出的对话框中，荷载工况名称：
自重，Z：
-1，点击添加，自重荷载添加完成。
添加二期恒载，点击“荷载”下“添加梁单元荷载（连续）”选项，弹出的对话框中，荷载工况名称：
二期恒载，荷载类型：
均布荷载，w：
-50，选择相应加载区间，二期恒载添加完成。
添加人群荷载，点击“荷载”下“添加梁单元荷载（连续）”选项，弹出的对话框中，荷载工况名称：
人群荷载，荷载类型：
均布荷载，w：
-4.5，选择相应加载区间，人群荷载添加完成。
添加车道荷载：
点击树形菜单下“结构分析里的移动荷载分析”，点击“移动荷载规范”，选择“china”规范，点击“车道”菜单，点击“添加”选项，输入车道名称：
车道，桥梁跨度：
10000，点击节点41和节点51，即选中虚设梁，点击“确定”，即可完成车道荷载加载完成。
添加车辆类型，点击树形菜单下“结构分析里的移动荷载分析”，点击“车辆”，选择“添加标准车辆”，选择规范名称：
“中国城市桥梁荷载”，点击“确定”，即可完成“车辆”定义。
添加移动荷载工况：
点击树形菜单下“结构分析里的移动荷载分析”，点击“移动荷载工况”，选择“添加”，输入荷载工况名称：
1，点击“添加”选项，把“车道”添加在“选择车道框里”，点击“确定”，再点击“确定”，即可完成“移动荷载工况”定义。
第二部分计算结果
2.1周期与振型结果
第一步：
点击“模型”下，选择“结构类型”，选择“3-D”，“按集中质量法转换”，“转换在X、Y、Z”，点击“确定”；
第二步：
点击“分析”下，选择“特征值控制分析”，振型数量：
10，点击“确定”；
第三步：
点击“分析”下，选择“移动荷载控制分析”，规范类型：
“其他类型”，桥梁类型：
“钢材”，点击“确定”；
第四步：
点击“分析”下，选择“运行分析”，等待系统有限元分析；
第五步：
输入计算模型的前五阶周期振型结果及振型图；
图2-1-1第一阶振型图f=1.283
图2-1-2第二阶振型图f=1.807
图2-1-3第三阶振型图f=2.094
图2-1-4第四阶振型图f=3.702
图2-1-5第五阶振型图f=4.802
2.2支反力与内力结果
2.2.1支反力结果
支座节点位置图如图所示：
节点1、节点11、节点21、节点31
1．自重下支反力：
结果如图2-2-1和表2-2-1所示：
图2-2-1自重下支反力
表2-2-1自重下支反力表
节点
荷载
FX（KN）
FY（KN）
FZ（KN）
MX（KN*m）
MY（KN*m）
MZ（KN*m）
1
自重
0.00
0.00
677.99
0.00
0.00
0.00
11
自重
0.00
0.00
677.99
0.00
0.00
0.00
21
自重
0.00
0.00
677.99
0.00
0.00
0.00
31
自重
0.00
0.00
677.99
0.00
0.00
0.00
反力合力
荷载
FX（KN）
FY（KN）
FZ（KN）
自重
0.00
0.00
2711.97
2．二期恒载下支反力：
结果如图2-2-2和表2-2-2所示：
图2-2-2二期恒载下支反力
表2-2-2二期恒载下支反力表
节点
荷载
FX（KN）
FY（KN）
FZ（KN）
MX（KN*m）
MY（KN*m）
MZ（KN*m）
1
二期恒载
0.00
0.00
1900.00
0.00
0.00
0.00
11
二期恒载
0.00
0.00
1900.00
0.00
0.00
0.00
21
二期恒载
0.00
0.00
1900.00
0.00
0.00
0.00
31
二期恒载
0.00
0.00
1900.00
0.00
0.00
0.00
反力合力
荷载
FX（KN）
FY（KN）
FZ（KN）
二期恒载
0.00
0.00
7600.00
3.人群荷载下支反力：
结果如图2-2-3和表2-2-3所示：
图2-2-3人群荷载下支反力
表2-2-3人群荷载下支反力表
节点
荷载
FX（KN）
FY（KN）
FZ（KN）
MX（KN*m）
MY（KN*m）
MZ（KN*m）
1
人群荷载
0.00
0.00
171.00
0.00
0.00
0.00
11
人群荷载
0.00
0.00
171.00
0.00
0.00
0.00
21
人群荷载
0.00
0.00
171.00
0.00
0.00
0.00
31
人群荷载
0.00
0.00
171.00
0.00
0.00
0.00
反力合力
荷载
FX（KN）
FY（KN）
FZ（KN）
人群荷载
0.00
0.00
684.00
4.MVall荷载下支反力：
结果如图2-2-4和表2-2-4所示：
表2-2-4MVall荷载下支反力
2-2-4MVall荷载下支反力表
节点
荷载
FX（KN）
FY（KN）
FZ（KN）
MX（KN*m）
MY（KN*m）
MZ（KN*m）
1
1（全部）
0.06
0.00
309.57
0.00
0.00
0.00
11
1（全部）
0.00
0.00
309.57
0.00
0.00
0.00
21
1（全部）
0.06
0.01
309.57
0.00
0.00
0.00
31
1（全部）
0.00
0.01
309.57
0.00
0.00
0.00
反力合力
荷载
FX（KN）
FY（KN）
FZ（KN）
自重
1（全部）
N/A
N/A
表3-4MVall荷载下支反力表
2.3内力结果
2.3.1.结构单元图
单元1to128共128个单元
拱肋单元1to10、30to39共20单元
图2-3-1所有单元编号
图2-3-2拱肋单元编号
主梁单元11to20、40to49共20个单元
吊杆单元21to29、50to58共18个单元
图2-3-3主梁单元编号
图2-3-4吊杆单元编号
横梁单元59to80共22个单元
水平斜支撑单元81to100共20个单元
图2-3-5横梁单元编号
图2-3-6水平斜支撑单元编号
虚设梁单元101to110共10个单元
斜支撑及横向支撑单元111to12共18个单元
图2-3-7虚设梁单元编号
图2-3-8斜支撑及横向支撑单元编号
2.3.2输出梁单元内力表
表2-3-1自重下粱单元内力表
单元
荷载
位置
轴向（KN）
剪力-y（KN）
剪力-z（KN）
扭矩（KN*m）
弯矩-y（KN*m）
弯矩-z（KN*m）
1
自重
1/2
-923.48
0.69
3.21
-0.36
14.26
-2.23
2
自重
1/2
-839.97
-0.17
-1.98
-0.68
-3.66
-4.30
3
自重
1/2
-764.76
-1.46
-1.15
-5.97
1.22
5.74
4
自重
1/2
-701.58
-0.41
-0.27
-0.91
19.81
2.73
5
自重
1/2
-541.47
3.20
-1.50
5.63
23.66
4.32
6
自重
1/2
-541.47
-3.20
1.50
-5.63
23.66
4.32
7
自重
1/2
-701.58
0.41
0.27
0.91
19.81
2.73
8
自重
1/2
-764.76
1.46
1.15
5.97
1.22
5.74
9
自重
1/2
-839.97
0.17
1.98
0.68
-3.66
-4.30
10
自重
1/2
-923.48
-0.69
-3.21
0.36
14.26
-2.23
11
自重
1/2
670.89
-0.43
20.97
-2.45
-38.40
0.84
12
自重
1/2
673.28
-0.79
0.13
0.79
-111.62
-0.28
13
自重
1/2
674.53
-1.04
-24.76
1.60
-9.90
0.66
14
自重
1/2
675.18
-0.08
-19.10
0.05
164.25
-0.60
15
自重
1/2
593.69
-1.31
-7.38
-3.39
271.79
-0.50
16
自重
1/2
593.69
1.31
7.38
3.39
271.79
-0.50
17
自重
1/2
675.18
0.08
19.10
-0.05
164.25
-0.60
18
自重
1/2
674.53
1.04
24.76
-1.60
-9.90
0.66
19
自重
1/2
673.28
0.79
-0.13
-0.79
-111.62
-0.28
20
自重
1/2
670.89
0.43
-20.97
2.45
-38.40
0.84
21
自重
1/2
100.59
2.44
-0.86
0.00
1.80
-0.95
22
自重
1/2
108.63
1.17
-1.29
0.00
1.67
-0.26
23
自重
1/2
80.92
0.73
-2.51
0.00
-2.83
0.01
24
自重
1/2
75.85
0.32
-2.21
0.00
-3.11
-0.07
25
自重
1/2
73.15
0.00
-1.40
0.00
-0.35
0.00
26
自重
1/2
75.85
-0.32
-2.21
0.00
-3.11
0.07
27
自重
1/2
80.92
-0.73
-2.51
0.00
-2.83
-0.01
28
自重
1/2
108.63
-1.17
-1.29
0.00
1.67
0.26
29
自重
1/2
100.59
-2.44
-0.86
0.00
1.80
0.95
30
自重
1/2
-923.48
-0.69
3.21
0.36
14.26
2.23
31
自重
1/2
-839.97
0.17
-1.98
0.68
-3.66
4.30
32
自重
1/2
-764.76
1.46
-1.15
5.97
1.22
-5.74
33
自重
1/2
-701.58
0.41
-0.27
0.91
19.81
-2.73
34
自重
1/2
-541.47
-3.20
-1.50
-5.63
23.66
-4.32
35
自重
1/2
-541.47
3.20
1.50
5.63
23.66
-4.32
36
自重
1/2
-701.58
-0.41
0.27
-0.91
19.81
-2.73
37
自重
1/2
-764.76
-1.46
1.15
-5.97
1.22
-5.74
38
自重
1/2
-839.97
-0.17
1.98
-0.68
-3.66
4.30
39
自重
1/2
-923.48
0.69
-3.21
-0.36
14.26
2.23
40
自重
1/2
670.89
0.43
20.97
2.45
-38.40
-0.84
41
自重
1/2
673.28
0.79
0.13
-0.79
-111.62
0.28
42
自重
1/2
674.53
1.04
-24.76
-1.60
-9.90
-0.66
43
自重
1/2
675.18
0.08
-19.10
-0.05
164.25
0.60
44
自重
1/2
593.69
1.31
-7.38
3.39
271.79
0.50
45
自重
1/2
593.69
-1.31
7.38
-3.39
271.79
0.50
46
自重
1/2
675.18
-0.08
19.10
0.05
164.25
0.60
47
自重
1/2
674.53
-1.04
24.76
1.60
-9.90
-0.66
48
自重
1/2
673.28
-0.79
-0.13
0.79
-111.62
0.28
49
自重
1/2
670.89
-0.43
-20.97
-2.45
-38.40
-0.84
50
自重
1/2
100.59
2.44
0.86
0.00
-1.80
-0.95
51
自重
1/2
108.63
1.17
1.29
0.00
-1.67
-0.26
52
自重
1/2
80.92
0.73
2.51
0.00
2.83
0.01
53
自重
1/2
75.85
0.32
2.21
0.00
3.11
-0.07
54
自重
1/2
73.15
0.00
1.40
0.00
0.35
0.00
55
自重
1/2
75.85
-0.32
2.21
0.00
3.11
0.07
56
自重
1/2
80.92
-0.73
2.51
0.00
2.83
-0.01
57
自重
1/2
108.63
-1.17
1.29
0.00
-1.67
0.26
58
自重
1/2
100.59
-2.44
0.86
0.00
-1.80
0.95
59
自重
1/2
-1.84
0.00
-12.88
0.00
85.75
-0.02
60
自重
1/2
-0.37
-1.72
-19.35
0.03
97.52
0.11
61
自重
1/2
0.00
-1.76
-19.22
0.03
93.74
0.07
62
自重
1/2
-0.03
-1.68
-19.32
0.03
86.04
0.17
63
自重
1/2
-73.31
-1.76
-19.62
0.02
85.82
0.08
64
自重
1/2
-1.22
0.00
-28.57
0.00
102.09
0.00
65
自重
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-0.02
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66
自重
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自重
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自重
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