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1、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Midas Civil.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
2、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41.3 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
3、：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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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=4.8022.2
10、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311 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
11、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 0.0
12、0 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
13、.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2-2-4 MVall荷载下支反力2-2-4 MVall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)11(全部)0.06 0.00 309.57 0.00 0.00 0.00 111(全部)0.00 0.00 309.57 0.00 0.00 0.00 211(全部)0.06 0.01 309.57 0.00 0.00 0.00 311(全部)0.00
14、 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/AN/A表3-4 MVall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1 to 10 、30 to 39 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11 to 20 、40 to 49 共20个单元吊杆单元21 to 29 、50 to 58 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59 to 80 共22个单元水平斜支撑单元81 to 100 共20个单元图2-3
15、-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101 to110 共10个单元 斜支撑及横向支撑单元111 to 12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
16、-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
17、-2.23 11自重1/2670.89 -0.43 20.97 -2.45 -38.40 0.84 12自重1/2673.28 -0.79 0.13 0.79 -111.62 -0.28 13自重1/2674.53 -1.04 -24.76 1.60 -9.90 0.66 14自重1/2675.18 -0.08 -19.10 0.05 164.25 -0.60 15自重1/2593.69 -1.31 -7.38 -3.39 271.79 -0.50 16自重1/2593.69 1.31 7.38 3.39 271.79 -0.50 17自重1/2675.18 0.08 19.10 -0.05
18、164.25 -0.60 18自重1/2674.53 1.04 24.76 -1.60 -9.90 0.66 19自重1/2673.28 0.79 -0.13 -0.79 -111.62 -0.28 20自重1/2670.89 0.43 -20.97 2.45 -38.40 0.84 21自重1/2100.59 2.44 -0.86 0.00 1.80 -0.95 22自重1/2108.63 1.17 -1.29 0.00 1.67 -0.26 23自重1/280.92 0.73 -2.51 0.00 -2.83 0.01 24自重1/275.85 0.32 -2.21 0.00 -3.11
19、-0.07 25自重1/273.15 0.00 -1.40 0.00 -0.35 0.00 26自重1/275.85 -0.32 -2.21 0.00 -3.11 0.07 27自重1/280.92 -0.73 -2.51 0.00 -2.83 -0.01 28自重1/2108.63 -1.17 -1.29 0.00 1.67 0.26 29自重1/2100.59 -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
20、/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
21、重1/2-923.48 0.69 -3.21 -0.36 14.26 2.23 40自重1/2670.89 0.43 20.97 2.45 -38.40 -0.84 41自重1/2673.28 0.79 0.13 -0.79 -111.62 0.28 42自重1/2674.53 1.04 -24.76 -1.60 -9.90 -0.66 43自重1/2675.18 0.08 -19.10 -0.05 164.25 0.60 44自重1/2593.69 1.31 -7.38 3.39 271.79 0.50 45自重1/2593.69 -1.31 7.38 -3.39 271.79 0.50 4
22、6自重1/2675.18 -0.08 19.10 0.05 164.25 0.60 47自重1/2674.53 -1.04 24.76 1.60 -9.90 -0.66 48自重1/2673.28 -0.79 -0.13 0.79 -111.62 0.28 49自重1/2670.89 -0.43 -20.97 -2.45 -38.40 -0.84 50自重1/2100.59 2.44 0.86 0.00 -1.80 -0.95 51自重1/2108.63 1.17 1.29 0.00 -1.67 -0.26 52自重1/280.92 0.73 2.51 0.00 2.83 0.01 53自重1
23、/275.85 0.32 2.21 0.00 3.11 -0.07 54自重1/273.15 0.00 1.40 0.00 0.35 0.00 55自重1/275.85 -0.32 2.21 0.00 3.11 0.07 56自重1/280.92 -0.73 2.51 0.00 2.83 -0.01 57自重1/2108.63 -1.17 1.29 0.00 -1.67 0.26 58自重1/2100.59 -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
24、 0.03 97.52 0.11 61自重1/20.00 -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1/2-73.31 1.76 -19.62 -0.02 85.82 -0.08 66自重1/2-0.03 1.68 -19.32 -0.03 86.04 -0.17 67自重1/20.00 1.76 -19.22 -0.0
25、3 93.74 -0.07 68自重1/2-0.37 1.72 -19.35 -0.03 97.52 -0.11 69自重1/2-1.84 0.00 -12.88 0.00 85.75 0.02 70自重1/2-1.84 0.00 12.88 0.00 85.75 -0.02 71自重1/2-0.37 1.72 19.35 -0.03 97.52 0.11 72自重1/20.00 1.76 19.22 -0.03 93.74 0.07 73自重1/2-0.03 1.68 19.32 -0.03 86.04 0.17 74自重1/2-73.31 1.76 19.62 -0.02 85.82 0.
26、08 75自重1/2-1.22 0.00 28.57 0.00 102.09 0.00 76自重1/2-73.31 -1.76 19.62 0.02 85.82 -0.08 77自重1/2-0.03 -1.68 19.32 0.03 86.04 -0.17 78自重1/20.00 -1.76 19.22 0.03 93.74 -0.07 79自重1/2-0.37 -1.72 19.35 0.03 97.52 -0.11 80自重1/2-1.84 0.00 12.88 0.00 85.75 0.02 81自重1/22.33 0.00 -2.06 0.00 11.35 0.00 82自重1/22.
27、33 0.00 2.06 0.00 11.35 0.00 83自重1/22.38 0.02 -2.20 0.00 10.65 0.03 84自重1/22.38 -0.02 2.20 0.00 10.65 0.03 85自重1/22.27 0.01 -2.09 0.00 11.20 0.02 86自重1/22.27 -0.01 2.09 0.00 11.20 0.02 87自重1/22.37 0.03 -1.79 0.00 12.74 0.05 88自重1/22.37 -0.03 1.79 0.00 12.74 0.05 89自重1/2113.47 0.17 -0.69 0.00 11.86 0
28、.02 90自重1/2113.47 -0.17 0.69 0.00 11.86 0.02 91自重1/2113.47 -0.17 -0.69 0.00 11.86 -0.02 92自重1/2113.47 0.17 0.69 0.00 11.86 -0.02 93自重1/22.37 -0.03 -1.79 0.00 12.74 -0.05 94自重1/22.37 0.03 1.79 0.00 12.74 -0.05 95自重1/22.27 -0.01 -2.09 0.00 11.20 -0.02 96自重1/22.27 0.01 2.09 0.00 11.20 -0.02 97自重1/22.38
29、 -0.02 -2.20 0.00 10.65 -0.03 98自重1/22.38 0.02 2.20 0.00 10.65 -0.03 99自重1/22.33 0.00 -2.06 0.00 11.35 0.00 100自重1/22.33 0.00 2.06 0.00 11.35 0.00 101自重1/20.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 102自重1/20.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 103自重1/20.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 104自重1/20.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1
30、05自重1/20.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 106自重1/20.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 107自重1/20.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 108自重1/20.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 109自重1/20.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 110自重1/20.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 111自重1/23.70 0.00 -6.85 0.00 18.24 -4.14 112自重1/2119.51 8.01 -11.63 -3.13
31、 20.27 -2.91 113自重1/25.01 0.00 -0.60 0.00 12.60 0.00 114自重1/2119.51 -8.01 -11.63 3.13 20.27 2.91 115自重1/23.70 0.00 -6.85 0.00 18.24 4.14 116自重1/23.70 0.00 6.85 0.00 18.24 -4.14 117自重1/2119.51 -8.01 11.63 3.13 20.27 -2.91 118自重1/25.01 0.00 0.60 0.00 12.60 0.00 119自重1/2119.51 8.01 11.63 -3.13 20.27 2.
32、91 120自重1/23.70 0.00 6.85 0.00 18.24 4.14 121自重1/2-11.80 -0.08 -3.02 -2.69 17.18 -1.91 122自重1/2-11.80 0.08 3.02 2.69 17.18 -1.91 123自重1/2-187.57 -1.93 1.21 -0.91 22.99 -1.87 124自重1/2-187.57 1.93 -1.21 0.91 22.99 -1.87 125自重1/2-187.57 1.93 1.21 0.91 22.99 1.87 126自重1/2-187.57 -1.93 -1.21 -0.91 22.99
33、1.87 127自重1/2-11.80 0.08 -3.02 2.69 17.18 1.91 128自重1/2-11.80 -0.08 3.02 -2.69 17.18 1.91 表2-3-2 二期恒载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)1二期恒载1/2-2469.91-0.016.240.3632.930.212二期恒载1/2-2240.20-0.03-3.350.543.530.293二期恒载1/2-2037.310.16-0.411.9914.23-1.014二期恒载1/2-1880.040.69-
34、3.718.1317.05-5.185二期恒载1/2-1576.636.29-5.5310.5210.00-3.166二期恒载1/2-1576.63-6.295.53-10.5210.00-3.167二期恒载1/2-1880.04-0.693.71-8.1317.05-5.188二期恒载1/2-2037.31-0.160.41-1.9914.23-1.019二期恒载1/2-2240.200.033.35-0.543.530.2910二期恒载1/2-2469.910.01-6.24-0.3632.930.2111二期恒载1/21792.76-0.88-16.23-0.09354.302.8212
35、二期恒载1/21796.80-2.171.10-0.33390.66-0.8713二期恒载1/21798.19-2.73-1.23-0.52379.571.7614二期恒载1/21798.43-0.231.56-1.22370.85-1.6415二期恒载1/21581.58-3.48-5.49-1.32382.03-1.3216二期恒载1/21581.583.485.491.32382.03-1.3217二期恒载1/21798.430.23-1.561.22370.85-1.6418二期恒载1/21798.192.731.230.52379.571.7619二期恒载1/21796.802.17
36、-1.100.33390.66-0.8720二期恒载1/21792.760.8816.230.09354.302.8221二期恒载1/2362.564.17-0.010.000.31-2.4622二期恒载1/2382.351.170.190.000.51-0.6223二期恒载1/2377.220.440.520.001.61-0.3624二期恒载1/2387.620.141.410.005.54-0.3025二期恒载1/2368.790.002.750.009.990.0026二期恒载1/2387.62-0.141.410.005.540.3027二期恒载1/2377.22-0.440.520.001.610.3628二期恒载1/2382.35-1.170.190.000.510.6229二期恒载1/2362.56-4.17-0.010.000.312.4630二期恒载1/2-2469.910.016.24-0.3632.93-0.2131二期恒载1/2-2240.200.03-3.35-0.543.53-0.2932二期恒载1/2-2037.31-0.16-0.41-1.9914.231.0133二期恒载1/2-1880.04-0.69-3.71-8.1317.055.1834二期恒载1/2-1576.63-6.29-5.53-10.5210.003.163