1、斜拉桥成桥阶段和正装施工阶段分析目 录概要 1桥梁基本数据 2荷载 2设定建模环境 3定义材料和截面特性值 4成桥阶段分析 6建立模型 7建立加劲梁模型 8建立主塔 9建立拉索 11建立主塔支座 12输入边界条件 13索初拉力计算 14定义荷载工况 18输入荷载 19运行结构分析 24建立荷载组合 24计算未知荷载系数 25查看成桥阶段分析结果 29查看变形形状 29正装施工阶段分析 30正装施工阶段分析 34正装施工阶段分析 34正装分析模型 36定义施工阶段 38定义结构组 41定义边界组 48定义荷载组 53定义施工阶段 59施工阶段分析控制数据 64运行结构分析 65查看施工阶段分析结
2、果 66查看变形形状 66查看弯矩 67查看轴力 68查看计算未闭合配合力时使用的节点位移和内力值 69成桥阶段分析和正装分析结果比较 70斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析 概要斜拉桥是塔、拉索和加劲梁三种基本结构组成的缆索承重结构体系，桥形美观，且根据所选的索塔形式以及拉索的布置能够形成多种多样的结构形式，容易与周边环境融合，是符合环境设计理念的桥梁形式之一。为了决定安装拉索时的控制张拉力，首先要决定在成桥阶段恒载作用下的初始平衡状态，然后再按施工顺序进行施工阶段分析。一般进行斜拉桥分析时首先通过倒拆分析计算初张拉力，然后进行正装施工阶段分析。在本例题将介绍建立斜拉桥模型的方法、计算拉索初拉
3、力的方法、施工阶段分析方法、采用未闭合配合力功能只利用成桥阶段分析张力进行正装分析的方法。本例题中的桥梁模型为三跨连续斜拉桥（如图1），主跨110m、边跨跨经为40m。图 1. 斜拉桥分析模型斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析 桥梁基本数据为了说明斜拉桥分析步骤，本例题采用了较简单的分析模型，可能与实际桥梁设计内容有所差异。本例题桥梁的基本数据如下。桥梁形式 三跨连续斜拉桥桥梁跨经 40.0 m + 110.0 m + 40.0 m = 190.0 m桥梁高度 主塔下部 : 20m，主塔上部 : 40m图 2. 立面图荷载分 类 荷载类型 荷载值自重 自重 程序内部自动计算索初拉力 初拉力荷载满
4、足成桥阶段初始平衡状态的索初拉力 挂篮荷载 节点荷载 80 tonf支座强制位移 强制位移 10 cm 使用MIDAS/Civil 软件内含的优化法则计算出索初拉力。索主塔主梁 主梁主塔索40m 110m 40m斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析 设定建模环境为了做斜拉桥成桥阶段分析首先打开新项目“cable stayed”为名保存文件，开始建立模型。 单位体系设置为“m”和“tonf”。该单位体系可以根据输入的数据类型随时随意更换。文件 / 新项目文件 / 保存 (cable stayed)工具 / 单位体系长度 m ；力 tonf 图 3. 设定建模环境及单位体系斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段
5、分析 定义材料和截面特性值输入加劲梁、主塔下部、主塔上部、拉索的材料特性值。 在材料和截面对话框中选择材料表单点击 按钮。模型 / 材料和截面特性 / 材料名称 (加劲梁)设计类型 用户定义弹性模量 (2.1e7) ; 泊松比 (0.3)容重 (7.85) 按上述方法参照表1输入主塔下部、主塔上部、拉索的材料特性值。表 1. 材料特性值号 项目 弹性模量(tonf/m2)泊松比 容重(tonf/m3)1 加劲梁 2.1107 0.3 7.852 主塔下部 2.5106 0.17 2.53 主塔上部 2.1107 0.3 7.854 拉索 1.57107 0.3 7.85图 4. 定义材料特性值
6、 定义多种材料时，使用 按钮会更方便一些。斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析 输入加劲梁、主塔下部、主塔上部、拉索的截面特性值。在材料和截面特性对话框的截面表单选择 按钮。模型 / 材料和截面特性 / 截面数值表单截面号 (1) ; 名称 (加劲梁) 截面形状实腹长方形截面截面特性值面积 (0.8) 按上述方法参照表2输入加劲梁、主塔下部、主塔上部、拉索的截面特性值。表 2. 截面特性值号 项目 截面形状 面积(m2)Ixx(m4)Iyy(m4)Izz(m4)1 加劲梁 实腹长方形 0.8 15.0 1.0 15.02 主塔下部 实腹长方形 50.0 1000.0 500.0 500.03 主塔
7、上部 实腹长方形 0.3 5.0 5.0 5.04 拉索 实腹圆形 0.005 0.0 0.0 0.0图 5. 定义截面特性值对话框斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析 成桥阶段分析建立好成桥阶段模型后计算自重和二期荷载引起的索初拉力。然后利用拉索初拉力进行成桥阶段初始平衡状态分析。首先建立斜拉桥的成桥阶段二维模型，利用包含索力优化功能的 未知荷载系数功能 计算拉索初拉力。斜拉桥成桥阶段模型参见图6。 图 6. 斜拉桥成桥阶段模型斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析 建立模型首先建立成桥阶段分析模型，待成桥阶段分析结束后另存为其它名称做施工阶段分析。建立斜拉桥成桥阶段模型的详细步骤如下。1. 建立加劲梁模型2. 建立主塔模型3. 建立拉索模型4. 生成主塔上的支座5. 输入边界条件6. 拉索初拉力计算：利用未知荷载系数功能7. 输入荷载工况以及荷载8. 运行结构分析9. 计算位置荷载系数
