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摘要:midasit这里是北京迈达斯技术有限公司的官方微信平台,midas系列软件最新动向,公司最新活动,业界关注热点将汇聚于此。 同时也欢迎全国的midas用户在此与我们互动!辽宁midas Civilmidas Civil
midasit
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辽宁
midas Civil
midas Civil是桥梁领域通用结构分析及设计系统,它具有直观的操作界面,并且采用了尖端的计算机显示技术。midas Civil集成了静力分析、动力分析、几何非线性分析、屈曲分析、移动荷载分析、PSC桥分析、悬索桥分析、水化热分析等分析设计功能。
midas FEA
midas FEA是“目前唯一全部中文化的土木专用非线性及细部分析软件”,它的几何建模和网格划分技术采用了在土木领域中已经被广泛应用的前后处理软件midas FX 的核心技术,同时融入了MIDAS强大的线性、非线性分析内核,并与荷兰TNO DIANA公司进行了技术合作,是一款专门适用于土木领域的高端非线性分析和细部分析软件。
midas Civil Designer
midas Civil Designer是针对中国规范开发的一款桥涵结构通用设计平台。它以构件验算位置设计验算及结果输出,具有强大的设计功能,使用户一站式完成结构设计。通用midas CivilDesigner的特色功能——预应力钢束调束,用户可根据验算结果快速调整钢束布置,同步实现实时验算;通过“工作树”及图表等方式简便、直观地显示验算及图形结果,并输出符合工程设计要求的计算书,是一款与我国现行规范紧密结合、符合设计人员设计思维和习惯的桥涵结构通用设计平台。
midas SmartBDS
midas SmartBDS是集建模、分析、设计和施工图绘制为一体的智能化桥梁解决方案,它提供直观友好的操作界面,并且采用了尖端的桥梁结构分析设计、计算机图形处理、施工图纸绘制等技术。midas SmartBDS集成了PSC箱梁(横梁)、RC箱梁(横梁)的分析和设计功能,并可自动绘制并输出PSC箱梁、RC箱梁、下部结构的施工图纸。
钢箱梁的应力验算很特殊,
感谢李老师
转载自成都公司
今日问诊如下。
某用户采用Civil建立一钢箱梁模型,之后利用CDN中的《公路钢结构桥梁设计规范》D64-2015进行验算,结果发现CDN验算表格中的应力值与Civil的分析应力对不上。请问CDN是如何取值的?相对Civil的应力结果,哪个应力结果更可靠?
对于这个问题,有一定CDN使用经验的工程师都知道,针对常规的混凝土连续梁,如果在保证CDN与Civil荷载组合完全匹配的条件下(排除全预应力构件的预应力折减与A类构件准永久组合间接作用影响),其正截面抗裂的应力结果是可以和Civil的分析应力结果对应的。当然斜截面抗裂结果无法对应,这里存在并发内力的问题。
上一段文字,部分工程师可能也没完全理解,因为对于混凝土结构的应力问题也说来话长,如果大家有需求,则另起一篇《技术随笔》。
今天我们重点说钢箱梁,钢桥与混凝土梁的应力验算相比,完全是另一番“景象”了…
我们将从不同的方面一一分析CDN的验算应力与Civil的分析应力为何有差异。
1.荷载组合的影响
钢桥的强度(应力)验算应按承载能力极限状态设计,按《通规》要求,承载能力极限状态设计应按基本组合,如下。
这个组合里的各项分项系数在Civil中都可以自动生成,但有一个系数是荷载组合考虑不了的,就是结构重要性系数γ0。这个系数需要在后处理中根据用户设定的“设计安全等级”程序自动匹配。
因此,Civil中各项荷载组合的分析应力是没有考虑结构重要性系数的,所以对于安全等级为一级的结构,CDN会将应力再放大1.1倍,这便是Civil和CDN应力不匹配的原因之一。
那么问题来了,如果直接采用Civil的分析结果进行应力验算,你将Civil的应力结果放大了1.1倍吗?这是个很重要的操作,该10%的影响是不能忽略的。
那么混凝土梁的应力计算怎么没有这个问题呢?别忘了混凝土的应力验算主要是抗裂验算,需按正常使用极限状态设计,考虑频遇及准永久组合,这类组合是没有结构重要性系数的。
2.截面有效宽度的影响
根据《公路钢结构桥梁设计规范》的要求,钢箱梁截面的应力计算应考虑截面有效宽度,该有效宽度包括“剪力滞效应”和“局部稳定效应”的影响。
局部稳定折减
剪力滞效应折减
对于“剪力滞”影响大家是比较熟悉的,混凝土截面也需考虑剪力滞效应。考虑剪力滞的条件是受弯,而梁是通体受弯的,也就是各个位置均需要考虑剪力滞。因此对于混凝土梁的有效宽度计算是比较清晰的。
而“局部稳定”是只有受压的时候才需要考虑,如果截面承受的是正弯矩,则底板是受拉的,此时底板不需要考虑“局部稳定”,反之,则顶板不需要考虑“局部稳定”。可见“局部稳定”的考虑与否与梁截面承受的正负弯矩相关。
这就使钢箱梁截面的有效宽度计算变得复杂,因为如果想准确计算梁体各个位置的有效宽度,则需事先得知梁的正负弯矩分布,而这在结构分析是之前是未知,因此,针对钢箱梁截面,想在Civil中准确计算钢箱梁的有效宽度是不可能做到的。
CDN给出的解决方案是先利用Civil计算出梁的正负弯矩分布,再根据正负弯矩分布情况来匹配不同的有效宽度。所以大家可以看到,CDN的有效宽度计算表格中,每个单元程序都计算了三个有效截面,进而根据各个单元的受力状态取一个有效截面进行计算(实际CDN是从Civil中读取内力,先按毛截面计算顶底板的应力状态,如果上缘受压,下缘受拉,则取“上部局稳剪力滞、下部剪力滞”计算)。
Civil也是可以计算钢梁的有效宽度的,但是在计算有效宽度之前,由于并不知道梁的正负弯矩分布,因此Civil会选择三个有效截面中最不利的一个进行取值,这将导致Civil的应力结果偏保守或过于保守。
因此,Civil与CDN对于有效截面的取值逻辑不同,这是二者应力不一致的另一个原因。
3.Civil与CDN对移动荷载应力取值的差异
为验证上文结论,下面我们以一个案例进行Civil与CDN二者应力的对比。首先需排除整体稳定折减系数等这些参数的干扰,我们重点对比“翼缘板弯曲正应力”结果,暂时不考虑截面有效宽度的计算,且该梁为纯弯构件,不存在轴力,则没有并发内力的影响。
首先提取CDN跨中17号单元的j端在M-max成分下应力结果,对应7号基本组合,截面角点1应力σ1=134.68Mpa。
为和Civil的应力结果对比,根据上文分析,CDN的应力应扣除结构重要性系数γ0=1.1的影响,因此CDN的实际应力取值为-134.68/1.1=-122.44Mpa。再看相同荷载组合下,Civil的应力结果。注意1号点为压应力,Civil中压应力为负值,所以需要以7号基本组合的最小值来查看1号节点的应力结果。
可见,此时Civil的应力结果与CDN是完全一致的。但二者结果虽然一致,Civil与CDN的应力却是完全不同的取值逻辑。
查看CDN的详细计算书。可见CDN是根据从Civil读取的内力Nd、My重新计算了应力值,而非直接读取Civil的应力结果。Civil的应力是直接按最不利角点应力进行移动荷载加载得到的,只是最不利应力加载位置与最不利内力加载位置大部分情况是一致的。
那么CDN为何要重新计算应力呢?
这主要出于两点原因:
一是存在并发内力问题,Civil的应力结果无法考虑并发内力,其应力为移动荷载各项最大内力的应力之和,因此CDN需根据移动荷载并发内力重新计算应力。
二是因为有效截面宽度的计算,由前文分析可知,Civil无法准确匹配有效截面,因此CDN需要根据Civil的内力分布重新分配有效截面来计算应力。
所以这里二者应力一致完全是因为排除了并发内力和有效截面影响的结果,且扣除了结构重要性系数。
这里要额外再提及一下CDN对于混凝土梁的应力取值,由于混凝土梁不存在有效截面按内力分配的问题,所以CDN是直接读取Civil的应力结果,其对应的并发内力也是在导入CDN之前完成的。所以对于混凝土梁的应力计算,有效宽度需在Civil中定义才有效,CDN中的有效宽度主要用于计算截面抗力,不参与应力计算,这点和钢箱梁是不一样的。
那么钢箱梁的应力验算逻辑你清楚了吗?
李兆阳
工学硕士,MIDAS西南区桥梁技术负责人。主要负责云、贵、川、渝、藏几个省市桥梁产品技术工作。多次担任全国桥梁技术网络培训,上机培训、专题技术交流会等主要讲师。参与产品测试,企划,技术资料编写等工作。
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