midas抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜分析

反應(yīng)譜分析北京邁達(dá)斯技術(shù)有限公司目錄TOC\h\z\t"3??????,3,1???,1,2???,2"簡(jiǎn)要 1設(shè)定操作環(huán)境及定義材料和截面 2定義材料 2定義截面 3建立結(jié)構(gòu)模型 4主梁及橫向聯(lián)系梁模型 4輸入橫向聯(lián)系梁 5輸入橋墩 5剛性連接 7建立橋墩和系梁 9輸入邊界條件 10輸入支座的邊界條件 10剛性連接 11輸入橫向聯(lián)系梁的梁端剛域 12輸入橋臺(tái)的邊界條件 13輸入二期恒載 14輸入質(zhì)量 15輸入反應(yīng)譜數(shù)據(jù) 17輸入反應(yīng)譜函數(shù) 17輸入反應(yīng)譜荷載工況 18運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析 19查看結(jié)果 20荷載組合 20查看振型形狀和頻率 21查看橋墩的支座反力 24簡(jiǎn)要本例題介紹使用MIDAS/CIVIL的反應(yīng)譜分析功能來(lái)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的方法。例題模型使用的是簡(jiǎn)化了的鋼箱型橋梁模型，由主梁、橫向聯(lián)系梁和橋墩構(gòu)成。橋臺(tái)部分由于剛度很大，不另外建立模型只輸入邊界條件；基礎(chǔ)部分假設(shè)完全固定，也只按邊界條件來(lái)定義。下面是橋梁的一些基本數(shù)據(jù)?？鐝剑?5m+50m+45m=140m橋?qū)挘?1.4m主梁形式：鋼箱梁鋼材：GB(S)Grade3（主梁）混凝土：GB_Civil(RC)30（橋墩）[單位：[單位：mm]圖1.橋梁剖面圖

設(shè)定操作環(huán)境及定義材料和截面開(kāi)新文件（新項(xiàng)目），以‘Response.mcb’為名保存(保存)。文件/新項(xiàng)目t文件/保存(Response)將單位體系設(shè)定為kN(力),m(長(zhǎng)度)。工具/單位體系長(zhǎng)度>m;力>kN定義材料分別輸入主梁和橋墩的材料數(shù)據(jù)。模型/材料和截面特性/材料材料號(hào)(1);類(lèi)型>S鋼材規(guī)范>GB(S);數(shù)據(jù)庫(kù)>Grade3材料號(hào)(2);類(lèi)型>混凝土規(guī)范>GB-Civil(RC);數(shù)據(jù)庫(kù)>30圖2.定義材料

定義截面使用用戶(hù)定義來(lái)輸入主梁、橫向聯(lián)系梁以及橋墩的截面數(shù)據(jù)。主梁：箱型截面2000×2500×12×16/18橫向聯(lián)系梁：工字型截面1500×300×12×12/12柱帽：實(shí)腹長(zhǎng)方形截面1.5×1.5橋墩：實(shí)腹圓形截面1.5主梁與橋墩連接的支座部分使用彈性連接(ElasticLink)來(lái)模擬。模型/材料和截面特性/截面數(shù)據(jù)庫(kù)/用戶(hù)名稱(chēng)(Girder);截面形狀>箱型截面;用戶(hù)偏心>中-中心H(2);B(2.5);tw(0.012)tf1(0.016);C(2.3);tf2(0.018)名稱(chēng)(Cross);截面形狀>工型截面;輸入截面尺寸時(shí)，若只輸入tf1，不輸入tf2，則輸入截面尺寸時(shí)，若只輸入tf1，不輸入tf2，則tf2與tf1相同。偏心>中-中心H(1.5);B(0.3);tw(0.012);tf1(0.012)名稱(chēng)(Coping);截面形狀>實(shí)腹長(zhǎng)方形截面偏心>中-中心用戶(hù);H(1.5);B(1.5)名稱(chēng)(Column);截面形狀>實(shí)腹圓形截面用戶(hù);D(1.5)圖3.定義截面

建立結(jié)構(gòu)模型主梁及橫向聯(lián)系梁模型使用建立節(jié)點(diǎn)建立節(jié)點(diǎn)后，通過(guò)擴(kuò)展單元功能將節(jié)點(diǎn)按28@5m擴(kuò)展成梁?jiǎn)卧獊?lái)建立主梁。頂面,捕捉節(jié)點(diǎn)(開(kāi)),捕捉單元(開(kāi))自動(dòng)對(duì)齊(開(kāi))模型/節(jié)點(diǎn)/建立節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)(0,0,0)復(fù)制>復(fù)制次數(shù)(1);距離(0,7.7,0)模型/單元/擴(kuò)展單元全選擴(kuò)展類(lèi)型>節(jié)點(diǎn)線(xiàn)單元單元屬性>單元類(lèi)型>梁?jiǎn)卧牧?gt;1:Grade3;截面>1:Girder生成形式>復(fù)制和移動(dòng)復(fù)制和移動(dòng)>等間距dx,dy,dz(5,0,0);復(fù)制次數(shù)(28)圖4.輸入主梁

輸入橫向聯(lián)系梁在主梁起點(diǎn)處使用建立單元功能連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)建立一個(gè)橫向聯(lián)系梁后，可通過(guò)將該梁按縱橋方向復(fù)制來(lái)建立剩余橫向聯(lián)系梁。節(jié)點(diǎn)號(hào)(開(kāi))模型/單元/建立單元單元類(lèi)型>一般梁/變截面梁材料>1:Grade3;截面>2:Cross;BetaAngle(0)節(jié)點(diǎn)連接(1,2)模型/單元/復(fù)制和移動(dòng)選擇最新建立的個(gè)體形式>復(fù)制;復(fù)制和移動(dòng)>等間距dx,dy,dz(5,0,0);復(fù)制次數(shù)(28)圖5.輸入橫向聯(lián)系梁輸入橋墩如圖6所示，在橋墩的位置建立模型后，通過(guò)剛性連接(RigidLink)來(lái)模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)。橋墩的剖面如圖7所示。[[單位:m]0.750.750.201.250.750.750.201.25剛性連接剛性連接彈性連接剛性連接彈性連接剛性連接剛性連接剛性連接圖6.橋墩和上部結(jié)構(gòu)連接示意圖[單位:m][單位:m]側(cè)面立面1.52.02.011.72@3.85=7.71.52.02.011.72@3.85=7.71.51.51.51.57.07.0圖7.橋墩模型

剛性連接選擇主梁支座處的節(jié)點(diǎn)，將其向z軸方向復(fù)制，生成要進(jìn)行剛性連接的節(jié)點(diǎn)。(參考圖6)顯示邊界>一般支承(開(kāi))多邊形選擇(單元:中跨中的單元)激活標(biāo)準(zhǔn)視圖,節(jié)點(diǎn)號(hào)(開(kāi))模型/節(jié)點(diǎn)/復(fù)制和移動(dòng)單選(Nodes:19,20,39,40)形式>復(fù)制;復(fù)制和移動(dòng)>任意間距方向>z;間距(-1.25,-0.2,-0.75)圖8.復(fù)制節(jié)點(diǎn)

在要建立橋墩和系梁的位置生成節(jié)點(diǎn)。模型/節(jié)點(diǎn)/分割節(jié)點(diǎn)間距分割>等間距>分割數(shù)量(2)分割的節(jié)點(diǎn)號(hào)(67,68);(69,70)模型/節(jié)點(diǎn)/復(fù)制和移動(dòng)單選(節(jié)點(diǎn):71,72)形式>復(fù)制;復(fù)制和移動(dòng)>任意間距方向>y;間距(11.7/2,-11.7)前次選擇方向>z;間距-0.75,7@-1)圖9.輸入橋墩的節(jié)點(diǎn)

建立橋墩和系梁使用建立單元功能建立橋墩和系梁。(參考圖7)模型/單元/建立單元單元類(lèi)型>一般梁/變截面梁材料>2:30;截面>3:CopingBetaAngle(0);交叉分割>節(jié)點(diǎn)(開(kāi))(圖10的eq\o\ac(○,1))節(jié)點(diǎn)連接(73,75)節(jié)點(diǎn)連接(74,76)材料>2:30;截面>4:ColumnBetaAngle(0);交叉分割>節(jié)點(diǎn)(開(kāi))節(jié)點(diǎn)連接(77,91)節(jié)點(diǎn)連接(78,92)①①圖10.建立系梁和橋墩

輸入邊界條件輸入支座的邊界條件使用ZoomWindow放大系梁的連接部分，并使用彈性連接功能輸入支座的邊界條件。窗口縮放(放大第一個(gè)橋墩的系梁部分)模型/邊界條件/彈性連接選擇>添加/替換;連接類(lèi)型>一般類(lèi)型彈性連接各方向彈簧的剛度需按單元坐標(biāo)系輸入。自由方向輸入為“0”,固定方向輸入為“彈性連接各方向彈簧的剛度需按單元坐標(biāo)系輸入。自由方向輸入為“0”,固定方向輸入為“1e11”以保證其剛性運(yùn)動(dòng)。SRx(0);SRy(0);SRz(0)兩點(diǎn)(59,63)SDx(1e11);SDy(0);SDz(1e11)SRx(0);SRy(0);SRz(0)兩點(diǎn)(60,64)對(duì)齊,窗口縮放(放大第二個(gè)橋墩的系梁部分)SDx(1e11);SDy(1e11);SDz(0)SRx(0);SRy(0);SRz(0)兩點(diǎn)(61,65)SDx(1e11);SDy(0);SDz(0)SRx(0);SRy(0);SRz(0)兩點(diǎn)(62,66)圖11.只激活連接部分的單元?jiǎng)傂赃B接將在實(shí)際位置建立的主梁和支座、支座和橋墩分別使用剛性連接連接起來(lái)。（參考圖6）對(duì)齊,窗口縮放(放大第一個(gè)橋墩的系梁部分)模型/邊界條件/剛性連接單選(節(jié)點(diǎn):60)主節(jié)點(diǎn)號(hào)(20)已輸入的剛性連接可進(jìn)行復(fù)制。復(fù)制剛性連接(開(kāi))>方向>x;間距(50)已輸入的剛性連接可進(jìn)行復(fù)制。類(lèi)型>剛體單選(節(jié)點(diǎn):59)主節(jié)點(diǎn)號(hào)(19)單選(節(jié)點(diǎn):68)主節(jié)點(diǎn)號(hào)(64)單選(節(jié)點(diǎn):67)主節(jié)點(diǎn)號(hào)(63)單選(節(jié)點(diǎn):77)主節(jié)點(diǎn)號(hào)(71)圖12.主梁和支座及橋墩間的剛性連接

輸入橫向聯(lián)系梁的梁端剛域由于建模時(shí)所有的單元是以中心軸為準(zhǔn)相互連接的，故會(huì)有如圖15所示的主梁和橫向聯(lián)系梁間由于主梁的梁寬導(dǎo)致的重復(fù)部分出現(xiàn)。對(duì)此可使用梁端剛域功能通過(guò)輸入剛域長(zhǎng)度使程序在計(jì)算剛度時(shí)將該部分的影響排除。輸入梁端剛域長(zhǎng)度的方法有整體坐標(biāo)系和單元坐標(biāo)系兩種類(lèi)型。若選擇整體坐標(biāo)系類(lèi)型，則對(duì)于所輸入的剛域長(zhǎng)度不考慮荷載，只針對(duì)剩余的單元長(zhǎng)度計(jì)算剛度和自重。相反選擇單元坐標(biāo)系的話(huà)，只在計(jì)算剛度時(shí)排除輸入的剛域長(zhǎng)度，而在計(jì)算自重和施加荷載時(shí)則將該部分包含在內(nèi)。（參考在線(xiàn)幫助手冊(cè)）這里使用單元坐標(biāo)系來(lái)輸入剛域長(zhǎng)度。此時(shí)由于需在梁?jiǎn)卧膇、j端輸入軸向的剛域長(zhǎng)度，故需事先確認(rèn)梁?jiǎn)卧膯卧鴺?biāo)系方向。左面,隱藏(開(kāi))模型/邊界條件/梁端剛域交叉線(xiàn)選擇(單元:橫向聯(lián)系梁)選擇>添加/替換;梁端部剛域長(zhǎng)度>類(lèi)型>單元坐標(biāo)系RGDi(2.3/2);RGDj(2.3/2)①①①①j端j端i端圖13.輸入橫向聯(lián)系梁的剛域長(zhǎng)度

輸入橋臺(tái)的邊界條件本例題主梁與橋墩系梁的支座部分使用彈性連接和剛性連接功能來(lái)模擬。橋臺(tái)的邊界條件如圖14所示?；A(chǔ)則假設(shè)其完全固定，故約束所有自由度。橋臺(tái)橋臺(tái)45m50m45m雙向自由45m50m45m雙向自由單向自由固定圖14.橋臺(tái)的約束條件隱藏(關(guān))，標(biāo)準(zhǔn)視圖，全部激活模型/邊界條件/一般支承單選(節(jié)點(diǎn):1,57)選擇>添加;支承條件類(lèi)型>Dy,Dz(開(kāi))單選(節(jié)點(diǎn):2,58)選擇>添加;支承條件類(lèi)型>Dz(開(kāi))單選(節(jié)點(diǎn):91,92)選擇>添加;支承條件類(lèi)型>D-All(開(kāi)),R-All(開(kāi))使用查詢(xún)>使用查詢(xún)>查詢(xún)節(jié)點(diǎn)功能(圖12的①)可在信息窗口查詢(xún)相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的各種輸入情況，并可非常容易地查看兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的距離。①①固定端固定端圖15.輸入邊界條件

輸入二期恒載首先定義二期恒載的靜力荷載工況。荷載/靜力荷載工況名稱(chēng)(DL);類(lèi)型>恒荷載圖16.輸入靜力荷載工況假設(shè)二期恒載為10kN/m大小的均布荷載，使用梁?jiǎn)卧奢d功能輸入。左面荷載/梁?jiǎn)卧奢d窗口選擇(單元:主梁，圖17的eq\o\ac(○,1))荷載工況名稱(chēng)>DL;選擇>添加荷載類(lèi)型>均布荷載方向>整體坐標(biāo)系Z;投影>否數(shù)值>相對(duì)值;x1(0);x2(1);w(-10)①①①①圖17.輸入主梁二期恒載

輸入質(zhì)量由于在進(jìn)行反應(yīng)譜分析之前需先進(jìn)行特征值分析，故輸入進(jìn)行特征值分析所需的結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。在MIDAS/Civil中輸入質(zhì)量有兩種類(lèi)型。一個(gè)是將所建結(jié)構(gòu)模型的自重轉(zhuǎn)換為質(zhì)量，還有一個(gè)是將輸入的其它恒荷載（鋪裝及護(hù)欄荷載等）轉(zhuǎn)換為質(zhì)量。對(duì)于結(jié)構(gòu)的自重不需另行輸入，即可在模型>結(jié)構(gòu)類(lèi)型對(duì)話(huà)框中完成轉(zhuǎn)換。而二期荷載一般是以外部荷載(梁?jiǎn)卧奢d、樓面荷載、壓力荷載、節(jié)點(diǎn)荷載等)的形式輸入的，可使用模型>質(zhì)量>荷載轉(zhuǎn)換為質(zhì)量功能來(lái)轉(zhuǎn)換。本例題也使用上述兩種方法來(lái)輸入質(zhì)量。首先將所輸入的二期荷載（梁?jiǎn)卧奢d）轉(zhuǎn)換為質(zhì)量。模型/質(zhì)量/將荷載轉(zhuǎn)換成質(zhì)量質(zhì)量方向>X,Y,Z轉(zhuǎn)換的荷載種類(lèi)>梁?jiǎn)卧奢d(開(kāi))重力加速度(9.806);荷載工況>DL組合值系數(shù)(1);添加圖18.將梁?jiǎn)卧奢d轉(zhuǎn)換為質(zhì)量

下面將單元的自重轉(zhuǎn)換為質(zhì)量。模型/結(jié)構(gòu)類(lèi)型將結(jié)構(gòu)的自重轉(zhuǎn)換為質(zhì)量轉(zhuǎn)換到X,Y,Z圖19.將結(jié)構(gòu)的自重自動(dòng)轉(zhuǎn)換為質(zhì)量質(zhì)量輸入結(jié)束后，可使用查詢(xún)>質(zhì)量統(tǒng)計(jì)表格功能確認(rèn)質(zhì)量輸入得是否正確。表格中荷載轉(zhuǎn)化為質(zhì)量是指被轉(zhuǎn)換成質(zhì)量的外部荷載，結(jié)構(gòu)質(zhì)量指的是被轉(zhuǎn)換的自重。在表格下端的合計(jì)（圖20的eq\o\ac(○,1)）里的數(shù)值為被轉(zhuǎn)換的所有質(zhì)量的合計(jì)。查詢(xún)/質(zhì)量統(tǒng)計(jì)表格①①圖20.質(zhì)量統(tǒng)計(jì)表格

輸入反應(yīng)譜數(shù)據(jù)輸入反應(yīng)譜函數(shù)進(jìn)行抗震計(jì)算，這里使用振型分解反應(yīng)譜法。輸入地震荷載所需的各項(xiàng)參數(shù)如下?；玖叶龋?場(chǎng)地類(lèi)別：I重要性修正系數(shù)：1.0綜合影響系數(shù)：0.20最大周期：10秒如圖21，將以上參數(shù)輸入后就可自動(dòng)得到公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ004-89)的地震影響系數(shù)曲線(xiàn)。荷載/反應(yīng)譜分析數(shù)據(jù)/反應(yīng)譜函數(shù)>添加設(shè)計(jì)反應(yīng)譜;設(shè)計(jì)反應(yīng)譜>China(JTJ004-89)反應(yīng)譜函數(shù)中輸入的最大周期必須包含特征值分析所計(jì)算出的最大、最小周期的范圍?；玖叶?gt;7反應(yīng)譜函數(shù)中輸入的最大周期必須包含特征值分析所計(jì)算出的最大、最小周期的范圍。場(chǎng)地類(lèi)別>Ⅰ重要性修正系數(shù)>1.0綜合影響系數(shù)>0.20最大周期(10)圖21.輸入反應(yīng)譜函數(shù)

輸入反應(yīng)譜荷載工況輸入反應(yīng)譜函數(shù)后，按橋梁縱向(整體坐標(biāo)系X方向)和側(cè)向(整體坐標(biāo)系Y方向)分別定義反應(yīng)譜荷載工況。荷載/反應(yīng)譜函數(shù)/反應(yīng)譜荷載工況荷載工況名稱(chēng)(X-dir);函數(shù)名稱(chēng)>CH-JTJ004-89方向>X-Y;地震角度(0)地震荷載的方向與X-Y平面平行，則選擇‘地震荷載的方向與X-Y平面平行，則選擇‘X-Y’方向。操作>添加地震角度是指地震荷載的方向與整體坐標(biāo)系X軸的夾角，角度的符號(hào)對(duì)于Z軸遵循右手法則。荷載工況名稱(chēng)(Y-dir);函數(shù)名稱(chēng)地震角度是指地震荷載的方向與整體坐標(biāo)系X軸的夾角，角度的符號(hào)對(duì)于Z軸遵循右手法則。方向>X-Y;地震角度(90)放大系數(shù)(1);操作>添加①①②②圖22.輸入反應(yīng)譜荷載工況

下面定義進(jìn)行特征值分析和反應(yīng)譜分析時(shí)的分析方法。特征值分析控制(圖22的eq\o\ac(○,1))頻率數(shù)量(25)反應(yīng)譜分析控制(圖22的eq\o\ac(○,2))振型組合方法>SRSS如果分析后振型參與質(zhì)量達(dá)不到規(guī)范所規(guī)定的如果分析后振型參與質(zhì)量達(dá)不到規(guī)范所規(guī)定的90%，則需適當(dāng)增加頻率數(shù)量重新進(jìn)行分析。圖23.特征值分析控制對(duì)話(huà)框選擇振型組合方法(SRSS,SquareRoot-oftheSumoftheSqua-res)選擇振型組合方法(SRSS,SquareRoot-oftheSumoftheSqua-res)若選擇若選擇考慮振型的正負(fù)號(hào)，則在對(duì)各振型的結(jié)果進(jìn)行組合時(shí)會(huì)考慮正負(fù)號(hào)，并需選擇符號(hào)的考慮方式，詳見(jiàn)在線(xiàn)幫助手冊(cè)。圖24.反應(yīng)譜分析控制對(duì)話(huà)框運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析建立模型并所有參數(shù)后，即可運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析。分析/運(yùn)行分析

查看結(jié)果荷載組合結(jié)構(gòu)分析結(jié)束后，對(duì)于分析結(jié)果進(jìn)行線(xiàn)性組合，并取組合結(jié)果中的絕對(duì)值最大值(ABS)。對(duì)于橋梁縱向和側(cè)向分別按以下方法進(jìn)行荷載組合，來(lái)查看支座的水平方向反力。荷載組合1(LCB1):1.0|X-dir|+0.3|Y-dir|荷載組合2(LCB2):0.3|X-dir|+1.0|Y-dir|結(jié)果/荷載組合激活(開(kāi));名稱(chēng)(LCB1);類(lèi)型>ABS荷載工況>X-dir(RS);系數(shù)(1)荷載工況>Y-dir(RS);系數(shù)(0.3)激活(開(kāi));名稱(chēng)(LCB2);類(lèi)型>ABS荷載工況>X-dir(RS);系數(shù)(0.3)荷載工況>Y-dir(R