施工大临结构设计培训-菱形挂篮.pdf

1、技术中心-郑伟北京迈达斯技术有限公司midas Civil 施工大临结构培训 菱形挂篮目 录工程概况1234建模流程查看结果编 制 计 算 书.工 程 概 况.工程概况挂 篮 各 系 统 的 组 成挂篮由主桁系统、吊挂系统、底篮系统、行走系统、锚固系统、模板系统等部分组成。后支点挂篮（悬臂）前支点挂篮（简支）.工程概况挂 篮 的 构 件 尺 寸.工程概况主 桁 架 及 联 结 系铰结点刚结点力学简化.建 模 流 程.建模流程midas Civil 建 模 流 程分析结果内力应力变形反力结构刚度边界条件荷载材料、截面、节点单元外部边界、内部边界自重、二期预应力荷载收缩徐变温度荷载支座沉降移动荷载

2、设计结果承载能力正常使用弹性阶段建模流程PSCRC施工成桥求解前处理后处理验算.建模流程挂 篮 的 建 模 流 程承重系统悬吊系统行走系统边界荷载几何结构1、材料：Q235、Q345(后吊带)2、为了建模方便，可统一采用Q235，弹模相同3、不同标号对于前处理的应力挠度结果没有影响主桁架矩形截面SPC截面误差面积1.88E+041.46E+0422.2%mm2Asy1.12E+042.72E+0375.6%mm2Asz8.40E+037.49E+0310.9%mm2Ixx4.94E+082.60E+0699.5%mm4Iyy4.92E+083.09E+0837.1%mm4Izz2.61E+08

3、2.48E+084.9%mm4Cyp1.55E+021540.6%mmCym1.55E+021540.6%mmCzp2.00E+021905.0%mmCzm2.00E+021905.0%mmQyb6.73E+040100.0%mm2Qzb2.79E+040100.0%mm2Peri:O1.42E+032.28E+03-60.3%mmPeri:I1.31E+030.00E+00100.0%mmCent:y1.55E+021540.6%mmCent:z2.00E+021905.0%mmy1-1.55E+02-1540.6%mmz12.00E+021905.0%mmy21.55E+021540.6%

4、mmz22.00E+021905.0%mmy31.55E+021540.6%mmz3-2.00E+02-1905.0%mmy4-1.55E+02-1540.6%mmz4-2.00E+02-1905.0%mm.建模流程主 桁 架 截 面主桁架2C40a围成的箱形截面SPC导入截面SPC对于分离式截面无法计算剪应力等效为矩形截面（不建议）SPC导入截面.建模流程主 桁 联 结 系 截 面上下弦杆：2C12.6 C=100腹杆：I10型号尺寸/mmHBtwtf1rI10100684.57.66.5.建模流程上 横 梁 截 面上横梁：2I56a型号尺寸/mmHBtwtf1rI56a56016612.5

5、2114.5上横梁双拼工字钢 SPC截面 误差面积2.69E+04 2.69E+040.0%mm2Asy1.39E+04 1.22E+0412.8%mm2Asz1.40E+04 1.34E+044.6%mm2Ixx3.14E+08 5.08E+0698.4%mm4Iyy1.30E+09 1.30E+090.0%mm4Izz2.17E+08 6.62E+08-204.3%mm4Cyp1.66E+02236-42.2%mmCym1.66E+02236-42.2%mmCzp2.80E+022800.0%mmCzm2.80E+022800.0%mmQyb1.09E+050100.0%mm2Qzb2.6

6、6E+040100.0%mm2Peri:O2.09E+03 3.52E+03-68.2%mmPeri:I1.34E+03 0.00E+00100.0%mmCent:y1.66E+02236-42.2%mmCent:z2.80E+022800.0%mmy1-1.66E+02-236-42.2%mmz12.80E+022800.0%mmy21.66E+02236-42.2%mmz22.80E+022800.0%mmy31.66E+02236-42.2%mmz3-2.80E+02-2800.0%mmy4-1.66E+02-236-42.2%mmz4-2.80E+02-2800.0%mm等效为双拼工字

7、钢截面（不建议）SPC导入截面.建模流程前 托 梁 截 面前托梁：2I40a型号尺寸/mmHBtwtf1rI40a40014210.516.512.5前托梁双拼工字钢SPC截面误差面积1.71E+041.71E+040.0%mm2Asy9.37E+038.11E+0313.4%mm2Asz8.40E+037.96E+035.2%mm2Ixx1.31E+082.08E+0698.4%mm4Iyy4.31E+084.31E+080.0%mm4Izz1.02E+082.66E+08-160.9%mm4Cyp1.42E+02192-35.2%mmCym1.42E+02192-35.2%mmCzp2.0

8、0E+022000.0%mmCzm2.00E+022000.0%mmQyb5.96E+040100.0%mm2Qzb1.84E+040100.0%mm2Peri:O1.63E+032.69E+03-65.2%mmPeri:I9.97E+020.00E+00100.0%mmCent:y1.42E+02192-35.2%mmCent:z2.00E+022000.0%mmy1-1.42E+02-192-35.2%mmz12.00E+022000.0%mmy21.42E+02192-35.2%mmz22.00E+022000.0%mmy31.42E+02192-35.2%mmz3-2.00E+02-2

9、000.0%mmy4-1.42E+02-192-35.2%mmz4-2.00E+02-2000.0%mmSPC导入截面.建模流程后 托 梁 截 面后托梁：2I56a型号尺寸/mmHBtwtf1rI56a56016612.52114.5采用矩形截面来实现双拼工字钢.建模流程内 导 梁 截 面内导梁：2C40a围成的箱形截面不是主要的承力构件无需用SPC导入截面型号尺寸/mmHBtwtf1rr1C40a40010010.518189.建模流程外 导 梁 截 面外导梁：2I45a型号尺寸/mmHBtwtf1rI45a45015011.51813.5不是主要的承力构件无需用SPC导入截面.建模流程1、

10、建 立 几 何 模 型（一）主桁架1）状态栏切换长度单位体系：mm2）采用CAD导入的方式，文件导入Auto CAD3）材料：Q235，截面：主桁架4）CAD注意绘图原点，Rx=905）单元方向错误，调整单元坐标轴方向-Change906）通过复制单元建立另外两片主桁架，dy：25390mm坐标xyz1000242000034200035004920003500法二：Excel导入节点坐标插入点CAD原点25390mm.建模流程1、建 立 几 何 模 型（二）主桁联结系1）采用CAD导入的方式2）材料：Q235，截面后续重新分配，通过双击结构组来分配3）原点：选择主桁对应的插入点（注意CAD的

11、绘图原点）4）Rx=90、Rz=905）上下弦杆的双槽钢方向错误，调整单元坐标轴方向-Change90Civil 插入点CAD原点.建模流程（二）主桁联结系6）模拟主桁联结系的铰结点1）释放单元i端2）释放单元j端铰结点My单元从起点指向终点，为i端指向j端1、建 立 几 何 模 型大拇指朝向销栓.建模流程1、建 立 几 何 模 型（三）前吊挂体系1）采用CAD导入的方式2）材料：Q235，截面需要重新分配，通过双击结构组来分配3）原点：选择主桁对应的插入点（注意CAD的绘图原点）4）Rx=90、Rz=905）上横梁、前托梁单元方向错误，调整单元坐标轴方向-Change90CAD原点Civil

12、 插入点.建模流程1、建 立 几 何 模 型1）导入CAD2）分配截面3）修改单元坐标轴（三）前吊挂体系Civil 插入点.建模流程1、建 立 几 何 模 型（四）内外导梁体系1）扩展单元，节点线单元2）内导梁扩展距离dx：-5000,-47003）外导梁扩展距离dx：-5000,-47001、不考虑导梁的行走吊挂2、导梁也可以只建到后吊挂的长度.建模流程1、建 立 几 何 模 型（五）后吊挂体系1）采用CAD导入的方式2）材料：Q235，截面：后吊带3）原点：选择主桁对应的插入点（注意CAD的绘图原点）4）Rx=90、Rz=905）修改后托梁的截面，调整单元坐标轴方向-Change90Civ

13、il 插入点CAD原点.建模流程1、建 立 几 何 模 型6）吊杆和吊带修改为桁架单元1、通过结构组来快速选择单元2、桁架单元只承受拉压力，不承受剪力和弯矩.建模流程1、建 立 几 何 模 型（五）底纵梁体系1）建立单元，连接前后托梁的中心点，建立第一根底纵梁2）材料：Q235，截面：底纵梁3）复制单元，dy：4167,502,5580,490,6167,1440,12004）镜像单元，z-x平面y：5390mm，不能使用选择最新建立的个体5）勾选交叉分割节点和单元6）对底纵梁、内外导梁分割单元，分割10份单元捕捉控制键，位于Civil界面的右下角默认状态可以自动吸附到单元的1/2位置.建模流

14、程1、建 立 几 何 模 型1）复制底纵梁2）镜像单元（五）底纵梁体系3）分割单元.建模流程2、施 加 边 界 条 件预应力钢筋锚固-铰接约束Dxyz，Rx约束Dz铰接约束Dxyz、Rx铰接约束Dxyz、Rx另外导梁需要约束Rzhttps:/ 加 荷 载可 考虑20%的放大，因为没模拟后吊杆、销栓等构件，具体取值视情况而定（一）定义静力荷载工况1）自重2）混凝土湿重3）施工荷载JGJ 166-2008 条文4.1.建模流程3、施 加 荷 载CAD操作技巧绘图创建面域region工具查询面域massprop 模板荷载：0.3kN/m2人工机具荷载：1.0kN/m2振捣荷载：2.0kN/m2按最大

15、截面湿重加载，块段长度3m而底纵梁纵向为5m，不能全部加载（二）施加荷载划分区域面积容重湿重荷载 模板荷载 总荷载主梁根数 均布荷载 荷载位置荷载工况单位m2kN/m3kN/mkN/m2kN/mnkN/m混凝土湿重A11.42636.40.337.3218.65 外导梁荷载A27.65198.9199.17633.20 底纵梁-腹板位置A32.06553.6954.9725227.49 内导梁荷载A44.455115.83117.1125814.64 底纵梁-箱室位置A57.65198.9199.17728.45 底纵梁-腹板位置施工平台1.20.3620.18 最外侧底纵梁划分区域宽度人工机

16、具 振捣荷载施工荷载 主梁根数 均布荷载 荷载位置荷载工况单位mkN/m2kN/m2kN/mnkN/m施工荷载A1312924.50 外导梁荷载A20.92.760.45 底纵梁-腹板位置A34.27512.82526.41 内导梁荷载A44.27512.82581.60 底纵梁-箱室位置A50.92.770.39 底纵梁-腹板位置施工平台1.23.621.80 最外侧底纵梁.查 看 结 果.查看结果编 辑 荷 载 组 合强度组合1.2 永久荷载+1.4可变荷载1.2（挂篮自重+混凝土湿重+模板荷载）+1.4（人工机具荷载+振捣荷载）刚度组合1.0永久荷载+1.0可变荷载.查看结果1、查 看

17、变 形 结 果 取相对值，减去两端位移即（29.219.3）=9.9mm 17000/400=42.5mm钢结构设计标准（GB 50017-2017）条文3.4.1公路桥梁施工技术规范（JTGT 3650-2020）条文5.2.8.查看结果2、查 看 应 力 结 果1）梁单元正应力-组合应力2）梁单元剪应力-Ssz参考铁路规范钢结构设计规范（TB 10091-2017），=钢材综合安全系数K取1.7，容许应力的提高系数取1.3以Q235为例，屈服强度fy=235Mpa，则容许应力 =fyK=1.3235 1.7180Mpa容许剪应力取容许应力的 13，1803105Mpa3）桁架单元应力容许应

18、力法荷载组合系数均取1极限状态法以概率论来确定荷载发生的几率此时材料取设计强度即可16mm抗弯设计值f抗剪设计值fvQ235215125Q345305175构 件 的 强 度 计 算.查看结果构 件 的 稳 定 性 计 算从Civil结果中提取Fx从Civil结果中提取My从Civil截面特性值中查看Iyy/Czm.查看结果.查看结果3、查 看 屈 曲 结 果 屈曲荷载特征值大于1，说明结构在荷载组合工况下不会发生线性屈曲 临界荷载Pcr=不变荷载+特征值*可变荷载规范对第一类稳定的规定规范名称屈曲系数页码空间网格结构技术规程JGJ 7-2010不小于4.220铁路桥涵设计规范TB10002-

19、2017不小于443公路钢管混凝土拱桥设计规范JTG/T D65-06-2015不小于437公路斜拉桥设计细则JTG/T D65-01-2007不小于416公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015不小于481 措施：对屈曲变形大的构件，进行局部刚度增大Fcr=2EIL2f1=2.6f1=5.9.编 制 计 算 书.编 制 计 算 书梁单元以前后托梁的验算为例前托梁的跨中最大相对位移为=29.219.3=9.9mm L=L/400=17000/400=42.5mm变形满足要求。1、各 杆 件 的 强 度 和 刚 度 验 算.编 制 计 算 书后托梁最大正应力=137.8Mpa f f=215

20、Mpa后托梁最大剪应力=35.6Mpa fv=125Mpa1、各 杆 件 的 强 度 和 刚 度 验 算.编 制 计 算 书2、吊 杆 强 度 验 算前吊杆采用=32mm精轧螺纹钢，强度等级为PSB830最大正应力=320.5Mpa，考虑2倍安全系数则=2 320.5=641Mpa =830Mpa桁架单元以前吊杆的验算为例公路桥梁施工技术规范（JTGT 3650-2020）条文21.8.6差值为吊杆自重.编 制 计 算 书3、提 取 结 果 的 验 算需要自己提取结果的验算以主桁的后锚固钢筋强度验算为例后锚固钢筋采用=32mm精轧螺纹钢，强度等级为PSB830单根锚固钢筋最大轴力为 790.5/4=197.6kN，考虑2倍的抗倾覆安全系数则后锚固钢筋实际拉应力：=2 197.6 103 162=491.6Mpa =830Mpa公路桥梁施工技术规范（JTGT 3650-2020）条文17.5.1主桁架的变形微信公众号个人B站号谢 谢