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迈达斯软件实例教程之连续梁分析

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1. 连续梁分析

概述

比较连续梁和多跨静定梁受均布荷载和温度荷载(上下面的温差)时的反力、位移、内力。

3跨连续两次超静定

3跨静定

3跨连续1次超静定

图 1.1 分析模型

2

Ø Ø

Ø

材料

钢材: Grade3

截面

数值 : 箱形截面 400×200×12 mm

荷载 1. 均布荷载 : 1.0 tonf/m

2. 温度荷载 : ΔT = 5 ℃ (上下面的温度差)

设定基本环境

打开新文件,以‘连续梁分析.mgb’为名存档。单位体系设定为‘m’和‘tonf’。

文件/

工具 / 单位体系

图 1.2 设定单位体系

存档 (连续梁分析 )

长度> m ; 力 > tonf ¿

3

设定结构类型为 X-Z 平面。

模型 / 结构类型 结构类型> X-Z 平面 ¿

设定材料以及截面

材料选择钢材GB(S)(中国标准规格),定义截面。

模型 / 材料和截面特性 /

4

建立节点和单元

²参照用户手册的“输

入单元时主要考虑事项”

为了生成连续梁单元,首先输入节点。 捕捉轴线 (关)

捕捉单元 (开), 建立节点

坐标 ( x, y, z ) ( 0, 0, 0 ) ¿

图 1.5 建立节点

5

²输入梁单元. 关于梁

单元的详细事项参照在线帮助的 “单元类型”的 “梁单元” 部分

用扩展单元功能来建立连续梁。 模型 / 单元/

全选

扩展类型 > 节点à 线单元

单元属性> 单元类型 > 梁单元 ²

材料 > 1:Grade3 ; 截面> 1: 400*200*12 ; Beta 角 ( 0 ) 生成形式> 复制和移动 ; 复制和移动 > 任意间距

方向> x ; 间距 ( 3@5/3, 8@10/8, 3@5/3 ) ¿

Z X 图 1.6 建立单元

6

输入边界条件

3维空间的节点有6个自由度 (Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)。但结构类型已设定为X-Z平面(程序将自动约束Y方向的位移Dy和绕X轴和Z轴的转动Rx,Rz),所以只剩下3个自由度 (Dx, Dz, Ry)。铰支座约束自由度Dx, Dz, 滚动支座约束自由度 Dz。

模型 /边界条件 / 一般支承

单选 (节点 : 4 )

选择>添加 ; 支承条件类型 > Dx, Dz (开) ¿

7

输入荷载

定义荷载工况

为输入均布荷载和温度荷载,首先定义荷载工况

荷载 / 静力荷载工况 名称 (均布荷载) ; 类型 > 用户定义的荷载(USER) 名称 (温度荷载) ; 类型 > 用户定义的荷载(USER) ¿

图1.8 输入荷载条件

8

输入均布荷载

²荷载方向与整体坐

标系Z轴方向相反,输入荷载为“-1”。

给连续梁施加均布荷载 1 tonf/m。

²

荷载 / 梁单元荷载(单元)

全选

荷载工况名称> 均布荷载 ; 选择 > 添加

荷载类型>均布荷载 ; 方向>整体坐标系 Z ; 投影>否 数值 >相对值 ; x1 ( 0 ) ; x2 ( 1 ) ; W ( -1 ) ¿

图 1.9 输入均布荷载

9

输入温度荷载

输入连续梁的上下面温度差(ΔT = 5℃)。

输入温度差后,根据材料的热膨胀系数、温差引起的梁截面产生的应力考虑为荷载。

显示 梁单元荷载(关) 荷载 / 温度梯度荷载 10

复制单元

复制连续梁(模型 1)来建立多跨静定梁(模型 2,模型 3)。为了同时复制连续梁(模型1)均布荷载、温度荷载、边界条件,使用复制节点属性和复制单元属性功能。

单元的复制和移动

11

输入铰接条件

在复制的连续梁输入内部铰支座来建立多跨静定梁。 在梁单元的端部使用释放梁端约束功能来生成铰接条件。

²关于内部铰支的详细

说明参照在线帮助的 “释放梁端约束” 部分

²

模型 / 边界条件/释放梁端约束 单选 ( 单元 : 19, 23, 33 ) 选择 > 添加/替换

选择释放和约束比率 > j-节点 > My (开), Mz (开) (或

模型 1

²生成梁单元时,随着先

指定的i节点和后指定的j节点的生成决定坐标系。

只要在图标菜单

模型 2

模型 3

运行分析

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查看分析结果

查看反力

比较均部荷载作用下连续梁和多跨静定梁的反力。

显示

边界条件 > 一般支承 (关), 释放梁端约束(开) ¿ 结果 /

小数点以下位数 ( 1 ) ; 指数型(关) ; 适用于选择确认时(开) ¿

图 1.13 均布荷载引起的反力

以表格的形式查看均布荷载引起的的反力。比较外荷载总合和反力的总合来查看模型的

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建立和荷载的输入是否恰当。

例题Z轴方向荷载为1.0 tonf/m2×20 m×3 = 60 tonf,与表格中Z轴方向的反力(FZ)总和相等。

结果 / 分析结果表格 / 反力 荷载组合> 均布荷载(ST) (开) ; 温度荷载(ST) (关) ¿

图 1.14 反力结果表格

14

比较对温度荷载的反力。

结果 /

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查看变形图

查看温度荷载产生的变形图。 DXZ=DX2+DZ2. 变形形状 荷载工况/荷载组合 > ST:温度荷载 ; 变形 > DXZ 显示类型>变形前 (开), 图例 (开) ¿

图 1.16 温度荷载产生的变形图

模型 3 模型 2 模型 1

16

查看内力

查看均布荷载产生的结构的弯矩。

结果 / 内力 /

小数点以下位数( 1 ) ; 指数型(关) ; 适用于选择确认时(开) ¿

多跨静定梁(模型 2)与连续梁(模型 1)相比,可以看出跨中弯矩减小,但支点弯矩增大的情况。还可以看出,设有一个铰的多跨静定梁(模型3)的铰支点弯矩与(模型2)类似,无铰部分的弯矩与(模型1)类似。

图 1.17 节点荷载产生的弯矩

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查看温度荷载产生的弯矩。

温度荷载产生的变形图(图1.16)中,可以看出模型2两边的悬臂梁与中间的简支梁的变形是相互的。温度荷载不会约束梁的变形,所以也不会产生内力。

结果 / 内力 /

小数点以下位数( 1 ) ; 指数型(关) ; 适用于选择确认时(开) ¿

图 1.18 温度荷载产生的弯矩图

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习题

1. 请查看如下图相同跨径(span)的简支梁,多跨静定梁,连续梁及支点部分加强的梁的正弯矩依次减小,而负弯矩依次增大。

8 m

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