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midasCivil在桥梁承载能力检算及荷载试验中的应用以CivilV为例.docx

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midasCivil在桥梁承载能力检算及荷载试验中的应用以CivilV为例.docx

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midasCivil在桥梁承载能力检算及荷载试验中的应用以CivilV为例.docx

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文档介绍:Last updated at 10:00 am on 25th December 2020
midasCivil在桥梁承载能力检算及荷载试验中的应用以CivilV为例
目录
,尚需根据规范规定进行荷载试验评定承载能力。故本节主要讲解如何结合midas civil及FEA进行荷载试验分析。
静载试验
首先是确定静力试验荷载,根据控制内力、应力或变位等效原则,选择满足静力荷载试验效率ηq的试验荷载及加载方案。
ηq=SsS1+μ
Ss---静力试验荷载作用下,某一加载试验项目对应的加载控制截面内力/变形的最大计算效应值;
S---检算(控制)荷载产生的同一加载控制截面内力、应力或变位的最不利效应计算值;
μ---按规范取用的冲击系数值;
验收性荷载试验---ηq:~;
鉴定性荷载试验---ηq:~。
对于加载控制截面,可以参考《公路桥梁承载能力检测评定规程》中表8-1-3“不同类型桥梁主要加载测试项目”及《公路桥梁荷载试验规程》1/
2/3/4“各桥型试验荷载工况及控制截面”进行选择确定。S表示检算荷载或控制荷载作用下的计算效应值,此荷载一般取移动设计荷载,如车道荷载或者是其他设计荷载。对于冲击系数,如果在civil中定义了移动荷载分析控制中冲击系数,那么计算结果中即包含了冲击效应,可以直接用ηq=SsS计算静载试验效率。
以一连续梁桥为例,跨径布置为25+35+25,依据上述规范条文选择试验工况及控制截面如下:
主跨支点位置最大负弯矩工况,主跨支点截面,图示B截面
主跨跨中截面最大正弯矩工况,主跨最大弯矩截面,图示C截面
边跨主梁最大正弯矩工况,边跨最大弯矩截面,图示A截面
根据《公路桥梁荷载试验规程》说明,静载试验工况应包括中载工况和偏载工况,故设置两个移动荷载工况:偏载和中载。偏载车道布置依据通用设计规范中最不利的布置形式设置。计算分析后分别查看两个工况A、B、C三个控制截面的计算效应值,此时如前处理中在移动荷载分析控制定义了冲击系数,则计算效应值已经包括冲击效应。以A截面为例,模型中为12号单元中点位置,查看其在偏载移动工况作用下的最大正弯矩为*m,此值即为公式中的分母值,如图所示。
得到检算控制荷载计算效应值后,可以通过移动荷载结果>影响线>梁单元内力,输出12号单元中点在偏载三个车道下的弯矩影响线,如下图偏载1车道下弯矩影响线,同时可将影响线数据通过“生成文件”导出为mct文件。
通过移动荷载结果>移动荷载追踪器>梁单元内力,输出12号单元中点产生最大正弯矩时的移动荷载布置情况,如图所示,并可通过“输出最大/最小荷载文件”将移动荷载布置情况输出为mct格式文件,导入civil后作为静力荷载计算分析。
根据上述导出的弯矩影响线数据、最不利移动荷载布置情况,结合其他辅助工具(检测行业自编小工具),确定试验车辆荷载布置在哪些位置时可以使公式中Ss项满足静载试验效率的要求。
试验荷载理论计算
确定试验荷载加载位置后,即可采用试验车辆或重物加载试验,关于如何在civil中模拟试验荷载加载,以下述例子进行说明。首先是对于单梁模型,试验车辆荷载可以采用荷载>梁荷载>线>集中荷载进行施加模拟,假设试验车辆荷载为3轴重车,轴重与轴距统计如下表所示:
前轴
后轴1
后轴2
前后轴间距
后轴间距
80kN
130kN
130kN
如将该试验车辆加载在最外侧车道上,如图所示,选择集中荷载后,因试验车辆荷载加载在最外侧车道上,所以需要勾选“偏心”,下面选择“中心”表示以截面质心位置处作为参考位置,“偏心”表示以设置截面偏心后的位置作为参考位置;方向选择局部坐标系y设置横向偏心,通过距离参考位置(加载区间确定的直线)I-端、J-端的偏心距离,确定加载位置,因为最外侧车道中心线距离车道单元,故此处距离输入;然后输入根据轴距分配数值,后轴2放在10号节点,后轴1则相对位置为,前轴相对位置为,输入对应轴重,选择加载区间两点即可完成试验车辆荷载的输入。
对于梁格模型,可以参照单梁模型对纵梁单元施加梁荷载模拟试验车辆,也可以在梁格模型上添加一个虚拟板或者桥面板单元,如果是添加虚拟板,将其容重设为0,厚度设置较小,此时主要是方便在梁格模型任意位置处参加平面荷载,如果建立桥面板单元,按照桥面板
实际厚度建立相应板单元。在板单元上施加试验荷载,首先通过荷载>压力荷载>分配平面荷载>定义平面荷载类型,假设在此板单元上施加两辆车组成的试验车辆荷载(假设从左侧开上桥梁),车辆轴重、轴距、车距统计如下表:
前轴
后轴1
后轴2
前后轴间距
后轴间距
车距
80kN
130kN
130kN
3m
定义