移动荷载时程分析

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1、桥梁移动荷载时程分析时程分析(timehistoryanalysis)是通过动力方程式对受动力荷载作用的的结构进行求解的过程，即根据结构本身的特性和所受的荷载來分析其在任意时刻结构的反应，如位移、内力等。时程分析方法可分为直接积分法(directIntegration)和振型叠加法(modalsuperposition),MIDAS/Civil中包含了这两种分析方法。下而通过对桥梁结构的移动荷载进行时程分析，來介绍使用MIDAS/Civil进行时程分析的方法，其具体步骤如下。1・建立结构模型2.输入质量数据3.输入特征值分析数据4.进行特征值分析

2、5.分析特征值分析结果6.输入时程分析数据7.进行时程分析8.查看时程分析结果建立结果模型例题如图1所示，为一30m跨的单跨桥梁，所施加的车辆荷载可将其理想化为如图2所示的三角形荷载。m截面模型的尺寸和荷载等数据如下：VtIP=1kN,V=80km/hr•k60@0.5m=30m/,图1.例题模型□特性值■单元类型：梁单元•材料混凝土：30号混凝上弹性模量：E=3.0303x104MPa•截面特性惯性矩：I=3333333cm4截面而积：A=400cm2□荷载由于车辆荷载作用在节点时是个瞬间作用后随即消失的一种冲击荷载，所以在这里将其近似地模拟为

3、最大值为1kN的三角形荷载,其中时间t湘乜间的时间差由车辆的速度和所建模型的节点间距來决定。图2.将车辆荷载近似模拟为三角形荷载车速为80km/hr,所以ti二单元长度/车速=0.5m/(80km/hr)=0.0225sect2=tiX2=0.045sec输入质量数据振型叠加法是根据特征值分析的结果來进行的，所以需要输入特征值分析所需的质呈数据。MIDAS/Civil屮输入质量数据的方法有芳点质量、将荷载转换为质量、将结构自重转殃为质量等方法，这里使用笫三种方法将结构的自觅转换为节点质量(lumpedmass)o在程序主菜单的篠螫绪构类型中可调出

4、此对话窗口，输入内容如卜一。图3.结构类型对话框■结构类型在X-Z平而进行2D分析，故选择'X・Z平面,•将结构的自重转换为质量对此模型进行特性值分析时只考虑竖直方向，所以选择“转换到Z”0•重力加速度输入觅力加速度，输入时需注意单位。Tip!!将铀装或护栏的荷载按均布荷载或节点荷载的形式输入时，可使用“模型/将荷载转换成质量”的功能将荷载转换成节点质最。输入特征值分析数据在特征值分析控制对话框屮输入最大频率数呈。增加频率数呈可以提高结果的精确件,但所需的分析时间会很长，I仏n高阶模态对结构的动力反应的影响不是很大，所以我们对这个模型考虑到笫8个

5、模态，之后查看其振型质呈参与系数。在主菜单选择却:>特征值分析控制,按图4所示输入相应数据。图4.特征值分析控制对话框进行特征值分析时程分析中所输入的分析时间步长对分析结果影响很大，一般将分析时间步长设为最高阶振型周期的1/10比较合适。因此，尽管时程分析与特征值分析可以同时进行，但为了査看最高阶振型的周期和振型参与系数，这里先进行特征值分析。分析>兰运行分析查看特征值分析结果振型叠加法的时程分析建立在特征值分析的棊础上，所以需先查看特征值分析的结果。另外如前所述，述需查看最高阶振型的周期以使设定分析时间步长。根据特征值分析结果，模态8的自振周期

6、为0.009714秒，故可近似地将分析时间步长设为0.001秒。分析时间步长(At)=0.001〜Tp/10=0.00097结果>〜周期与振型图5.模态8的振型和自振周期下而查看I'l振周期和振型参与质虽。如图6所示，到模态8为止的振型参与质量的合计为96.42%,因此我们可以判断对于竖直方向的反应，所参与的质量己经足够可以获得结构动力反应的主要特征了。选择鬆>分析结果表格>振型和周期图6.自振周期和振型参与质量输入时程分析数据输入时程分析数据的顺序如下。卓先拄荷载/时程分析数据/时程荷载函数中定义动力荷载；殳&示右•.时程荷载工况屮输入分析时间

7、总长、分析时间步长、阻尼比等数据；最厉在节点动力荷载屮考虑车速來输入所定义的时程荷载函数和时程荷载工况到达相应节点的时I'hJ(arrivaltime)。□定头时程荷载函数使川—添加时程函数®」输入在前面将车辆荷载所近似模拟的三角形荷载。荷载>时程分析数据>时程荷载函数图7.时程荷载函数对话框点击_g加时程函数®」后,考虑模型屮节点的间距和车速來输入IkN大小的车辆荷载。若想定义成实际车辆荷载的大小，益定头节点动力荷载曲，调整其屮的系憑即可。图8.添加时程函数对话框嘯入时程荷载函数时可使用以卜三种方法。•点击——皂——I來输入经常使用的时程分析

8、荷载文件的方法•点击_壘_I输入数据库屮内置的地震波数据的方法■用户直接输入的方法注:/时问函数数据类型指走要输入的数据类型。无量纲加速