MIDAS钢护筒空间稳定性分析模型

在进行水下围堰施工过程中，钢护筒的稳定性是一个值得关注的问题。对其稳定系数进行计算，确定合理的钢护筒直径，对于保证施工的安全性，有至关重要的意义。分析使用MIDAS/CIVIL 软件，采用空间板壳元进行建模，在对其进行屈曲稳定性分析的过程中，特征值的计算采用分块兰索斯法（BLOCK LANCZOS METHOD）。
1、概况：钢护筒由内外两层钢筒（厚度均为δ＝14mm）及钢筒中的C30混凝土组成，混凝土厚度为7cm，护筒受水压作用部分高度为21m。为了分析方便，采用换算截面的方法将截面统一定义为C30的混凝土截面。通过计算换算面积及换算惯性矩，可得混凝土等代直径及壁厚分别为：D＝2.609m，tw＝0.2987m。
2、建模：在建模过程中，采用结构建模助手进行建模。考虑到流水压力的作用，因为流水压力分为流水静压力及流水动压力，其中静压力沿整个钢护筒呈三角形分布（在竖直平面看），其大小可用公式表示为：P＝ρgh，而水动压根据流体力学知识为（1/2）ρu*u，其中，u为水流的速度。如果同时考虑这两种因素的影响，则在建模的过程中，会牵涉到流固耦合等方面的知识，使分析变得更为复杂。为了分析的简便，模型中通过将流水静压乘以一放大系数1.5来考虑动压对护筒的不利影响(实质此种等效有其不合理之处，因为动压与高度无关，同时动压的效应与静压存在差别，在钢护筒的迎水面受到的水的动压与被水面水的动压不一致，而非静水压力分布的对称性)。
3、结果：根据以上分析建立分析模型，对模型进行计算，其屈曲前10阶模态的特征值结果如下：


模态 特征值 容许误差
1 28.446726 4.9508e-042
2 28.597229 2.3270e-030
3 28.597229 8.5889e-029
4 29.054189 1.3614e-024
5 29.054189 2.4548e-024
6 29.834348 5.6207e-018
7 29.834348 3.5137e-018
8 30.960968 6.4754e-012
9 30.966951 2.9223e-010
10 30.966951 1.2782e-009
从以上结果来看，钢护筒的稳定性是足够的。
MIDAS模型在附件中。
不过我个人觉得如果将这个问题放在ANSYS里面建模，截面按照实际截面，模拟真实情况下的流固耦合场效应，不知道会得出怎样的结果。但是，对于在ANSYS中这种两层钢壁中间夹混凝土的截面，似乎不好模拟出来。希望大家指点！而MIDAS里面也是没有这种截面的，可能还需要自己自定义一个截面才行。

其实对于这个问题，我觉得最好是在ANSYS里面来做，应该能够模拟得比较逼真。当时做这个分析也是赶时间，就没有仔细地去研究了～

流固耦合是钢护筒稳定的次要问题，因为毕竟桥梁施工水流速度不可能大到10m以上，而且钢护筒的自重一般很大，也存在“自重刚度”。最影响稳定问题的是钢护筒的加工精度，钢护筒的局部缺陷。而圆筒的稳定受这两方面影响比较大。
   护筒所受的水压力由两部份构成：静水压力和动水压力，因此动水压力可直接由公式求得，而不是乘以系数。
  MIDAS所做的是弹性屈曲分析，实际如果考虑初始缺陷及实际几何形状的二类稳定分析才是重要的。最近刚好在一斜拉桥主墩基础施工中，钢护筒达到2cm壁厚，围堰导向架支撑在护筒上，结果出现局部护筒失稳，而失稳的地方刚好是原加工失圆较大的地方。
  不正之处，望指出。有机会多交流。PEIBINJIA@163.COM

[ 本帖最后由 PJB 于 2007-8-5 22:47 编辑 ]

楼上这位分析得比较有道理,MIDAS里面进行的主要是线性屈曲分析,也就是你所说的弹性屈曲分析.所以如果要进行进一步的分析的话,可能还是要借助于ANSYS之类的软件来进行.楼上提到的实际工程问题让我觉得有必要对这类稳定问题作出更加详细地分析.谢谢!!我的邮箱:superhugo@163.com.
最近没法上网了,等上网了再将我的进一步分析结果上传.

好资料！！对水上施工很有作用。十分感谢楼主！！

几位大哥分析的是·····我 回去琢磨一下几位的良言 小弟 感谢了 ···
我加你们邮箱了  以后 有 什么 问题 向各位大哥前辈 请教了  希望你们能在 百忙之中 为小弟解惑哦 ···再次 表示 感谢··我的 邮箱是 kdh6332415@163.com

看了楼主几位的阐述，有收获。

成功 谢谢了啊 呵呵正需要呢 先下来研究研究在说了啊

容许误差是怎么出来的啊？谢谢指导

对于施工中的稳定性分析，目前也逐步向空间有限元分析的方向进步，作为空间软件的MIDAS系列软件，做这些分析是异常简洁的，而且结果很不错。向大家推荐。

好啊！！！！模型做的很不错

谢谢楼主分享！！

学习中！感谢分享

新结构类型哈 支持

进来看看，了解一下。