例题3
T型桥墩M I D A S/C i v i l
例题3. T型桥墩
概要1分析模型与荷载条件 / 1
使用节点和单元进行建模3设定基本功能及输入材料 / 3
使用面单元形成桥墩平面 / 5
输入荷载24运行结构分析29
查看分析结果29荷载组合 / 29
确认变形 / 31
确认应力 / 32
例题3. T型桥墩
概要
此例题针对桥梁设计中比较常见的T型桥墩介绍了其从建模到结构分析的全部过
程，以便于用户跟随操作。
此例题也和“例题1”一样主要使用图标菜单。
分析模型与荷载条件
T型桥墩的结构形态和关于结构模型的大概内容如图1、2所示。
图1. T型桥墩的模型
1
例题
图2. T型桥墩的立面图和侧面图
荷载条件考虑垂直荷载(P1)和地震荷载(P2)。
荷载条件1 : 垂直荷载 P1 = 430 kN
荷载条件2 : 地震荷载 P2 = 516 kN
对于边界条件，假设桥墩的下部完全固定。
作为参考，此例题的目的是以介绍MIDAS/Civil的功能为主的，因此这里所作的假
设有可能与实际情况不同。另外在这里省略了前面例题中对MIDAS/Civil的运作所
需基本事项的介绍。
2
T 型桥墩
3
使用节点和单元进行建模
设定基本功能及输入材料
为建立桥墩的模型，先打开新文件(新项目)并以‘Pier ’为名保存(保存)。
所要使用的单位系通过在画面下端的状态条中点击单位选择键
()，将其设定为
‘kN ’和‘m ’。
此例题也与“例题2. 单跨拱桥”一样主要使用图标菜单来建模。将各种图标显示于画面上的方法请参考例题2。
桥墩的材料特性按以下输入。
图3. 输入材料的对话窗口 图4. 输入材料数据
1. 点击
材料
2. 在图3中点击
3. 在一般的材料号 输入栏确认‘1’ (参考图4)
4. 在类型选择栏选择‘混凝土’
5. 在混凝土的钢材选择栏中选择‘GB(RC)’
6. 在数据库选择栏中选择‘25’
例题
4
7.点击键
8.点击键
本例题中不使用对桥墩直接利用实体单元建模的方法，而是主要采用将面单元按一定方向扩展(Extrude)来形成实体单元的功能。建模的步骤如下。
将基础下端的平面按四边形面单元建模。此时对于即将扩展为柱子的部分，考虑柱子的形状将其建立为圆形面单元。
把所建立的下部平面(面单元)按桥墩基础部的厚度进行扩展来建立基础模型。
在下部平面中选择属于柱子部分的圆形平面并将其按柱子的高度进行扩展。
为建立桥墩帽的模型，将基础下部所输入的面单元中考虑为桥墩帽的部分移动到桥墩帽上端的位置。
将该面单元按领域区分分别垂直投影到桥墩帽下端的倾斜面上来形成桥墩帽模型。
T 型桥墩
5
利用面单元建立桥墩平面
对于基础下部平面中圆形柱所处的位置利用板建模助手功能按以下步骤输入。
1. 在属性菜单的菜单表单选择几何模型>结构建模助手>板
2. 在输入表单的类型1选择栏中选择圆形(
)(参考图5 (a))
3. 在R 输入栏输入‘0.8’
4. 在材料选择栏输入‘2’
5. 在厚度选择栏输入‘1’
6. 在编辑表单中选择‘分割数量’ (参考图5 (b))
7. 在m 输入栏输入‘16’
8. 在n 输入栏输入‘4’
9. 在插入表单的插入点 输入栏输入‘-4, 0, 0’ 10. 在旋转的Alpha 输入栏输入‘-90’(参考图5 (c))
11. 在原点的显示号的左侧表示‘ ’标记后，在右侧选择栏选择‘3(0.8, 0.
8)’
(a) 输入 表单 (b) 编辑 表单 (c) 插入 表单
在Edit 表单的Type 2 选择栏中选择或
的话，可以对圆
形中存在方孔或圆孔的形状进行建模。
例题
6
图5. 板建模助手输入窗口
12.点击键
13.点击自动对齐
14.点击顶面
15.点击点格，捕捉点(Toggle off)
为了以后将所生成的圆形利用扩展功能(Extrude)建立圆形柱子时选择的方便，事先将此部分利用组定义为组。
1.点击组
2.在结构组点击鼠标右键选择‘新建’后，输入‘圆柱’
3.点击全选
4.将组表单的‘圆柱’拉放(拖&放)到模型窗口的位置
此例题中不使用Point
Grid功能，故可将相关功
能转为Toggle off状态。
拖& 放
T型桥墩图6. 结构组的建立
7
例题
8 对连接圆柱部与四方形基础的部分按不规则四边形的面单元输入。
1.点击建立节点
2.在坐标(x, y, z)输入栏输入‘-3, 0, 0’
3.在复制选择栏的复制次数输入‘1’
4.在距离 (dx, dy, dz)输入栏输入‘0, 1, 0’
5.点击键
6.在坐标 (x, y, z)输入栏输入‘-4, 1, 0’
7.在复制选择栏的复制次数输入‘0’
8.点击键
9.点击分割单元
10.确认分割的‘等距离’
11.在方向分割数量输入栏输入‘3’
12.点击单元编号(Toggle on)
13.在分割节点输入栏利用鼠标编辑器功能依次指定节点66和67，67和68。
14.点击建立单元
15.在单元类型选择栏选择‘平面应力单元’并确认‘4节点’
16.在类型选择栏确认‘厚板’
17.在材料选择栏的No.输入栏确认‘1’
18.在厚度选择栏的No.输入栏确认‘1’
19.依次指定节点66、69、9、5来输入面单元65
20.依次指定节点69、70、13、9来输入面单元66
21.依次指定节点70、67、71、13来输入面单元67
22.依次指定节点13、71、72、17来输入面单元68
23.依次指定节点17、72、68、21来输入面单元69
对于基础平面的剩余部分，可通过在输入边上的桁架单元后将其扩展成面单元来完
T 型桥墩
9
成建模。(参考图7)
1. 在建立单元对话况的单元类型选择栏选择 ‘桁架单元’
2. 在交叉分割 选择栏确认 节点左侧的‘?’标记
3. 依次指定节点66和67
4. 点击 选择最新建立的个体 (选择桁架单元70、71、72)
5. 点击
扩展单元
6. 在扩展类型选择栏选择‘线单元→平面单元’
7. 确认目标 选择栏‘删除’ 左侧的‘?’标记
8. 在单元属性 选择栏的 单元类型 确认‘板单元’
9. 在类型 选择栏确认‘厚板’ 10. 在生成形式 选择栏确认‘投影’ 11. 在复制和移动 选择栏确认‘等间距’
12. 在dx, dy, dz 输入栏输入‘0.5, 0, 0’, 在复制次数 输入栏输入‘6’ 13. 点击
键
图7. 面单元的建立
欲查看单元的情报时，可点击Query Elements 选择相应单元，则画面下端的Message 窗内就会显示出相关情报。或者可以将画面下端的 Fast Q uery(图7的◆)转为Toggle on 状态，并把鼠标移到相应单元,则画面上就会显示相关情报。
◆
例题
10 利用与上述类似的方法来形成基础宽度方向的面单元。
1.点击建立单元
2.在单元类型选择栏确认‘桁架单元’
3.在交叉分割选择栏确认节点左侧的‘?’标记
4.利用鼠标编辑器功能依次指定节点 68和96。
5.点击节点编号(Toggle off)
6.点击选择最新建立的个体
7.点击扩展单元
8.在扩展类型选择栏选择‘线单元→平面单元’
9.确认目标选择栏‘删除’左侧的‘?’标记
10.在单元属性选择栏的单元类型确认‘板单元’
11.在复制和移动选择栏确认‘等间距’
12.在dx, dy, dz输入栏输入‘0.5, 0, 0’, 在复制次数输入栏输入‘5’
13.点击键
图8. 形成面单元
T型桥墩利用对称复制功能完成基础模形的一半如下。
1.点击全选
2.点击组
3.在画面左侧的结构组选择‘圆柱’后，点击鼠标右键选择解除选择
4.点击镜像单元
5.在形式选择栏确认‘复制’
6.在镜像平面选择栏选择z-x平面, 在y 输入栏确认‘0’
7.点击键
8.点击前次的选择
9.在镜像平面选择栏选择y-z 平面，并在x输入栏输入‘-4’
10.点击键
11.点击选择最新建立的个体
12.在镜像平面选择栏选择z-x 平面，在y 输入栏确认‘0’
13.点击键(参考图9)
图9. 完成基础下端的面单元
11
例题
12 利用扩展功能
(扩展单元)将所形成的基础板扩展成相应部分(基础、圆柱、墩帽等)的实体单元时，为选择过程的方便需对相应扩展对象命名。参考图10按如下方法对各领域命名。
1.点击组
2.在结构组点击鼠标右键，选择‘新…’后，在名称中输入‘墩帽’, 在后缀
中输入‘1 to 5’
3.点击窗口选择，如图10选择相应单元
4.将组表单的‘墩帽1’拉放到模型窗口
5.如图选择相应单元，将‘墩帽2’拉放到模型窗口
6.如图选择相应单元，将‘墩帽3’拉放到模型窗口
7.如图选择相应单元，将‘墩帽4’拉放到模型窗口
8.如图选择相应单元，将‘墩帽5’拉放到模型窗口
墩帽 1
墩帽 2 墩帽 3 墩帽 5
墩帽4
拖& 放
T 型桥墩
13
利用所输入的基础板使用
扩展单元 功能形成基础部。
1. 点击 标准视图
2. 点击 全选
3. 点击
扩展单元
4. 在扩展类型 选择栏选择‘平面单元→实体单元’
5. 确认目标 选择栏 移动 左侧的‘?’标记
6. 在单元属性 选择栏的单元类型确认‘实体单元’
7. 在材料 选择栏确认‘1 :C240’
8. 在生成形式 选择栏确认‘复制和移动’
9. 在复制和移动 选择栏确认‘等间距’
10. 在dx, dy, dz 输入栏输入‘0, 0, 0.5’, 在复制次数 输入栏输入‘4’ 11. 点击
键
图11. 完成基础
Source 选择栏的Move 是指使用Extrude
Elements 功能时扩展前的单元自动移动到新建立单元的末端的功能。此功能在连续建立单元时十分有效。
例题
14 选择以组功能所指定的圆柱部分并按如下步骤将其扩展成实体单元。
1.点击组
2.在结构组选择并双击‘圆柱’
3.点击扩展单元
4.在扩展类型选择栏选择‘平面单元→实体单元’
5.在目标选择栏解除‘删除’左侧的‘?’标记
6.在单元属性选择栏的单元类型确认‘实体单元’
7.在材料选择栏确认‘1 :C240’
8.在生成形式选择栏确认‘复制和移动’
9.在复制和移动选择栏选择‘厚度方向’并确认‘等间距’
10.在复制次数输入栏输入‘12’
11.在厚度输入栏输入‘0.5’
12.在方向选择栏确认‘+z’
13.点击键
Extrude方法中
Translation的Thickness是将面单元向厚度方向(单元
坐标系z方向)扩展的功能
。在扩展由曲面构成的面
单元时十分有效。
T型桥墩
图12. 完成圆柱
将欲扩展成墩帽的面单元移动到墩帽设计位置的上端。
1.点击组
2.在结构组双击‘墩帽1’
3.点击移动/复制单元
4.在形式选择栏选择‘移动’
5.在移动和复制选择栏确认‘等距离’
6.在dx, dy, dz 输入栏输入‘0, 0, 8.5’
7.点击键
15
例题
16
图13. 柱子的墩帽
为建立桥梁墩帽的模型，激活图13中表示 的部分。
1.点击窗口选择，选择图13的 部分
2.点击激活
2745
2768
2748
2694
2706
2679
T型桥墩
图14. 墩帽上端的面单元
为了将墩帽上端的面单元投影扩展到下端的平面上来形成实体单元，对指定下端投影平面时所使用的节点可按以下方法复制输入。
1.点击移动/复制节点
2.点击单选选择节点2768和2745 (参考图14)
3.在形式选择栏确认‘复制’
4.确认复制和移动的‘等间距’
5.在dx, dy, dz 输入栏输入‘0, 0, -1.5’
6.在复制次数输入栏确认‘1’
7.点击键
8.点击单选选择节点2748和2694 (参考图14)
9.确认复制和移动的‘等间距’
10.在dx, dy, dz 输入栏输入‘0, 0, -2.5’
17
例题
18 11.在复制次数输入栏确认‘1’
12.点击键
13.点击单选选择节点2706和2679 (参考图14)
14.确认复制和移动的‘等间距’
15.在dx, dy, dz 输入栏输入‘0, 0, -2’
16.在复制次数输入栏确认‘1’
17.点击键 (参考图15)
图15. 为墩帽建模而复制节点
2769
2770
2772
2771
2774
2773