反应谱分析 北京迈达斯技术有限公司
目录
简要 (1)
设定操作环境及定义材料和截面 (2)
定义材料 (2)
定义截面 (3)
建立结构模型 (4)
主梁及横向联系梁模型 (4)
输入横向联系梁 (5)
输入桥墩 (5)
刚性连接 (7)
建立桥墩和系梁 (9)
输入边界条件 (10)
输入支座的边界条件 (10)
刚性连接 (11)
输入横向联系梁的梁端刚域 (12)
输入桥台的边界条件 (13)
输入二期恒载 (14)
输入质量 (15)
输入反应谱数据 (17)
输入反应谱函数 (17)
输入反应谱荷载工况 (18)
运行结构分析 (19)
查看结果 (20)
荷载组合 (20)
查看振型形状和频率 (21)
查看桥墩的支座反力 (24)
简要
本例题介绍使用MIDAS/CIVIL的反应谱分析功能来进行抗震设计的方法。
例题模型使用的是简化了的钢箱型桥梁模型，由主梁、横向联系梁和桥墩构成。桥台部分由于刚度很大，不另外建立模型只输入边界条件；基
础部分假设完全固定，也只按边界条件来定义。
下面是桥梁的一些基本数据。
跨 径：45 m + 50 m + 45 m = 140 m
桥 宽：11.4 m
主梁形式：钢箱梁
钢 材：GB(S) Grade3（主梁）
混 凝 土：GB_Civil(RC) 30（桥墩）
[单位：mm]
图1. 桥梁剖面图
设定操作环境及定义材料和截面
开新文件（新项目），以‘Response.mcb’为名保存(保存)。
文件 / 新项目t
文件 / 保存( Response )
将单位体系设定为kN(力), m(长度)。
工具 / 单位体系
长度>m ; 力>kN ?
定义材料
分别输入主梁和桥墩的材料数据。
模型 / 材料和截面特性 / 材料
材料号(1); 类型>S钢材
规范>GB(S); 数据库>Grade3 ?
材料号(2); 类型>混凝土
规范>GB-Civil(RC) ; 数据库>30 ?
图2. 定义材料
定义截面
使用用户定义来输入主梁、横向联系梁以及桥墩的截面数据。
主 梁： 箱型截面 2000×2500×12×16/18 横向联系梁： 工字型截面 1500×300×12×12/12 柱 帽： 实腹长方形截面 1.5×1.5 桥 墩： 实腹圆形截面 1.5
主梁与桥墩连接的支座部分使用弹性连接(Elastic Link)来模拟。
模型 / 材料和截面特性 / 截面
数据库/用户
名称 (Girder) ; 截面形状>箱型截面 ; 用户 偏心>中-中心 H ( 2 ) ; B ( 2.5 ) ; tw ( 0.012 ) tf1 ( 0.016 ) ; C ( 2.3 ) ; tf2 ( 0.018 )
名称 (Cross) ; 截面形状>工型截面 ; 用户 偏心>中-中心 H 1.5 ) ; B ( 0.3 ) ; tw ( 0.012 ) ; tf1 ( 0.012 ) (
名称( Coping ) ; 截面形状>实腹长方形截面 偏心>中-中心 用户 ; H ( 1.5 ) ; B ( 1.5 ) ?
名称 ( Column ) ; 截面形状>实腹圆形截面 用户 ; D ( 1.5 ) ?
输入截面尺寸时，若只输入tf1，不输入tf2，则tf2与tf1相同。
图3. 定义截面
建立结构模型
主梁及横向联系梁模型
使用建立节点建立节点后，通过扩展单元功能将节点按28 @5m扩展成梁单元来建立主梁。
顶面,捕捉节点(开), 捕捉单元(开)
自动对齐(开)
模型 / 节点 / 建立节点
坐标( 0, 0, 0 )
复制>复制次数(1) ; 距离(0, 7.7, 0)?
模型 / 单元 / 扩展单元
全选
扩展类型>节点?线单元
单元属性>单元类型>梁单元
材料>1:Grade3 ; 截面>1 : Girder
生成形式>复制和移动
复制和移动>等间距
dx, dy, dz ( 5, 0, 0 ) ; 复制次数( 28 ) ?
图4. 输入主梁
输入横向联系梁
在主梁起点处使用建立单元功能连接两个节点建立一个横向联系梁后，可通过将该梁按纵桥方向复制来建立剩余横向联系梁。
节点号(开)
模型 / 单元/ 建立单元
单元类型>一般梁/变截面梁
材料>1:Grade3 ; 截面>2:Cross ; Beta Angle ( 0 )
节点连接( 1, 2 )
模型/ 单元 / 复制和移动
选择最新建立的个体
形式>复制 ; 复制和移动>等间距
dx, dy, dz ( 5, 0, 0 ) ; 复制次数( 28 )
图5. 输入横向联系梁
输入桥墩
如图6所示，在桥墩的位置建立模型后，通过刚性连接(Rigid Link)来模拟实际结构。桥墩的剖面如图7所示。
图6. 桥墩和上部结构连接示意图
[单位 : m]
侧面
立面 11.7
1.5
7.0
1.5
1.5
2@3.85=7.7
2.0
2.0 图7. 桥墩模型
刚性连接
选择主梁支座处的节点，将其向z轴方向复制，生成要进行刚性连接的节点。(参考图6)
显示
边界>一般支承(开)
多边形选择( 单元 : 中跨中的单元)
激活
标准视图, 节点号(开)
模型/节点 / 复制和移动
单选( Nodes : 19, 20, 39, 40 )
形式>复制 ; 复制和移动>任意间距
方向>z; 间距( -1.25, -0.2, -0.75 ) ?
图8. 复制节点
在要建立桥墩和系梁的位置生成节点。
模型 / 节点 / 分割节点间距
分割>等间距>分割数量(2)
分割的节点号(67, 68) ; (69, 70) 模型 / 节点 / 复制和移动
单选(节点 : 71, 72 )
形式>复制 ; 复制和移动>任意间距
方向>y; 间距( 11.7/2, -11.7 ) ?
前次选择
方向>z; 间距 -0.75, 7@-1 ) ?
图9. 输入桥墩的节点
建立桥墩和系梁
使用建立单元功能建立桥墩和系梁。(参考图7)
模型 / 单元 / 建立单元
单元类型>一般梁/变截面梁
材料>2:30 ; 截面>3:Coping
Beta Angle ( 0 ) ; 交叉分割>节点(开) (图10的○1)
节点连接( 73, 75 )
节点连接( 74, 76 )
材料>2:30 ; 截面>4:Column
Beta Angle ( 0 ) ; 交叉分割>节点(开)
节点连接( 77, 91 )
节点连接( 78, 92 )
①
图10. 建立系梁和桥墩
输入边界条件
输入支座的边界条件
使用 Zoom Window 放大系梁的连接部分，并使用弹性连接功能输入支座的边界条件。
窗口缩放 (放大第一个桥墩的系梁部分)
模型 / 边界条件 / 弹性连接
选择>添加/替换 ; 连接类型>一般类型
SDx (1e11) ; SDy (1e11) ; SDz
(1e11) SRx (0) ; SRy (0) ; SRz (0) 两点 ( 59, 63 )
SDx (1e11) ; SDy (0) ; SDz (1e11) SRx (0) ; SRy (0) ; SRz (0) 两点( 60, 64 )
对齐, 窗口缩放 (放大第二个桥墩的系梁部分)
SDx (1e11) ; SDy (1e11) ; SDz (0) SRx (0) ; SRy (0) ; SRz (0) 两点( 61, 65 )
SDx (1e11) ; SDy (0) ; SDz (0) SRx (0) ; SRy (0) ; SRz (0) 两点( 62, 66 )
弹性连接各方向弹簧的刚度需按单元坐标系输入。自由方向输入为“0”, 固定方向输入为“1e11”以保证其刚性运动。
图11. 只激活连接部分的单元
刚性连接
将在实际位置建立的主梁和支座、支座和桥墩分别使用刚性连接 连接起来。（参考图6）
对齐, 窗口缩放 (放大第一个桥墩的系梁部分)
模型 /边界条件/ 刚性连接
单选
( 节点 : 60 ) 主节点号 ( 20 )
复制刚性连接(开)>方向>x ; 间距 ( 50 ) 类型>刚体 ?
单选(节点 : 59 ) 主节点号( 19 ) ?
单选(节点: 68 ) 主节点号( 64 ) ?
单选(节点: 67 ) 主节点号( 63 ) ?
单选(节点: 77 ) 主节点号( 71 ) ?
已输入的刚性连接可进行复制。
图12. 主梁和支座及桥墩间的刚性连接
输入横向联系梁的梁端刚域
由于建模时所有的单元是以中心轴为准相互连接的，故会有如图15所示的主梁和横向联系梁间由于主梁的梁宽导致的重复部分出现。对此可使用梁端刚域 功能通过输入刚域长度使程序在计算刚度时将该部分的影响排除。
输入梁端刚域长度的方法有整体坐标系和单元坐标系两种类型。若选择整体坐标系类型，则对于所输入的刚域长度不考虑荷载，只针对剩余的单元长度计算刚度和自重。
相反选择单元坐标系的话，只在计算刚度时排除输入的刚域长度，而在计算自重和施加荷载时则将该部分包含在内。（参考在线帮助手册）
这里使用单元坐标系来输入刚域长度。此时由于需在梁单元的i 、j 端输入轴向的刚域长度，故需事先确认梁单元的单元坐标系方向。
左面, 隐藏 (开)
模型 / 边界条件 / 梁端刚域
交叉线选择 (单元 : 横向联系梁)
选择>添加/替换 ; 梁端部刚域长度>类型>单元坐标系 RGDi ( 2.3/2 ) ; RGDj ( 2.3/2 )
①
① j 端 i 端
图13. 输入横向联系梁的刚域长度
输入桥台的边界条件
本例题主梁与桥墩系梁的支座部分使用弹性连接和刚性连接功能来模拟。桥台的边界条件如图14所示。基础则假设其完全固定，故约束所有自由度。
图14. 桥台的约束条件
隐藏 (关)， 标准视图， 全部激活
桥台 45 m
50 m 45 m ①
固定端
使用查询>查询节点 功能(图12的①)可在信息窗口查询相应节点的各种输入情况，并可非常容易地查看两个节点间的距离。
图15. 输入边界条件
输入二期恒载
首先定义二期恒载的静力荷载工况。
荷载/静力荷载工况
名称( DL ) ; 类型>恒荷载
图16. 输入静力荷载工况
假设二期恒载为10kN/m大小的均布荷载，使用梁单元荷载功能输入。
左面
荷载 / 梁单元荷载
窗口选择 ( 单元:主梁，图17的○1)
荷载工况名称>DL ; 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 ( -10) ?
①①
图17. 输入主梁二期恒载
输入质量
由于在进行反应谱分析之前需先进行特征值分析，故输入进行特征值分析所需的结构的质量。
在MIDAS/Civil中输入质量有两种类型。一个是将所建结构模型的自重转换为质量，还有一个是将输入的其它恒荷载（铺装及护栏荷载等）转换
为质量。
对于结构的自重不需另行输入，即可在模型>结构类型对话框中完成转换。而二期荷载一般是以外部荷载(梁单元荷载、楼面荷载、压力荷
载、节点荷载等)的形式输入的，可使用模型>质量>荷载转换为质量功
能来转换。
本例题也使用上述两种方法来输入质量。
首先将所输入的二期荷载（梁单元荷载）转换为质量。
模型 / 质量 / 将荷载转换成质量
质量方向>X, Y, Z
转换的荷载种类>梁单元荷载(开)
重力加速度( 9.806 ); 荷载工况>DL
组合值系数( 1 ); 添加?
图18. 将梁单元荷载转换为质量
下面将单元的自重转换为质量。
模型 / 结构类型
将结构的自重转换为质量
转换到X, Y, Z ?
图19. 将结构的自重自动转换为质量
质量输入结束后，可使用查询>质量统计表格功能确认质量输入得是否正确。表格中荷载转化为质量是指被转换成质量的外部荷载，结构质量指的是被转换的自重。在表格下端的合计（图20的○1）里的数值为被转换的所有质量的合计。
查询 / 质量统计表格
①
图20. 质量统计表格
输入反应谱数据
输入反应谱函数
进行抗震计算，这里使用振型分解反应谱法。输入地震荷载所需的各项参数如下。
基本烈度： 7 场地类别： I 重要性修正系数： 1.0 综合影响系数： 0.20
最大周期：
10秒
如图21，将以上参数输入后就可自动得到公路工程抗震设计规范(JTJ 004-89)的地震影响系数曲线。
荷载 / 反应谱分析数据
/ 反应谱函数 > 添加
设计反应谱 ; 设计反应谱>China(JTJ004-89) 基本烈度>7
场地类别
>
Ⅰ
重要性修正系数>1.0 综合影响系数>0.20 最大周期( 10 ) ?
反应谱函数中输入的最大周期必须包含特征值分析所计算出的最大、最小周期的范围。
图21. 输入反应谱函数
输入反应谱荷载工况
输入反应谱函数后，按桥梁纵向(整体坐标系X 方向)和侧向(整体坐标系Y方向)分别定义反应谱荷载工况。
荷载 / 反应谱函数
/反应谱荷载工况
荷载工况名称 ( X-dir ) ; 函数名称>CH-JTJ004-89 方向>X-Y ; 地震角度 ( 0 ) 放大系数 ( 1 ) 操作>添加
荷载工况名称 ( Y-dir ) ; 函数名称>CH-JTJ004-89 方向>X-Y ; 地震角度 ( 90 ) 放大系数 ( 1 ) ; 操作>添加
地震荷载的方向与X-Y 平面平行，则选择‘X-Y’ 方向。
地震角度是指地震荷载的方向与整体坐标系X 轴的夹角，角度的符号对于Z轴遵循右手法则。
②①
图22. 输入反应谱荷载工况
用MIDAS来做稳定分析的处理方法（笔记整理） 对一个网壳或空间桁架这样的整体结构而言，稳定会涉及三类问题： A.整个结构的稳定性 B.构成结构的单个杆件的稳定性 C.单个杆件里的局部稳定（如其中的板件的稳定）A整个结构的稳定性: 1. 在数学处理上是求特征值问题的特征值屈曲，又叫平衡分叉失稳或者分支点失稳 特征：结构达到某种荷载时，除结构原来的平衡状态存在外，还可能出现第二个平衡态 2：极值点失稳 特征：失稳时，变形迅速增大，而不会出现新的变形形式，即平衡状态不发生质变，结构失稳时相应的荷载称为极限荷载。 3：跳跃失稳，性质和极值点失稳类似，可以归入第二类。B构成结构的单个杆件的稳定性 通过设计的时候可以验算秆件的稳定性，尽管这里面存在一个计算长度的选取问题而显得不完善，但总是安全的。 C 单个杆件里的局部稳定（如其中的板件的稳定） 在MIDAS里面，我想已不能在整体结构的范围内解决了，但是单个秆件的局部稳定可以利用板单元（对于实体现在还没
有办法做屈曲分析）来模拟单个构件，然后分析出整体稳定屈曲系数。和A是同样的道理，这里充分体现了结构即构件，构件即结构的道理 A整个结构的稳定性: 分析方法： 1：线性屈曲分析（对象：桁架，粱，板） 在一定变形状态下的结构的静力平衡方程式可以写成下列形式： (1)：结构的弹性刚度矩阵：结构的几何刚度矩阵：结构的整体位移向量：结构的外力向量 结构的几何刚度矩阵可通过将各个单元的几何刚度矩阵相加而得，各个单元的几何刚度矩阵由以下方法求得。几何刚度矩阵表示结构在变形状态下的刚度变化，与施加的荷载有直接的关系。任意构件受到压力时，刚度有减小的倾向；反之，受到拉力时，刚度有增大的倾向。大家所熟知的欧拉公式，对于一个杆单元，当所受压力超过N=3.1415^2*E*I/L^2时，杆的弯曲刚度就消失了，同样的道理不仅适用单根压杆，也适用与整个框架体系通过特征值分析求得的解有特征值和特征向量，特征值就是临界荷载，特征向量是对应于临界荷载的屈曲模态。临界荷载可以用已知的初始值和临界荷载的乘积计算得到。临界荷载和屈曲模态意味着所输入的临界荷载作用到结构时，结构就发生与屈曲模态相同形态的屈
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）下的反力、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
?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/ 新文件 文件/ 存档(连续梁分析 ) 工具 / 单位体系 长度> m ; 力 > tonf 图 1.2 设定单位体系
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 / 材料 名称( Grade3) 设计类型 > 钢材 规范> GB(S) ; 数据库> Grade3 ? 模型 / 材料和截面特性 / 截面 截面数据 截面号( 1 ) ; 截面形状 > 箱形截面; 用户：如图输入 ; 名称> 400×200×12 ? 选择“数据库”中的任 意材料，材料的基本特 性值（弹性模量、泊松 比、线膨胀系数、容 重）将自动输出。 图 1.3 定义材料图 1.4 定义截面建立节点和单元
为了生成连续梁单元，首先输入节点。 正面, 捕捉点 (关), 捕捉轴线 (关) 捕捉节点 (开), 捕捉单元 (开), 自动对齐 模型 / 节点 / 建立节点 坐标 ( x, y, z ) ( 0, 0, 0 ) 图 1.5 建立节点 参照用户手册的“输 入单元时主要考虑事项”
1.在midas中横向计算问题. 在midas中横向计算时遇到下列几个问题,请教江老师. 1.荷载用"用户定义的车辆荷载",DD,FD,BD均取1.3m,P1,P2为计算值,输入时为何提示最后一项的距离必须为0? 2.同样在桥博中用特列荷栽作用时,计算连续盖梁中中支点的负弯距相差很大.其他位置相差不多. 主要参数:两跨2X7.5m,bXh=1.4X1.2m,P1,P2取100 midas结果支点活载负弯矩-264.99kn.m 桥博结果支点活载负弯矩-430kn.m 通过多次尝试及MIDAS公司的大力支持，现在最终的结果如下： 肯定是加载精度的问题，可以通过将每个梁单元的计算的影响线点数改成6，或者，将梁单元长度改成0.1米，就能保证正好加载到这一点上。由这个精度引起的误差应该可以接受的，如果非要消除，也是有办法的。 2.梁板模拟箱梁问题 腹板用梁单元， 顶底板用板单元，腹板和顶底板间用什么连接，刚性？用这个模型做顶底板验算是否合适？在《铁道标准》杂志的“铁道桥梁设计年会专辑”上有一篇文章，您可以参考一下： 铁四院 康小英 《组合截面计算浅析》 里面讨论组合截面分别用MIDAS施工阶段联合截面与梁+板来实现，最后得出结论是用梁+板的结果是会放大板的内力。可能与您关心的问题有相似的地方。 建议您可以先按您的想法做一个，再验证一下，一定要验证！c 3.midas里面讲质量转换为荷载什么意思！ 是否为“荷载转为质量”？ 在线帮助中这么写： 将输入的荷载(作用于整体坐标系(-)Z方向)的垂直分量转换为质量并作为集中质量数据。 该功能主要用于计算地震分析时所需的重力荷载代表值。 直观的理解就是将已输入的荷载，转成质量数据，不必第二次输入。一般用得比较多的是将二期恒载转成质量。 另外，这里要注意的是，自重不能在这里转换，应该在模型--结构类型中转换。 准确来讲，是算自振频率时（特征值分析）时用的，地震计算时需要各振形，所以间接需要输入质量。
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目录 概要 (3) 设置操作环境........................................................................................................... 错误!未定义书签。定义材料和截面....................................................................................................... 错误!未定义书签。建立结构模型........................................................................................................... 错误!未定义书签。PSC截面钢筋输入 ................................................................................................... 错误!未定义书签。输入荷载 .................................................................................................................. 错误!未定义书签。定义施工阶段. (60) 输入移动荷载数据................................................................................................... 错误!未定义书签。输入支座沉降........................................................................................................... 错误!未定义书签。运行结构分析 .......................................................................................................... 错误!未定义书签。查看分析结果........................................................................................................... 错误!未定义书签。PSC设计................................................................................................................... 错误!未定义书签。
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目录 概要 (3) 设置操作环境................................................................................................................ 错误!未定义书签。定义材料和截面............................................................................................................ 错误!未定义书签。建立结构模型................................................................................................................ 错误!未定义书签。PSC截面钢筋输入......................................................................................................... 错误!未定义书签。输入荷载 ........................................................................................................................ 错误!未定义书签。定义施工阶段. (62) 输入移动荷载数据........................................................................................................ 错误!未定义书签。输入支座沉降................................................................................................................ 错误!未定义书签。运行结构分析................................................................................................................ 错误!未定义书签。查看分析结果................................................................................................................ 错误!未定义书签。PSC设计 ......................................................................................................................... 错误!未定义书签。
横向分析
横向分析
目
录
横向分析 ·················································································································································· 2 概述 ······················································································································································ 2 1、横向建模助手 ································································································································· 2?
一、模型 ··························································································································································· 2 二、荷载 ··························································································································································· 3 三、钢束和钢筋················································································································································ 4?
2、移动荷载横向分析 ························································································································· 5?
一、规范 ··························································································································································· 5 二、车道 ··························································································································································· 6 三、车辆 ··························································································································································· 7 四、移动荷载工况 ············································································································································ 8?
结语 ······················································································································································ 9?
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栈桥分析 北京迈达斯技术有限公司
目 录 栈桥分析 (1) 1、工程概况 (1) 2、定义材料和截面 (2) 定义钢材的材料特性 (2) 定义截面 (2) 3、建模 (4) 建立第一片贝雷片 (4) 建立其余的贝雷片 (8) 建立支撑架 (9) 建立分配梁 (12) 4、添加边界 (17) 添加弹性连接 (17) 添加一般连接 (19) 释放梁端约束 (22) 5、输入荷载 (22)
添加荷载工况 (22) 6、输入移动荷载分析数据 (23) 定义横向联系梁组 (23) 定义移动荷载分析数据 (23) 输入车辆荷载 (24) 移动荷载分析控制 (26) 7、运行结构分析 (27) 8、查看结果 (27) 生成荷载组合 (27) 查看位移 (28) 查看轴力 (29) 利用结果表格查看应力 (30)
栈桥分析 1、工程概况 一座用贝雷片搭建的施工栈桥，跨径15m（5片贝雷片），支承条件为简支，桥面宽6米。设计荷载汽—20，验算荷载挂—50。贝雷片的横向布置为5×90cm，共6片主梁，在贝雷片主梁上布置I20a分配梁，位置作用于贝雷片上弦杆的每个节点处，间距约75cm。如下图所示： 贝雷片参数：材料16Mn；弦杆2I10a槽钢（C 100x48x5.3/8.5，间距8cm），腹杆I8(h=80mm,b=50mm, tf=4.5mm ,tw=6.5mm)。贝雷片的连接为销接。 图1 贝雷片计算图示（单位：mm） 支撑架参数：材料A3钢，截面L63X4。 分配横梁参数：材料A3钢，截面I20a，长度6m。
建模要点：贝雷片主梁用梁单元，销接释放绕梁端y-y轴的旋转自由度；支撑架用桁架单元；分配横梁用梁单元，与贝雷主梁的连接采用节点弹性连接（仅连接平动自由度，旋转自由度不连接）；车道布置一个车道，居中布置。 2、定义材料和截面 定义钢材的材料特性 模型 / 材料和截面特性 / 材料/添加 材料号：1 类型>钢材；规范：JTJ(S) 数据库>16Mn （适用） 材料号：2 类型>钢材；规范：JTJ(S) 数据库>A3 确认 定义截面 注：midas/Civil的截面库中含有丰富的型钢截面，同时还拥有强大的截面自定义功能。 模型 / 材料和截面特性 / 截面/添加 数据库/用户 截面号1； 名称：（弦杆） 截面类型：（双槽钢截面） 选择用户定义，数据库名称（GB-YB）； 截面名称：C 100x48x5.3/8.5 C：（80mm）点击适用
司
目录 概要......................................................... 设置操作环境 ................................................. 定义材料和截面 ............................................... 建立结构模型 ................................................. PSC截面钢筋输入 .............................................. 输入荷载 ..................................................... 定义施工阶段 ................................................. 输入移动荷载数据 ............................................. 输入支座沉降 ................................................. 运行结构分析 ................................................. 查看分析结果 ................................................. PSC设计......................................................
在MIDAS/Gen中如何实现中震设计？ 结构设计学习资料2009-11-29 23:05:09 阅读224 评论0 字号：大中小订阅 转自：https://www.doczj.com/doc/7717966044.html,/s/blog_5e1bf3ef0100fckz.html 中震弹性设计就是在中震时结构的抗震承载力满足弹性设计要求，中震不屈服的设计就是地震作用下的内力按中震进行计算。 中震弹性设计与中震不屈服的设计在MIDAS中的实现 一、中震弹性设计 1、在MIDAS/Gen中定义中震反应谱 主菜单》荷载》反应谱分析数据》反应谱函数：定义中震反应谱，即在定义相应的小震反应谱基础上输入放大系数β即可。 2、定义设计参数时，将抗震等级定为四级，即不考虑地震组合内力调整系数（即强柱弱梁、强剪弱弯调整系数。 3、其它设计参数的定义均同小震设计。 二、中震不屈服设计 1、在MIDAS/Gen中定义中震反应谱。内容同中震弹性设计。 2、定义设计参数时，将抗震等级定为四级，即不考虑地震组合内力调整系数（即强柱弱梁、强剪弱弯调整系数）。内容同中震弹性设计。 3、定义荷载组合时将地震作用分项系数取为1.0。 4、将材料分项系数定义为1.0，即构件承载力验算时取用材料强度的标准植。 5、其它操作均同小震设计。 《抗规》中对中震设计的内容涉及很少，仅在总则中提到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标，但没有给出中震设计的判断标准和设计要求，我国目前的抗震设计是以小震为设计基础的，中震和大震则是通过地震力的调整系数和各种抗震构造措施来保证的，但随着复杂结构、超高超限结构越来越多，对中震的设计要求也越来越多，目前工程界对于结构的中震设计有两种方法，第一种按照中震弹性设计，第二种是按照中震不屈服设计，而这两种设计方法在MIDAS/Gen中都可以实现，具体说明如下： 一、中震弹性设计 结构的抗震承载力满足弹性设计要求，最大地震影响系数α按表1取值，在中震作用下，设计时可不考虑地震组合内力调整系数（即强柱弱梁、强剪弱弯调整系数），但应采用作用分项系数、材料分项系数和抗震承载力调整系数，构件的承载力计算时材料强度采用设计值。 表1地震影响系数（β为相对于小震的放大系数）
反应谱分析 北京迈达斯技术有限公司
目录 简要 (1) 设定操作环境及定义材料和截面 (2) 定义材料 (2) 定义截面 (3) 建立结构模型 (4) 主梁及横向联系梁模型 (4) 输入横向联系梁 (5) 输入桥墩 (5) 刚性连接 (7) 建立桥墩和系梁 (9) 输入边界条件 (10) 输入支座的边界条件 (10) 刚性连接 (11) 输入横向联系梁的梁端刚域 (12) 输入桥台的边界条件 (13) 输入二期恒载 (14) 输入质量 (15) 输入反应谱数据 (17) 输入反应谱函数 (17) 输入反应谱荷载工况 (18) 运行结构分析 (19) 查看结果 (20) 荷载组合 (20) 查看振型形状和频率 (21) 查看桥墩的支座反力 (24)
简要 本例题介绍使用MIDAS/CIVIL的反应谱分析功能来进行抗震设计的方法。 例题模型使用的是简化了的钢箱型桥梁模型，由主梁、横向联系梁和桥墩构成。桥台部分由于刚度很大，不另外建立模型只输入边界条件；基 础部分假设完全固定，也只按边界条件来定义。 下面是桥梁的一些基本数据。 跨 径：45 m + 50 m + 45 m = 140 m 桥 宽：11.4 m 主梁形式：钢箱梁 钢 材：GB(S) Grade3（主梁） 混 凝 土：GB_Civil(RC) 30（桥墩） 图1. 桥梁剖面图[单位： mm]
设定操作环境及定义材料和截面 开新文件（新项目），以‘Response.mcb’为名保存(保存)。 文件 / 新项目t 文件 / 保存( Response ) 将单位体系设定为kN(力), m(长度)。 工具 / 单位体系 长度>m ; 力>kN ? 定义材料 分别输入主梁和桥墩的材料数据。 模型 / 材料和截面特性 / 材料 材料号(1); 类型>S钢材 规范>GB(S); 数据库>Grade3 ? 材料号(2); 类型>混凝土 规范>GB-Civil(RC) ; 数据库>30 ? 图2. 定义材料
midas Civil 技术资料 ----桥梁横向分析 目录 midas Civil 技术资料 1 ----桥梁横向分析 1 1.1横向移动车辆定义参数说明 2 1.1.1车辆荷载 2 1.1.2车道线 2 1.1.3移动荷载工况 3 1.2总结 3 北京迈达斯技术有限公司 桥梁部 2013/04/12
1.1横向移动车辆定义参数说明 1.1.1车辆荷载 车轮荷载(P)：70KN或140KN如果两后轴纵向分 布有重叠时，就需要输入140KN。 分布宽度（b）：沿桥横向，车轮矩形荷载分布面的 宽度（平行板跨方向的分布宽度），b=b1+2h，见JTG D62-04-4.1.3。 纵向宽度(L)：取横向分析模型的梁段宽度，即该梁 段在整体桥梁模型中的长度，通常取1m（也可按需取 值）。 其余设置，按图示填写即可，很好理解，这里不赘 述。 根据规范规定，某个车轮荷载P的有效荷载分 布范围为ab，轮重荷载集度为，这时作用在纵 向宽度为L的横向分析模型的轮重即为：。 1.1.2车道线 根据规范我们知道，车轮荷载垂直于板跨径方向的荷载分布宽度a值是变化的，如下图所示（a 值按JTG D62-04中4.1.3-4.1.5计算）。故，Civil在车道线中提供比例系数(b/a)来调整轮重荷载的效应（内力、位移等）。
1.1.3移动荷载工况 移动工况中，可通过调整比例系数（K）来考虑冲击系数或其他情况的影响。如下图所示。 综上所述，定义车辆荷载、车道线、移动荷载工况需要输入的关键参数都介绍完了，现在我们对他们的具体作用做个总结。 1.2总结 手算时，我们施加在横向模型上的车轮荷载= （这很好理解就是先求有效面积上的均布荷载，再求横向模型分担到的车轮荷载值，从该公式中
2. 桁架分析 概述 通过下面的例题，比较内部1次超静定桁架和内、外部1次超静定桁架两种结构在制作误 差产生的荷载和集中力作用时结构的效应。 页脚内容1
图2.1 分析模型 材料 钢材类型: Grade3 截面 数据: 箱形截面300×300×12 mm 荷载 1. 节点集中荷载: 50 tonf 2. 制作误差: 5 mm 预张力荷载(141.75 tonf) P = K = EA/L x = 2.1 x 107 x 0.0135 / 10 x 0.005 = 141.75 tonf 设定基本环境 打开新文件以‘桁架分析.mgb’为名存档。设定长度单位为‘m’, 力单位为‘tonf’。 文件/ 新文件 文件/ 保存( 桁架分析) 工具/ 单位体系 页脚内容2
长度> m; 力> tonf 图2.2 设定单位体系 页脚内容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 定义材料以及截面 构成桁架结构的材料选择Grade3（中国标准），截面以用户定义的方式输入。 模型/ 特性/ 材料 设计类型> 钢材 规范> GB(S); 数据库> Grade3 模型/ 特性/ 截面 数据库/用户 截面号( 1 ); 形状> 箱形截面; 名称(300x300x12 ); 用户（如图2.4输入数据） 页脚内容4
图2.3 定义材料图2.4 定义截面 页脚内容5
页脚内容6建立节点和单元 首先建立形成下弦构件的节点。 正面 捕捉点 (关) 捕捉轴线 (关) 捕捉节点 (开) 捕捉单元(开) 自动对齐 (开) 模型 / 节点/ 建立节点 坐标系 (x , y, z ) ( 0, 0, 0 ) 图 2.5 建立节点
地震波的选取方法 建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)的5.1.2条文说明中规定，正确选择输入的地震加速度时程曲线，要满足地震动三要素的要求，即频谱特性、有效峰值和持续时间要符合规定。 频谱特性可用地震影响系数曲线表征，依据所处的场地类别和设计地震分组确定。这句话的含义是选择的实际地震波所处场地的设计分组(震中距离、震级大小)和场地类别(场地条件)应与要分析的结构物所处场地的相同，简单的说两者的特征周期Tg值应接近或相同。特征周期Tg值的计算方法见下面公式(1)、(2)、(3)。 加速度有效峰值按建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)中的表5.1.2-2采用。地震波的加速度有效峰值的计算方法见下面公式(1)及下面说明。 持续时间的概念不是指地震波数据中总的时间长度。持时T d的定义可分为两大类，一类是以地震动幅值的绝对值来定义的绝对持时，即指地震地面加速度值大于某值的时间总和，即绝对值｜a(t)｜＞k*g的时间总和，k常取为0.05；另一类为以相对值定义的相对持时，即最先与最后一个k*a max之间的时段长度，k一般取0.3～0.5。不论实际的强震记录还是人工模拟波形，一般持续时间取结构基本周期的5～10倍。 说明: 有效峰值加速度 EPA＝Sa/2.5 （1） 有效峰值速度 EPV＝Sv/2.5 （2） 特征周期 Tg = 2π*EPV/EPA（3） 1978年美国ATC－3规范中将阻尼比为5％的加速度反应谱取周期为0.1-0.5秒之间的值平均为Sa，将阻尼比为5%的速度反应谱取周期为0.5-2秒之间的值平均为Sv(或取1s附近的平均速度反应谱)，上面公式中常数2.5为0.05组尼比加速度反应谱的平均放大系数。 上述方法使用的是将频段固定的方法来求EPA和EPV，1990年的《中国地震烈度区划图》采用了不固定频段的方法分析各条反应谱确定其相应的平台频段。具体做法是：在对数坐标系中同时做出绝对加速度反应谱和拟速度反应谱，找出加速度反应谱平台段的起始周期T0和结束周期T1，然后在拟速度反应谱上选定平台段，其起始周期为T1(即加速度反应谱平台段的结束周期T1)，结束周期为T2，将加速度反应谱在T0至T1之间的谱值求平均得Sa，拟速度反应谱在T1至T2之间的谱值求平均得Sv（注：生成谱的时候一定要用对数谱），加速度反应谱和拟速度反应谱在平台段的放大系数采用2.5，按公式(1)、（2）、（3）求得EPA、EPV、Tg。 在MIDAS程序中提供将地震波转换为绝对加速度反应谱和拟速度反应谱的功能(工具>地震波数据生成器，生成后保存为SGS文件)，用户可利用保存的SGS文件(文本格式文件)根据上面所述方法计算Sv、Sa、Tg＝Sv/Sa。通过Tg值可判断该地震波是否适合当地场地和地震设计分组，然后将抗震规范中表5.1.2-2中的EPA值与Sa相比求出调整系数（即放大系数），将其代入到地震波调整系数中。将地震波转换为绝对加速度反应谱和拟速度反应谱时注意周期范围要到6秒(建筑抗震规范规定)。 建筑抗震设计规范5.1.2条中规定，采用时程分析方法时，应按照场地类别和设计地震分组选用不少于二组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符。所谓“在统计意义上相符”指的是，其平均影响系数曲线与振型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线相比，在各周期点上相差不大于20%。 在MIDAS程序中，可选取两组实际强震记录生成两个SGS文件(调整Sa后的)，然后将一组人
midas分析弯桥的一点经验总结(2007-05-24 21:23:31) 今天看了桥头堡的一个帖子感觉不错可以作为设计弯桥的借鉴。 https://www.doczj.com/doc/7717966044.html,/viewthread.php?tid=5196&extra=page%3D4 关于MIDAS曲线桥双支座的模拟 用MIDAS建立了一个曲线桥的试验模型，模型所采用的材料是有机玻璃。模型分析的目的是根据各种工况下不同支承布置方式的不同来验证曲线梁桥支承布置方式的不同对桥梁内力分布的影响。。。实验基本资料见附图一。 首先我采取的是相关书籍都比较推崇的两端采用抗扭支座，而中间采用点铰支承。 我分别用MIDAS的梁单元以及板单元对该模型进行了模拟。。。 加载工况是在外腹板处加一个F=400N的力 其中，梁单元采取两种方式布置支座 1.截面下偏心，然后用弹性连接的刚性连接截面形心和沿桥横向即Y轴正负方向的两个节点，分别建立两个支左。 2.截面上偏心，先用刚性连接形心节点和其Y轴正负两侧的两个节点，然后用弹性连接中的刚性连接这两个节点和它们沿Z轴负向所对应的支左节点。 板单元则直接在支座相应的节点进行约束即可。 得出的分析结果梁单元的两种支座布置方式所得的支反力结果是相同的，均是曲桥内侧产生支座悬空现象出现拉力。而它们跟板单元的支反力却有很大的差别（最明显的地方是表现在梁两端的抗扭支座的数值上，方向还是大致一样的） 我自己分析结果的差别主要是因为对梁单元进行分析的时候，我所加的集中力进行了力的平移动，也就是把位于腹板处的集中力平移到了箱梁质心处，变为了一个集中力加一个力矩，力矩的值为F*E（腹板中心到截面中心的距离）。但是我们知道曲线桥的实际的扭转中心并不是位于各截面形心的连线处的，所以我认为我的这个作用力的简化有问题。。。 因此板单元所得出的分析结果肯定是相对准确的，可是按理说这个小小的错误也不能导致支座反力会有如此大的差别啊。。。 请大家讨论下MIDAS梁单元双支座的模拟，应该还有更多的错误需要发现，请大家指教一二。。。。 我发现了自己模拟支座时的错误。。。 原来我在用梁单元进行双支座模拟的时候，端部两侧的支座的间距跟用板单元分析的时候不一致，所以这就直接导致了结果的不同。发上我重新修改支座后的反力结果。。。 结果基本吻合，板单元的反力结果还是准确些的。我想梁单元反力的结果还是值得相信的，只是因为曲线桥的扭转中心跟各截面形心的连线是不重合的，而我的梁单元分析的时候却是始终以截面形心进行分析计算的。因此会产生误差。。。不过误差应该在允许范围之内。。。 下图是梁单元修正支座间距后的反力结果。可以跟板单元的反力结果做比较
第六章 “分析”中的常见问题 6.1 为什么稳定分析结果与理论分析结果相差很大？（是否考虑剪切对稳定的影 响） 具体问题 当采用I56b 的工字钢进行稳定计算时，其计算出的结果与材料力学的结果差别较大。计算采用的模型为1米高的一端固接、一端受集中荷载的柱。集中荷载的大小为-10tonf 。理论值为程序计算的1.78倍，为什么？压杆稳定计算公式：() 2 22L EI P cr π= 相关命令 模型〉材料和截面特性〉截面... 问题解答 材料力学给处的压杆稳定理论公式是基于细长杆件而言的，对于截面形式为I56b 型钢来说，1m 高的柱构件显然不能算是细长杆件，相反其截面高度和柱构件长度相差不多，属于深梁结构。因此该理论公式不适合于本模型。 图6.1.1 柱构件模型消隐效果 相关知识 另外对于深梁结构，是否考虑剪切变形对结构的计算结果影响很大，在MIDAS 中默认对所有梁结构考虑剪切变形，如果不想考虑剪切变形，可以在定义截面时不选择“考虑剪切
变形”如图6.1.2所示，或者在定义数值型截面时，将剪切面积Asy和Asz输入为0即可。 图6.1.2 截面定义不考虑剪切变形 6.2为什么定义几何刚度初始荷载对结构的屈曲分析结果没有影响？ 具体问题 在进行拱桥稳定分析时，考虑拱肋轴力对稳定的影响，将拱肋成桥轴力输入到几何刚度初始荷载中，进行稳定分析，发现几何刚度初始荷载对稳定分析结果没有影响，为什么？如果考虑初始内力对结构稳定的影响？ 相关命令 荷载〉初始荷载〉大位移〉几何刚度初始荷载... 荷载〉初始荷载〉小位移〉初始单元内力... 问题解答 MIDAS中的稳定分析属于线性分析，不能与非线性分析同时执行，因此如果考虑结构的初始刚度，需要在初始单元内力中输入结构的初始结构内力。几何刚度初始荷载用于计算非线性时形成结构的初始单元刚度，对线性分析没有影响。 相关知识
目录
前言
书的组成和使用方法 关于本书中使用的符号说明
桥梁设计技术例题
顶推法(ILM)桥梁的施工阶段分析 使用建模助手做悬臂法(FCM)桥梁的施工阶段分析 使用一般方法做悬臂法(FCM)桥梁的施工阶段分析 使用建模助手做移动支架法(MSS)桥梁的施工阶段分析 悬索桥成桥阶段分析以及施工阶段分析 斜拉桥成桥阶段分析以及施工阶段分析
施工阶段水化热分析
前 言
书的组成和使用方法
"高级应用例题"由七个实际设计例题组成. 在实际设计例题中将介绍PSC桥梁的各种施工工法,斜拉桥和悬索桥的分析与设计步 骤,基础混凝土的水化热分析步骤, MIDAS/Civil中土木结构专用的特殊功能的使用 方法等.另外还将介绍如何使用建模助手输入模型的基本数据和特性,从而自动定义 和生成模型数据和施工阶段的方法;并将详细介绍如何根据分析的类型和特性,来确 认分析结果的后处理功能(如悬臂法预拱度控制图表,各施工阶段分析结果图表,主梁 应力图表,预应力损失图表,确认水化热分析结果功能等).用悬臂法和顶推法施工的 桥梁,不仅介绍了用建模助手建模的方法,还介绍了使用一般功能建模的方法. 在实际设计例题中,提供了一些基本数据,用户建模时可以按照提供的数据和步骤输 入模型数据. 在MIDAS/Civil的安装盘里有本书中的例题演示动画文件.用户可以通过动画先了解一 下整个建模步骤,然后再按本书的例题顺序建模,这样可以更容易地掌握程序的使用 方法以及土木工程设计技术.
1
高级应用例题
关于本书中使用的符号说明
在下面例题中,将使用一些简略表示方法说明前后处理的功能. 将使用的功能用主菜单和图标的形式表示,主菜单中没有的功能只用图标菜单表示. 模型 / 节点 /
建立节点
单元号
选择建立节点(倾斜字体). 点击单元号图标. 主菜单中查看菜单里的功能在本书中均只用图标表示.
显示
主菜单中下拉菜单里的上下级菜单用符号'/'表示. 模型 / 节点 /
移动和复制
选择功能弹出对话框后,对话框中各项目的输入及选项用符号'>'表示,最后 选用的功能用粗体字表示. 模型 / 节点 / 距离 > 等间距 选用等间距复制.
移动和复制
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分析理论手册 78第一篇 MIDAS/GTS的分析功能 1. 概要 岩土分析(geotechnical analysis)与一般的结构分析(structural analysis)有较 大差异。一般的结构分析注重荷载的不确定性，所以在分析时会加载各种荷载，然 后对分析结果进行各种组合，最后取各组合中最不利的结果进行设计。岩土分析注 重的是施工阶段和材料本身的不确定性，所以决定岩土的物理状态显得格外重要。 在岩土分析中应尽量使用实体单元模拟围岩的状态，尽量真实地模拟岩土的非线性 特点以及地基应力状态(自应力和构造应力)，并且尽量真实地模拟施工阶段开挖过 程，这样才会得到比较真实的结果。 优秀的岩土分析程序应能真实地模拟现场条件和施工过程，并应为用户提供更多的 材料模型和边界条件，让用户在做岩土分析时有更多的选择。 MIDAS/GTS不仅具有岩土分析所需的基本分析功能，并为用户提供了包含最新分析 理论的强大的分析功能，是岩土和隧道分析与设计的最佳的解决方案之一。 MIDAS/GTS中提供的的分析功能如下： A. 静力分析 (static analysis) (1) 线弹性分析 (linear elastic analysis) (2) 非线性弹性分析 (nonlinear elastic analysis) (3) 弹塑性分析 (elastoplastic analysis) B. 渗流分析 (seepage analysis) (1) 稳定流分析 (steady state analysis) (2) 非稳定流分析 (transient state analysis) C. 应力－渗流耦合分析 (stress-seepage coupled analysis) D. 固结分析 (consolidation analysis) (1) 排水/非排水分析 (drained/undrained analysis) (2) 固结分析 (consolidation analysis)
3. 拱结构分析概述 分析拱高度(H)和长度(L)之比(H:L)分别为1:4、1:5和1:7的拱结构，比较其产生的位移 和内力。 拱肋 吊杆 主梁 图 3.1 分析模型 材料 钢材类型 : 1: Grade3
截面 拱肋 : 箱形 1000 × 1000 × 20 mm 主梁 : 箱形 1000 × 1000 × 20 mm 吊杆 : 工字形截面500 × 200 × 10 /16 mm 荷载 均布荷载 : 10.0 tonf/m 设定基本环境 打开新文件，以‘拱.mgb’为名存档。设定长度单位为‘m’, 力的单位为‘tonf’。 文件 / 新文件 文件 / 保存(拱) 工具 / 单位体系 长度 > m ; 力 > tonf? 图 3.2 设定单位体系 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?
定义材料和截面 定义材料为Grade3，定义各个构件的截面。 吊杆选择数据库中的工字形截面。 模型 / 特性 / 材料 类型>钢材 规范>GB(S) ; 数据库>Grade3 ? 模型 / 特性 / 截面 截面数据 截面号 ( 1 ) ; 名称 ( 肋和梁 ) 截面形状>箱形截面 ; 用户 H ( 1 ) ; B ( 1 ) ; tw ( 0.02 ) ; tf1 ( 0.02 ) ? 截面号( 2 ) ; 截面形状 >工字形截面 ; 数据库>GB-YB 名称 > HN 500×200×10/16 ? 图 3.3 定义材料 图 3.4 定义截面 在截面名称栏里可以 直接输入截面名称或者选择数据库栏里的所需截面。 选择截面后会自动输 入截面的主要数据和刚度数据。点击 键可以查看刚度数 据。