midas拱桥专题

Midas拱桥模型的建立及虚设梁解释引言：Midas工程模拟软件是一款广泛应用于工程领域的系统分析与设计软件。

在Midas桥梁设计模块中，拱桥模型是常用的一种模型，其建立过程和虚设梁的解释对于理解整个桥梁系统的行为至关重要。

本文将详细介绍Midas拱桥模型的建立过程，并解释虚设梁在这一过程中的作用和意义。

正文：一、Midas拱桥模型的建立过程1. 参数设定：在建立拱桥模型之前，首先需要设定一些参数，包括桥梁的几何形状、材料性质、荷载等。

这些参数的准确设定对于模型的建立和后续的分析至关重要。

2. 建立桥梁轴线：使用Midas软件中的工具，可以通过输入桥梁的几何形状参数来自动生成桥梁轴线。

桥梁轴线是桥梁整体结构的基础，其准确性和合理性直接影响到后续分析的可靠性和准确性。

3. 建立拱模型：根据桥梁轴线的数据，在Midas软件中进行拱模型的建立。

这通常涉及到细分拱桥轴线，确定拱顶高度和拱顶半径等。

拱模型的建立需要仔细考虑桥梁的几何特征和荷载特点，以确保模型的合理性和准确性。

4. 节点定义与连接：在建立拱模型后，需要定义节点并进行连接。

节点是拱模型中的关键要素，用于连接拱顶和拱穿。

在连接过程中，需要考虑节点的位置、角度和连接方式等因素，以确保节点的稳定性和合理性。

5. 施加荷载：在拱桥模型建立完成后，需要为其施加荷载。

Midas软件中提供了丰富的荷载施加工具，可以根据实际情况对桥梁进行施加静载荷、动载荷等。

荷载施加的准确性和合理性对于模型的分析结果至关重要。

二、虚设梁的解释与作用1. 虚设梁的含义：在拱桥模型的建立中，虚设梁是一种替代拱顶和拱穿的虚拟结构。

虚设梁类似于一根完美的刚性杆件，将拱顶与拱穿之间的连接点以及中间的节点连接起来。

2. 虚设梁的作用：a. 减少模型复杂度：通过引入虚设梁，可以简化拱桥模型的几何结构，减少节点数目和单元数目。

b. 提高分析效率：由于虚设梁具有完美的刚性特征，其分析过程更简化，计算效率更高。

Vol.8 No.9 Sep. 2018第8卷 第9期 2018年9月The Journal of New Industrialization新 型 工 业 化基于Midas 的双曲拱桥常见裂缝模拟分析谢栋明*，王浩伟（福建农林大学金山学院，福建 福州 350000）摘要：桥梁作为一种立体的交通方式，在我国交通建设中得到了广泛应用。

然而，随着交通量和使用年限的增加，我国现有的许多桥梁都存在有不同程度的病害，桥梁裂缝成为一种不容忽视的典型病害，甚至有的严重影响到了桥梁的正常使用。

本文通过桥梁的有限元分析软件Midas civil 对桥梁裂缝进行模拟分析，并论证其可行性。

关键词：双曲拱桥；病害；Midas；模拟分析中图分类号: U448.22 文献标志码: A DOI: 10.19335/ki.2095-6649.2018.9.023Simulation Analysis of Common Cracks in DoubleCurved Arch Bridge Based on MidasXIE Dong-ming *, WANG Hao-wei(Jinshan college, Fujian Agriculture And Forestry University, Fuzhou, Fujian 350000)Abstract: As a three-dimensional transportation mode, bridges have been widely applied in China's transportation construction. However, with the increase of traffic volume and service life, many existing bridges in our country have different degrees of disease, bridge cracks become a typical disease can not be ignored, and some seriously affect the normal use of bridges. In this paper, the bridge cracks are simulated and analyzed by the finite element analysis software Midas civil, and its feasibility is demonstrated.Key words: Hyperbolic arch bridge; Disease; Midas; Simulation analysis0 引言桥梁作为道路交通的联系和控制部位，在现代交通中发挥着重要作用。

向各位达人请教，我在计算曲线桥时，当模拟横向支座（大于2个）时，采用弹性连接里面的刚性连接（支座点于主梁连接）。

算出来的支反力。

有时不能让人信服，请问大家都是怎么模拟的？这里我只说说双支座的模拟，3支座以此类推：1.不模拟支座的实际高度时－虚拟刚臂法：在实际支座位置建立两个节点，把这两个节点与对应梁上的节点分别连接，建立两个虚拟单元。

虚拟单元的材料容重设为零，弹性模量建议取值10e5~10e10。

然后对所建立的两个节点进行“一般支承”或“节点弹性支承”约束，其中后者可以模拟实际支座的刚度。

2.模拟支座的实际高度时-弹性连接法：在实际支座位置建立两个节点，节点与主梁建模点进行“刚性连接”，主节点为主梁建模点。

将这两个节点向下复制，距离为支座高度＋梁高（梁截面以顶对齐时），复制生成的点与对应的点用“弹性连接”进行连接，相应的刚度参考支座厂家的产品介绍。

然后对所复制的节点用“一般支承”进行固结，即约束各个方向的转角和位移。

当然如果不用模拟支座的实际刚度时，相应的刚度可取大值，建议取值范围为10e5~10e10。

楼上的概括的很全面，一般单、两个支座时用第一种方法，多支座时就得用第二种方法了。

以下是MIDAS官方的资料，弯桥支座一般这样模拟：i. 单、双支座模拟。

在实际支座位置建立节点，定义该节点的节点局部坐标，保证约束方向与曲梁的切向或径向一致，利用弹性连接（刚性）连接支座节点与主梁节点，然后利用一般支承来定义支座节点的约束条件。

ii. 多支座模拟。

对于多支座的情况利用单、双支座的方法会导致反力结果误差较大。

因弹性连接（刚性）在程序中是一种刚度较大的梁单元，传递荷载时，也会发生微小变形，与平截面假定不符。

此时，应在实际支座的顶、底位置分别建立节点，支座底部节点采用一般支承约束（约束D-ALL），利用弹性连接（一般）来模拟支座（输入支座刚度），支座顶节点和主梁节点通过刚性连接来连接。

个人认为这样与实际情况也不见得相符合，我们以前做过一个单箱三室的箱梁，四个腹板下面分别放支座，采用刚臂连接的方法（主梁（单梁模型）与下方实际位置的四个支座采用弹性连接里面的刚接），结果位于中间的两个支座的反力相比于两边的支座非常的大，约为两侧支座的20倍左右。

MIDAS常见疑难问题21、>动力分析反应谱分析时是要将自重转化为质量的>但稳定分析要不要将自重转化为质量？>稳定分析要用到质量矩阵吗？屈曲分析不需要质量矩阵，所以稳定分析不需要将荷载转化为质量。

前面所述是猜想您的模型中有动力或反应谱分析控制数据而没有删除所致。

2、>我用板单元建了一个单箱四室的连续梁模型。

加自重及二期恒载的时候，是可以从结果－>分析结果表格里得到每个单元每个节点内力值的，但是我把移动荷载和支座沉降的却不能得到，在结果－>内力－>板单元内力里可以看到节点的平均值，但是表格里的值却都是0，不知道为什么？表格里目前提供每延米长的内力，请在表格中查看内力(单位长度)。

另外，因为该功能输出的均为最大值(或最小值)，您不能将他们累加而得截面内力。

由局部方向内力的合力功能获得截面内力时，需要将移动荷载转换为静力荷载。

即先求出不利位置，然后乘以冲击系数后进行加载。

在单箱四室的板单元模型中，由局部方向内力的合力功能获得截面内力时，要注意选取的点应为各端点(上部外挑翼缘端点和底板端点)，注意查看是否选择了所有需要选择的截面。

3、>1 做一座钢管拱桥的稳定分析，为柔性吊杆，用索单元模拟，结果系统提示索单元> 不能用于稳定分析，该怎么模拟好？>2 另外，系统提示移动荷载分析不能与稳定分析同时进行，也就是说我只能手动> 加载汽车车队等活载，如果桥跨大，而车道又多的话，手动加载很费力，不知道有没有方便点的方法？>3 还有，做稳定分析时，要把自重转化到xyz三个方向吗，如果是的话，可以说一下原因吗，别的软件好象没有这一说法的？1.索单元不能做稳定分析，需要将索单元转换为桁架单元。

2.稳定分析是针对某一种荷载工况或荷载组合的，属于静力分析的范畴。

移动荷载是一种动态荷载，荷载的位置是变化的，也就是说每个加载位置的稳定安全系数是不同的。

所以移动荷载的稳定分析只能依靠用户手动决定移动荷载的位置，并针对该位置的荷载做稳定分析。

关于midas分析时需要注意的问题1．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？《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。

2．拱桥的屈曲分析中如何考虑移动荷载做一个下承式拱桥，桥面较宽（近期双向4车道加两个非机动车道，远期为双向6车道），无横向联系，在屈曲分析中怎么考虑移动荷载的影响？需将活载按最不利的加载位置求出来，再作为静力荷载加入。

（MIDAS有一个移动荷载追踪器的功能，上面有一按钮，可直接将最不利荷载存成文本文件，然后，另存为一个项目，导入这个文本文件就有了新的静力工况了，里面的荷载就是最不利的荷载。

值得注意的是：最不利的荷载位置布置后，是没有考虑冲击的。

3.土的模拟基底和挡土墙侧向土用受压弹簧模拟，桩周土用一般弹簧模拟，是否是这样，弹簧的弹性系数应怎么取？计算宽度*土层高*地面至土层平均距离*m可不可以用土的压缩系数乘单元面积（与土的接触面积）按弹簧的物理意义填也可以的。

就是变形单位长度所需的力。

4、在线帮助中关于“方向”和“投影”的说明，但是局部坐标是否指的是每个单元的局部坐标，如果单元在整体坐标中是斜向的，就可以用局部坐标？可以这么理解。

5、“投影”：“沿与荷载作用方向垂直的梁的投影长度作用”？这句话是什么意思？它与“沿梁长方向有什么区别吗？碰到类似这样的说明时，我们可以做一个小例子来理解：同一模型里二根梁，分别按投影与不投影加载，算一下后，看反力的结果就知道了。

原来不投影是按斜长加载的，而投影是按作用方向垂直线所占的长度加载的，举一个例子，一根梁起点是（0，0），终点是（3，4），则梁长为5，如果作用方向为整体坐标系X方向，作用的集度为1KN，则X方向的反力为：选中投影时为4KN，选中不投影时为5KN。

6、“车道”和“车道面”的问题：假如我采用的是梁单元，那么是否说我就一定要采用车道，而不能采用车道面呢？是的7、计算运行以后，向查看车道影响线，但是对话框中的车道/选择项里面没有车道/车道面名称，也就无法选择，是怎么回事啊？车道是作用在梁单元上的，输出的是影响线；车道是作用在板单元上，输出的是影响面。

悬浇拱桥施工索力优化技术1索力优化基本思想优化是指在给定的条件下寻找满足目标要求的最佳的效果。

工程上许多方案都满足业主要求，但本着节约成本或其他的目的，需要选择最优的方案进行设计，这就会涉及到优化问题。

优化设计[9]是将设计条件通过已经设定的变量设定出不等式，把目标函数带入设计过程中的量，通过科学计算导出所需要的目标函数。

随着限定条件的不同，解出的目标函数也不相同，限定条件越多越不容易找到最优的解；实际工程优化问题往往跟改善结构受力、节省工期、人力物力、降低工程造价及工程量有关。

索力优化[10]属于改善结构受力的范畴，利用图1-13所示简单的一次超静定结构可以说明其原理。

图中横梁抗弯刚度EI ，吊杆抗拉刚度E ’A ，横梁满跨均布活载q ，吊杆拉力N 。

主梁弯矩方程为：x N x lx q 2)(21M 2--＝ （1-1）图1-13索力优化模型由变形协调条件计算可知吊杆力N 为：AE h EI l EI ql '/48/384/5N 34+＝ （1-2）为简化分析，令EI/l 3=1，E ’A/h ＝192，式（1-2）变为：2ql N ＝此时，主梁的弯矩如图1-13a 。

为了优化主梁受力，可以根据需要选取一个目标函数，现以主梁弯矩平方和为例加以说明。

优化目标函数：⎰=l dx x M f 02)( （1-3）将(1-1)(1-2)式代入 (1-3)式中，得到使该目标函数最小的驻点为：85qlN ＝ （1-4）此时主梁弯矩如图1-14b 。

a) 优化前 b) 优化后图1-14索力优化前后主梁弯矩 从优化前后的主梁弯矩图可以看出，通过调整吊杆内力，达到了对主梁弯矩的优化，改善了主梁的受力。

上述简单的力学推导过程反映出索力优化的基本思想。

2悬浇拱桥施工索力优化研究现状目前索力优化研究文献很多，绝大部分都是关于斜拉桥施工阶段索力优化和成桥状态索力优化的，悬臂浇筑拱桥的施工索力优化研究还相对较少。

01Midas Civil应用—下承式系杆拱桥1、下承式钢管混凝土系杆拱桥建模及分析(1)基本概况一下承式钢管混凝土系杆拱桥，主桥采用计算跨径为90m的下承钢管混凝土系杆拱桥，矢跨比为1/5，矢高18m,拱轴线为二次抛物线。

主桥全宽12.8m,拱肋横向间距11.4m。

拱肋采用哑铃型钢管混凝土，截面高2.0m，每个钢管外径0.85m，钢管及腹板壁厚14mm，钢管内充C40补偿收缩自密实混凝土;系杆采用等截面箱梁，系杆高2.0m,宽度1.4m;拱肋横向设4道K型风撑，K撑由外径85cm和50cm钢管焊接而成。

端横梁高度为1.68～1.755m；中横梁高度为1.05m～1.125m,桥面双向1.5%横坡，通过横梁高度的变化调整。

行车道板采用27cm厚实心预制板。

每一系杆内布设14束钢绞线，为12φs15.2mm及11φs15.2mm钢绞线，单束锚下控制张拉力分别为2249.9kN、2062.4kN。

每根中横梁内布设4束钢绞线，4束为8φs15.2mm钢绞线；每根端横梁内布设4束钢绞线，每束为8φ s15.2mm钢绞线，每束锚下张拉控制应力为0.72fp=1339.2MPa。

吊杆采用GJ15-9型拱桥专用吊杆，顺桥向间距5.1m,全桥共16对。

计算参数：拱肋采用Q345C钢，钢材容重78.5KN/m3,弹性模量E=2.0×105MPa,泊松比0.3,热膨胀系数1.2×10-5。

横梁、系杆均采用C50混凝土，设计强度fcd=22.4MPa,ftd=1.83MPa，混凝土容重γ=26KN/m3,弹性模量B=3.45×104MPa。

桥面板采用C40混凝土，设计强度fcd=18.4MPa,ftd=1.65MPa，混凝土容重γ=26KN/m3，弹性模量E=3.25×104MPa。

吊杆采用GJ15-9型钢绞线整束挤压拱桥专用吊杆，钢绞线抗拉强度fp=1860MPa,宏观弹性模量E≥1.90×105MPa。

Midas Civil桥梁工程实例精解一、引言Midas Civil是一款专门针对桥梁工程设计和分析的软件，其功能强大、应用广泛。

本文将重点讨论Midas Civil在桥梁工程实例中的应用和精解，以帮助读者更好地了解该软件的工程实践价值。

二、Midas Civil桥梁工程实例分析1. 拱桥设计与分析以某某大型拱桥工程为例，介绍Midas Civil在拱桥设计与分析中的具体应用。

包括结构建模、材料设定、荷载分析、抗震设计等方面。

2. 梁桥设计与分析以某某梁桥工程为例，介绍Midas Civil在梁桥设计与分析中的具体应用。

包括纵横断面设计、施工阶段分析、架设过程模拟等方面。

3. 悬索桥设计与分析以某某悬索桥工程为例，介绍Midas Civil在悬索桥设计与分析中的具体应用。

包括索塔设计、索缆分析、振动稳定性分析等方面。

4. 桥梁监测与维护介绍Midas Civil在桥梁监测与维护方面的应用，如结构健康监测、裂缝分析、加固方案评估等。

三、Midas Civil在桥梁工程中的优势和应用价值1. 强大的建模和分析功能Midas Civil具有强大的建模和分析功能，能够准确模拟各类桥梁结构，在设计和施工阶段提供可靠的分析结果。

2. 多场景下的适用性Midas Civil不仅适用于各类桥梁类型，还可以应用于不同地理、气候条件下的工程实践，具有较强的通用性和灵活性。

3. 创新的工程实践技术Midas Civil在桥梁工程实践中引入了许多创新的技术和方法，如基于BIM的协同设计、结构优化算法等，推动了桥梁工程实践的进步。

4. 提高工程质量和效率通过Midas Civil的应用，桥梁工程的设计质量和施工效率得到了有效提升，有力支撑了工程质量和进度的保障。

四、Midas Civil在桥梁工程中的应用案例1. 桥梁工程A案例介绍Midas Civil在桥梁工程A中的应用情况，包括具体的建模分析过程、工程效果和成果展示等。

midas Civil 培训例题集拱桥专题目录一.拱桥概述 ................................................................................................................................................................................................. - 1 -1.1 按照静力图式拱桥分类 ....................................................................................................................................................................... - 1 -1.2 按照桥面所处空间位置拱桥分类......................................................................................................................................................... - 1 -1.3 主拱圈的截面形式分类 ....................................................................................................................................................................... - 2 -二.midas Civil中的吊杆拱桥分析功能 .......................................................................................................................................................... - 2 -2.1 拉索单元模拟...................................................................................................................................................................................... - 2 -2.2 未知荷载系数法功能........................................................................................................................................................................... - 3 -2.3 索力调整功能...................................................................................................................................................................................... - 4 -三.拱桥实例分析.......................................................................................................................................................................................... - 5 -3.1 系杆拱桥模型概况............................................................................................................................................................................... - 5 -3.2 系杆拱桥成桥分析............................................................................................................................................................................... - 5 -3.3 系杆拱桥施工阶段仿真模拟.............................................................................................................................................................. - 11 -3.4 拱桥的稳定分析 ................................................................................................................................................................................ - 14 -3.5 混凝土拱桥模型模拟与设计关键点................................................................................................................................................... - 14 -一. 拱桥概述拱桥（archbridge）指的是在竖直平面内以拱作为上部结构主要承重构件的桥梁。

一、建模思路1、定义材料和截面按给定材料和截面数据定义相关材料和截面，其中虚设梁为指定车辆移动荷载而设。

对虚设梁的材料和截面可输入任意的足够小的值以使其不致于对分析结果产生影响.2。

建模先利用拱桥建模助手，输入矢高和跨径，生成拱肋。

然后利用扩展线单元，选择“投影”并选中吊杆节点，选择相应材料、截面建立吊杆。

全选复制生成另一拱肋及吊杆单元.扩展线单元生成横系梁及纵梁，桥面系斜撑的建立可先复制后镜像生成。

最后建立拱上斜支撑和横向支撑及虚拟梁。

（其中吊杆单元为桁架单元，其余均为梁单元).建立完成后的模型如图1:图1.全桥模型3.边界条件按照题目所给B1-B4约束条件对模型施加边界约束,支撑构件的两端对单元坐标系y、z 轴为铰接条件，与主梁相连接的横系梁两端对单元坐标系y、z轴为铰接条件。

吊杆与拱肋及主梁选择刚性连接。

边界施加后如图2所示。

图2。

边界条件4。

车辆移动荷载和静力荷载按要求输入人行道荷载和固定荷载，加载方式为梁单元均布加载。

以虚拟梁为参照，进行车辆移动荷载加载。

选择的公路工程技术标准(JTG B01—2003)的荷载，程序默认为公路-I 级荷载。

移动荷载分析控制数据里需输入基频,因此需将自重转换为质量，并将恒载转为质量，求解出基频。

经计算，基频为0.000442。

程序运行结果如图3所示。

（附：可能是程序破解狗有问题，程序得出的基频不正常，太偏小。

）图3.自振周期及频率为求得吊杆初张力，先假设为18根吊杆初张力均为1KN.运行结果后再进行调试.初张力数值表如图4所示。

图4.初张力数据表5.运行分析，查看结果运行后，进行荷载组合.将自重、固定荷载及人行道荷载组合做为恒载状况.分别查看恒载和活载内力图及变形图。

图形结果如图所示.图5.恒载作用下内力图图6。

活载作用下内力图图7.恒载作用下变形图图8。

活载作用下变形图二、吊杆力计算及吊杆优化设计1. 刚性支承连续梁法所谓刚性支承连续法就是求一组恒载张拉力值, 使系梁与吊杆连接处节点在恒载和张拉力的作用下,在成桥状态下的位移为零，并且同时认为系梁内的弯矩为刚性支承连续梁弯矩。

钢管混凝土拱桥计算日志（一）（1）计算以2类稳定分析为主要目的，使用Midas和Ansys进行对比，首先要进行静力计算，最后可能还需要进行抗风和抗震计算。

（2）静力计算：漂浮体系，少支架法架拱肋。

因此设计阶段在Midas和Ansys都不模拟施工阶段联合截面，认为在混凝土和钢管成为整体后，才参与受力。

Midas里第一阶段包括钢管和混凝土拱肋、风撑、端横梁、系杆。

受的力就是自重，系杆初张拉。

第二阶段上横梁、小纵梁，系杆第2次张拉，吊杆张拉，第三阶段上桥面铺装，计算拱肋预拱度、横梁的安装坐标、吊杆的张拉力，修改模型。

最后是移动荷载，计算的目的一个是检算应力和强度，主要目的还是给稳定计算提供基本荷载。

而在Ansys则模型和Midas类似，同样3个施工阶段，共节点的2个单元模拟拱肋，系杆和吊杆张拉用降温的方法。

（3）目前，第一个施工阶段已经完成，Midas和Ansys对比合理，系杆张拉力的确定用支座水平位移为0来控制。

（4） midas的小纵梁弹性支撑修正，并在ansys里修改，确定第2次张拉的张拉力。

验证施工阶段的内力累计、位移累计计算都是正确的（5）加桥面铺装，确定第3次系杆张拉力，调整拱肋预拱度，调整吊杆力；（6）模拟的车辆荷载、确定最大吊杆力和端横梁反力。

（7）稳定、地震计算确定不考虑桥面和吊杆。

钢管混凝土拱桥计算日志（二）今天仔细的看了很多论文，有了一些体会：1、钢管混凝土拱桥计算中的特殊问题（1）铰接桥面系的横向纵向分析，横梁的加载计算方法；（2）拱的预拱度设置和吊杆力计算；（3）3向受压状态下混凝土的徐变变形问题（弹模减少？）；2、稳定分析：（1）吊装过程仿真分析：主要也是2类稳定分析；现在看来少支架状态下，在钢管上加混凝土的稳定系数，很可能是最危险的；（2）跨度小的时候拱的预拱度似乎对稳定影响不大；（3）稳定系数的计算，K=(Pd+a*Ph)/(Pd+Ph)，a是增量系数，分母不考虑非线性。