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midas建模计算（预应力混凝土连续箱梁桥）midas建模计算（预应力混凝土连续箱梁桥）纵向计算模型的建立1.设置操作环境1.1打开新项目，输入文件名称，保存文件1.2在工具-单位体系中将单位体系设置为“m”,“KN”,“kj”和“摄氏”。

2．材料与截面定义2.1 材料定义右键-材料和截面特性-材料。

C50材料定义如下图所示。

需定义四种材料：主梁采用C50混凝土，立柱、盖梁及桥头搭板采用C30混凝土，基桩采用C25混凝土。

预应力钢绞线采用1860级高强低松弛s 15.24钢绞线。

钢绞线定义时，设计类型：钢材；规范：JTG04（S）；数据库：strand 1860,名称：预应力钢筋2.2 截面定义2.2.1 利用SPC（截面特性值计算器）计算截面信息（1）在CAD中x-y平面内，以mm为单位绘制主梁所有的控制截面，以DXF 格式保存文件；绘图时注意每个截面必须是闭合的，不能存在重复的线段，并且对于组成变截面组的线段，其组成线段的个数应保持一致。

（2）在midas工具中打开截面特性计算器（SPC），在Tools-Setting中将单位设置为“KN”和“mm”；（3）从File-Import-Autocad DXF导入DXF截面；（4）从Model-Section-Generate中选择“Type-Plane”；不勾选“Merge Straight Lines”前面的复选框；Name-根据截面所在位置定义不同的截面名称从而生成截面信息；（5）在Property-Calculate Section Property 中设置划分网格的大小和精度，然后计算各截面特性；（6）从File-Export-MIDAS Section File导出截面特性文件，指定文件目录和名字，以备使用。

2.2.2 建立模型截面（1）右键-材料和截面特性-截面-添加-设计截面，选择设计用数值截面。

单击“截面数据”选择“从SPC导入”，选择刚导出的截面特性文件，并输入相应的设计参数。

第一章Midas/Civil建模的一般过程 (1)第一节建立模型 (1)§1-1设定操作环境 (1)§1-2确定结构类型 (3)§1-3定义材料 (3)§1-4定义截面 (4)§1-5输入节点和单元 (5)§1-6输入边界条件 (8)§1-7输入荷载 (9)§1-8运行结构分析 (11)第二节结果查看 (12)§2-1查看反力 (12)§2-2查看变形和位移 (12)§2-3查看内力 (13)§2-4查看应力 (15)§2-5梁单元细部分析（BeamDetailAnalysis） (16)§2-6表格查看结果 (17)第一章Midas/Civil建模的一般过程本章通过对简支梁的建模分析，介绍MIDAS/Civil的基本使用方法和一些基本功能。

包含的主要内容如下:①MIDAS/Civil的构成及运行模式②视图(View Point)和选择(Select)功能③关于进行结构分析和查看结果的一些基本知识(GCS,UCS,ECS等)④建模和分析步骤(输入材料和截面特性、建模、输入边界条件、输入荷载、结构分析、查看结果)第一节建立模型§1-1设定操作环境一、建立新项目(新项目)，命名项目名称，保存(保存)。

二、定义单位体系：kN(力),m(长度),其方法如下:工具>单位体系长度选择‘m’,力(Mass)选择‘kN’点击图1.单位体系编辑窗口三、工具条定制：本例题主要使用工具条图标菜单。

也可使用窗口下端的状态条来转换单位体系。

在主菜单选择工具>用户制定>工具条在工具条选择栏钩选相应的工具条点击图2.工具条定制窗口图3.默认操作界面组成主成分工具条与次成分工具条都集成了许多常用的工具按钮，根据须要可很快地实现切换。

也可以把鼠标移动到任一工具条位置，单击鼠标右键，在右键菜单中完成工具条的定制。

Midas建模建立新项目，命名和保存定义单元系统，自定义相应的工具栏，并确定结构类型。

该模型位于整个坐标系的x-z平面上，即X方向是杆系的长度方向，Z方向是垂直方向。

定义材料和截面向“材料”工具栏添加材料包括规格类型和数据库。

在“节”工具栏中选择适当的节类型。

输入节点和单元格在“材料”工具栏中的“添加材料”中定义材料和截面，包括规格类型和数据库。

在“节”工具栏中选择适当的节类型。

输入节点和单位也可以在x中的工具->位置系统中设置，如下图所示:2。

定义材料和横截面定义材料->特性->材料特征值->材料横截面，因为它是铁路桥，我们的材料规格选择tb05 (RC)-tb10002.3-2。

定义材料和横截面定义材料->特性->材料特征值->材料横截面，因为它是一座铁路桥。

因此，在我们的材料规范中，有许多选择TB05(钢筋混凝土)-TB 10002.3:截面定义的方法。

我们可以在数据库中调用截面(标准型钢)，由用户定义，直接输入截面特征值的数值形式，并将现有截面导入其他模型。

参照附图，对于有坡率的桥墩，可通过将变截面转换成变截面组来实现。

可变横截面的增加:进入添加节、更改节的界面，将相应的单元导入I端和j端；并命名(注意:每个区段的区段号不能相同)。

可变横截面组是可变横截面分配单元。

进入模型窗口，将完成的变量横截面拖动到相应的单位。

可变横截面设置:特征→截面特征值→添加→可变截面→输入i.j .截面数据可变截面组设置:单位→可变截面组→在单位列表中选择需要被赋予可变截面特征的单位，并输入组名(只要你记得清楚，不要重复其他可变截面组的名称，就可以随意输入)3。

建立节点:首先，应当理解，节点是有限元模型的最基本单元，节点不代表任何实际的桥梁结构，而仅用于确定构件的位置。

可以通过捕捉网格网络、输入坐标、复制现有节点、划分现有节点等方法来创建节点。

此外，程序会在复制单元时自动生成构成单元的节点。

题目一：预应力混凝土连续-刚构桥建模一、确定箱梁尺寸确定主梁为单箱三室截面，具体尺寸如下图所示：二、确定施工方法和施工阶段数1.下部结构施工（1）刚性扩大基础施工刚性扩大基础采用明挖的方法进行基坑开挖，开挖工作在枯水期进行，不宜间断。

基坑采用板桩墙支护，并使用表面排水法进行排水作业，采用土石围堰形式进行围堰。

基础圬工浇筑采用无水砌筑法。

（2）桥梁墩台施工桥梁墩台施工采用滑动模板施工方法，一般经历滑模组装、浇筑混凝土提升与收坡、接长顶杆和绑扎钢筋等阶段。

2.上部结构施工上部结构采用悬臂浇筑法，0号块在墩顶托架上立模现场浇筑，节段的悬臂浇筑采用悬臂挂篮法，合龙段施工采用边跨至中跨的顺序合龙，采用现浇的合龙方法。

3.预应力筋的张拉采用后张法张拉预应力筋，在预留孔道内穿入预应力钢筋，支千斤顶，张拉预应力钢筋，锚固预应力筋后进行孔道压浆。

三、数据准备某跨径为20+25+20m预应力混凝土连续箱梁桥，桥梁宽度为20.70m1．设计标准（1)设计荷载设计荷载：按2014规范的公路-I级汽车荷载，人群荷载3kN/m2。

（2)跨径及桥宽标准跨径20+25+20m。

桥面净宽为净[0.25+2.00(人行道)+0.50+15.00(行车道)+0.50+2.00(人行道)+0.25]m。

2.其余参数参照桥梁总体布置如下图：桥梁总体布置图1四、建模过程1.材料定义点击“特性”菜单，选择“材料特性值”选项以打开“材料和截面”窗口，选择“材料”菜单，点击“添加”按钮，定义“材料号”为“1”，名称为“箱梁混凝土C50”，定义“设计类型”为“混凝土”，“规范”为“JTG04（RC ）”,“数据库”选择“C50”，点击“确认”按钮，第一种材料定义成功。

点击“添加”按钮，定义“材料号”为“2”，名称为“墩台混凝土C40”，定义“设计类型”为“混凝土”，“规范”为“JTG04（RC ）”,“数据库”选择“C40”，点击“确认”按钮，第二种材料定义成功。

目录一定义材料 (2)二时间依存材料特性定义 (2)三截面定义 (3)四建立节点 (3)五建立单元 (4)六定义边界条件 (4)七定义自重荷载 (4)八钢束预应力荷载 (4)九温度荷载定义 (6)十移动荷载定义 (6)十一变截面及变截面组的定义 (10)十二质量数据定义 (10)十三 PSC截面钢筋定义 (11)十四节点荷载 (12)十五梁单元荷载定义 (12)十六组的定义 (12)十七支座沉降分析数据和支座强制位移 (14)十八施工阶段联合截面定义 (14)十九截面特性计算器 (15)二十 PSC设计 (15)一定义材料通过演示介绍在程序中材料定义的三种方法。

1、通过调用数据库中已有材料数据定义——示范预应力钢筋材料定义。

2、通过自定义方式来定义——示范混凝土材料定义。

3、通过导入其他模型已经定义好的材料——示范钢材定义。

无论采用何种方式来定义材料，操作顺序都可以按下列步骤来执行：选择设计材料类型（钢材、混凝土、组合材料、自定义）→选择的规范→选择相应规范数据库中材料。

对于自定义材料，需要输入各种控制参数的数据，包括弹性模量、泊松比、线膨胀系数、容重等。

二时间依存材料特性定义我们通常所说的混凝土的收缩徐变特性、混凝土强度随时间变化特性在程序里统称为时间依存材料特性。

定义混凝土时间依存材料特性分三步骤操作：1、定义时间依存特性函数（包括收缩徐变函数，强度发展函数）（图1，图2）；2、将定义的时间依存特性函数与相应的材料连接（图3）；3、修改时间依存材料特性值（构件理论厚度或体积与表面积比）（图4）；定义混凝土时间依存材料特性时注意事项：1）、定义时间依存特性函数时，混凝土的强度要输入混凝土的标号强度；2）、在定义收缩徐变函数时构件理论厚度可以仅输入一个非负数，在建立模型后通过程序自动计算来计算构件的真实理论厚度；3）、混凝土开始收缩时的材龄在收缩徐变函数定义中指定，加载时的混凝土材龄在施工阶段定义中指定（等于单元激活时材龄+荷载施加时间）；4）、修改单元时间依存材料特性值时要对所有考虑收缩徐变特性的混凝土构件修改其构件理论厚度计算值。

目录一定义材料 (2)二时间依存材料特性定义 (2)三截面定义 (3)四建立节点 (3)五建立单元 (4)六定义边界条件 (4)七定义自重荷载 (4)八钢束预应力荷载 (4)九温度荷载定义 (6)十移动荷载定义 (6)十一变截面及变截面组的定义 (10)十二质量数据定义 (10)十三 PSC截面钢筋定义 (11)十四节点荷载 (12)十五梁单元荷载定义 (12)十六组的定义 (12)十七支座沉降分析数据和支座强制位移 (14)十八施工阶段联合截面定义 (14)十九截面特性计算器 (15)二十 PSC设计 (15)一定义材料通过演示介绍在程序中材料定义的三种方法。

1、通过调用数据库中已有材料数据定义——示范预应力钢筋材料定义。

2、通过自定义方式来定义——示范混凝土材料定义。

3、通过导入其他模型已经定义好的材料——示范钢材定义。

无论采用何种方式来定义材料，操作顺序都可以按下列步骤来执行：选择设计材料类型（钢材、混凝土、组合材料、自定义）→选择的规范→选择相应规范数据库中材料。

对于自定义材料，需要输入各种控制参数的数据，包括弹性模量、泊松比、线膨胀系数、容重等。

二时间依存材料特性定义我们通常所说的混凝土的收缩徐变特性、混凝土强度随时间变化特性在程序里统称为时间依存材料特性。

定义混凝土时间依存材料特性分三步骤操作：1、定义时间依存特性函数（包括收缩徐变函数，强度发展函数）（图1，图2）；2、将定义的时间依存特性函数与相应的材料连接（图3）；3、修改时间依存材料特性值（构件理论厚度或体积与表面积比）（图4）；定义混凝土时间依存材料特性时注意事项：1）、定义时间依存特性函数时，混凝土的强度要输入混凝土的标号强度；2）、在定义收缩徐变函数时构件理论厚度可以仅输入一个非负数，在建立模型后通过程序自动计算来计算构件的真实理论厚度；3）、混凝土开始收缩时的材龄在收缩徐变函数定义中指定，加载时的混凝土材龄在施工阶段定义中指定（等于单元激活时材龄+荷载施加时间）；4）、修改单元时间依存材料特性值时要对所有考虑收缩徐变特性的混凝土构件修改其构件理论厚度计算值。

1. 建立一个模型的第一步就是要建立符合你需要的单位体系，一般用KN，M。

2. 定义材料参数：混凝土材料参数，预应力钢筋材料参数。

在首先建立模型的时候，可以直接应用MIDAS 给定的规范数据库中的材料来定义，但是在实际的工程中，要根据实际的情况来设置一些参数，如泊松比、弹性模量、线膨胀系数等。

这个时候要用自定义材料参数来定义。

3. 定义时间依存性材料特性：（我们通常说的混凝土的收缩徐变特性、混凝土强度随时间变化在程序里统称为时间依存材料特性）1) 定义时间依存性特性函数（包括收缩徐变函数，强度发展函数，一般国内的规范里面不考虑强度发展函数）2) 将定义的时间依存特性函数与相应的材料连接起来3) 修改时间依存材料特性值（对于连续刚构桥一般就是指修改构件的理论厚度）4. 截面定义：截面定义有许多种方法，可以采用调用数据库中截面（标准型钢）、用户定义、采用直接输入截面特性值的数值形式、导入其他模型中已有截面。

针对连续刚构桥的截面定义，最好是采用用户定义的方式输入截面参数，当然也可以采用在AutoCAD 画好截面，采用MIDAS 中的截面特性计算器计算出截面的特性值，保存为SEC 文件的形式后，再导入MIDAS 中这种数值形式来定义截面，但是这种树脂形式定义的截面不能向用户输入那样直观的显示截面的三维效果，但是其不影响整个模型的计算结果。

其中截面特性计算器有其相关的文件说明。

连续刚构桥的截面定义一般是先建立PSC 截面后，再建立变截面单元，等到建立好单元长度后，将变截面单元赋给相应的单元。

5. 建立节点：首先要明白节点是有限元模型最基本的单位，节点不代表任何的实际桥梁结构只是用来确定构件的位置。

节点的建立可以采用捕捉栅格网、输入坐标、复制已有节点、分割已有节点等方法来建立新的节点，另外在复制单元的同时程序会自动生成构成单元的节点。

节点建立过程中可能会出现节点号不连续的情况，这是可以通过对选择节点进行重新编号或紧凑节点编号来进行编辑。

目录一定义材料 (2)二时间依存材料特性定义 (2)三截面定义 (3)四建立节点 (3)五建立单元 (4)六定义边界条件 (4)七定义自重荷载 (4)八钢束预应力荷载 (4)九温度荷载定义 (6)十移动荷载定义 (6)十一变截面及变截面组的定义 (10)十二质量数据定义 (10)十三 PSC截面钢筋定义 (11)十四节点荷载 (12)十五梁单元荷载定义 (12)十六组的定义 (12)十七支座沉降分析数据和支座强制位移 (14)十八施工阶段联合截面定义 (14)十九截面特性计算器 (15)二十 PSC设计 (15)一定义材料通过演示介绍在程序中材料定义的三种方法。

1、通过调用数据库中已有材料数据定义——示范预应力钢筋材料定义。

2、通过自定义方式来定义——示范混凝土材料定义。

3、通过导入其他模型已经定义好的材料——示范钢材定义。

无论采用何种方式来定义材料，操作顺序都可以按下列步骤来执行：选择设计材料类型（钢材、混凝土、组合材料、自定义）→选择的规范→选择相应规范数据库中材料。

对于自定义材料，需要输入各种控制参数的数据，包括弹性模量、泊松比、线膨胀系数、容重等。

二时间依存材料特性定义我们通常所说的混凝土的收缩徐变特性、混凝土强度随时间变化特性在程序里统称为时间依存材料特性。

定义混凝土时间依存材料特性分三步骤操作：1、定义时间依存特性函数（包括收缩徐变函数，强度发展函数）（图1，图2）；2、将定义的时间依存特性函数与相应的材料连接（图3）；3、修改时间依存材料特性值（构件理论厚度或体积与表面积比）（图4）；定义混凝土时间依存材料特性时注意事项：1）、定义时间依存特性函数时，混凝土的强度要输入混凝土的标号强度；2）、在定义收缩徐变函数时构件理论厚度可以仅输入一个非负数，在建立模型后通过程序自动计算来计算构件的真实理论厚度；3）、混凝土开始收缩时的材龄在收缩徐变函数定义中指定，加载时的混凝土材龄在施工阶段定义中指定（等于单元激活时材龄+荷载施加时间）；4）、修改单元时间依存材料特性值时要对所有考虑收缩徐变特性的混凝土构件修改其构件理论厚度计算值。

一、模型的建立1.选择材料和截面特性，添加材料并设置属性，在设置虚设梁属性时，规范选择无，将其弹性模量，线性膨胀系数改成无限小。

添加截面并设置属性，在设置虚设梁属性时，在数值栏，将其面积，各轴的惯性矩改成无限小。

2.用建模助手建立一个跨度为57米，高为10米的拱通过单元→复制与移动，在Y轴方向选择10米其他轴间距为0米。

再建立单元将横系梁，斜支撑和横向支撑，水平支撑连好。

依次将各个构件赋予材料与截面属性。

3.添加支撑。

边界条件→一般支撑，先将左下角的支点X,Y,Z方向均固定；沿支点1X轴方向的支点固定Y，Z轴；沿支点1Y轴方向支点固定Y,Z轴；与支点1对角的支点只固定Z轴。

4.添加荷载：首先荷载→静力荷载工况，添加二期荷载，人群荷载，自重，其类型均为用户定义。

然后荷载→连续梁单元荷载，将荷载工程概况改为二期荷载，在数值W栏添加数值-45，先用鼠标选择加载区间；将荷载工况改为人群荷载，数值W栏改为-4.5,选择加载区间；选择自重，添加自重，将Z轴方向数值改为-1。

5.移动荷载分析：菜单→移动荷载分析→移动荷载规范，分别设置车道，车辆，移动荷载工况三项。

车道设置：将桥梁跨度设为10000M，桥梁两头选择虚设梁两端；车辆设置：选择中国城市桥梁荷载；移动荷载设置：选择添加，将上述设置好的车道添加进来。

6.通过模型→结构类型，将结构的自重转换为质量中选择按集中质量法转换→转换到X,Y,Z；模型→质量→将荷载转换成质量，荷载工况选择二期荷载，然后添加确定；分析→特征值分析控制，将振型数量改为10。

7.运行分析，在菜单→结果→周期与振型中查看振型图与频率。

在表格→分析结果表格→梁单元→内力中查看各种荷载作用下的内力数值。

二、计算结果1.、内力数据表表2 人群荷载作用下梁单元内力表3 自重作用下梁单元内力表4 人群荷载(最大)作用下梁单元内力表5 人群荷载(最大)作用下梁单元内力2、振型图图1 第一阶振型图f=1.979557图2 第二阶振型图f=2.615871图3 第三阶振型图f=3.011386图4 第四阶振型图f=3.104501图5 第五阶振型图f=3.579551图6 第六阶振型图f=3.694218图7 第七阶振型图f=5.076248图8 第八阶振型图f=5.735040图9 第九阶振型图f=7.282026图10 第十阶振型图f=8.053044。