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midas civil 桥梁荷载试验实例精析MIDAS CIVIL桥梁荷载试验实例精析在桥梁工程设计中，桥梁荷载试验是非常重要的一项工作。
荷载试验可以验证和评估设计方案的可行性，并确定结构在实际使用中的性能。
本文将对MIDAS CIVIL软件在桥梁荷载试验中的应用进行实例精析。
一、引言桥梁是连接两个地理位置不同的地方的重要交通设施，荷载试验是评价桥梁结构性能的有效方法之一。
MIDAS CIVIL是一款广泛应用于桥梁工程领域的计算机辅助设计和分析软件，它提供了一系列功能强大的工具，用于模拟桥梁在荷载作用下的响应。
二、荷载试验实例假设某市计划修建一座跨径为50米的混凝土板梁桥，设计荷载是桥梁结构设计的基础，可以通过MIDAS CIVIL软件进行荷载试验模拟。
1. 建立模型在MIDAS CIVIL软件中，首先需要建立桥梁的三维结构模型。
通过软件提供的图形界面，可以方便地绘制出桥梁的几何形状，包括主梁、横梁和支座等关键部位。
2. 施加荷载模型建立完成后，需要选择适当的荷载条件进行模拟。
MIDAS CIVIL软件提供了各类标准荷载，如活载、恒载、温度变化荷载等。
在该实例中，我们选择活载和温度变化荷载作为试验条件。
3. 分析模拟MIDAS CIVIL具备强大的有限元分析能力，可以对桥梁模型进行静力、动力和稳定性分析。
通过模拟施加的荷载作用下，桥梁的应力、位移、挠度等重要参数进行计算和分析。
4. 结果评估模拟分析完成后，MIDAS CIVIL软件可以输出桥梁在不同荷载下的响应结果。
通过对比分析桥梁的设计指标和实际响应参数，可以评估桥梁的结构性能，验证设计方案的合理性。
三、实例分析结果通过MIDAS CIVIL软件进行荷载试验模拟，可以得到桥梁在不同荷载条件下的响应结果。
在该实例中，我们针对活载和温度变化荷载进行了分析。
1. 活载荷载通过荷载试验模拟，得到桥梁在活载荷载作用下的应力分布、位移和挠度等参数。
这些参数可以帮助工程师评估桥梁的承载能力，从而判断设计方案的合理性和安全性。
有限元分析在隧道施工中的应用姓名：学号：手机：邮箱：摘要TBM全断面施工是现阶段特别是地铁隧道施工的重要方式之一，其速度快，成型好，支护及时，得到广泛的应用。
隧道的开挖方式和支护永远是隧道施工的重点话题。
隧道类型分为很多，大体上可以分为山岭隧道，浅埋隧道以及水下隧道。
在条件允许时，TBM都可以用作以上隧道的主要施工方式。
而在城市隧道施工过程中，由于一般城市隧道埋藏较浅，而且上层多有建筑物覆盖，所以施工要求较高，一般选取TBM活着浅埋暗挖法进行施工。
而由于浅埋暗挖法施工工期长，施工难度大，故TBM施工称为首选。
MIDAS gts是专门针对岩土问题，主要是基坑，隧道，边坡和渗流，都能进行有效分析计算的商业有限元软件。
在此选取某市政工程的地铁隧道施工，利用MIDAS GTS进行施工阶段模拟。
关键词：TBM，midas gts,隧道盾构法施工简介TBM（Tunnel Boring Machine）-----全断面隧道掘进机，掘进、支护、出渣等施工工序并行连续作业，是机、电、液、光、气等系统集成的工厂化流水线隧道施工装备，具有掘进速度快、利于环保、综合效益高等优点，可实现传统钻爆法难以实现的复杂地理地貌深埋长隧洞的施工，在中国水利、水电、交通、矿山、市政等隧道工程中应用正在迅猛增长。
软岩TBM适用于软弱性围岩施工的隧道掘进机，是目前城市地铁建设中速度快、质量好、安全性能高的先进技术。
采用盾构机施工的区间隧道，可以做到对土体弱扰动，不影响地面建筑物和交通，减少地上、地下的大量拆迁。
这两种设备的技术开发与应用，在我国地下工程领域具有十分广阔的前景。
TBM施工的优点：（1）快速。
TBM是一种集机、电、液压、传感、信息技术于一体的隧道施工成套设备，可以实现连续掘进，能同时完成破岩、出碴、支护等作业，实现了工厂化施工，掘进速度较快，效率较高。
（2）优质。
TBM采用滚刀进行破岩，避免了爆破作业，成洞周围岩层不会受爆破震动而破坏，洞壁完整光滑，超挖量少。
中南大学2010年1月1。
概要 (1)2. 设置操作环境 (2)3. 定义材料和截面 (3)4. 建立结构模型 (7)5。
非预应力钢筋输入 (10)6。
输入荷载 (30)7. 定义施工阶段 (42)8。
输入移动荷载数据 (48)9. 运行结构分析 (52)10. 查看分析结果 (52)1. 概要本桥为80+2*112+2＊81+41六跨混凝土预应力连续梁桥。
图1。
分析模型桥梁概况及一般截面桥梁形式：六跨混凝土悬臂梁桥梁长度：L = 80+112+112+80+80+41m施工方法：悬臂施工T构部分，满堂支架施工边跨现浇段,边跨合龙时,中跨体系转换为简支单悬臂结构，拆除施工支架，然后施工中跨挂梁,挂梁与中跨主梁铰接,施工桥面铺装，并考虑1000天收缩徐变.预应力布置形式:T构部分配置顶板预应力，边跨配置底板预应力梁桥分析与设计的一般步骤1. 定义材料和截面2. 建立结构模型3. 输入非预应力钢筋4. 输入荷载①.恒荷载②.钢束特性和形状③.钢束预应力荷载5. 定义施工阶段6. 输入移动荷载数据①.选择移动荷载规范②.定义车道③.定义车辆④.移动荷载工况7. 运行结构分析8. 查看分析结果使用的材料❑混凝土主梁采用JTG04（RC)规范的C50混凝土，桥墩采用JTG04(RC）规范的C40混凝土❑钢材采用JTG04(S）规范，在数据库中选Strand1860荷载❑恒荷载自重，在程序中按自重输入,由程序自动计算❑预应力钢束(φ15.2 mm×31)截面面积: Au = 4340 mm2孔道直径: 130 mm钢筋松弛系数（开)，选择JTG04和0.3（低松弛)超张拉（开)预应力钢筋抗拉强度标准值(fpk)：1860N/mm^2预应力钢筋与管道壁的摩擦系数：0.25管道每米局部偏差对摩擦的影响系数：1。
5e—006（1/mm）锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值:开始点：6mm结束点：6mm张拉力：抗拉强度标准值的75%，张拉控制应力1395MPa❑徐变和收缩条件水泥种类系数（Bsc): 5 （5代表普通硅酸盐水泥)28天龄期混凝土立方体抗压强度标准值，即标号强度（fcu，f）：50N/mm^2t5天长期荷载作用时混凝土的材龄：=ot3天混凝土与大气接触时的材龄：=s相对湿度: %RH=70构件理论厚度：程序计算适用规范:中国规范(JTG D62-2004)徐变系数：程序计算混凝土收缩变形率: 程序计算2。
术有限公司目录概要 ........................................................................................................................................................... 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....................................................................................................................................................概要梁格法是目前桥梁结构分析中应用的比较多的在本例题中将介绍采用梁格法建立一般梁桥结构的分析模型的方法、施工阶段分析的步骤、横向刚度的设定以及查看结果的方法和PSC设计的方法。
Basic TutorialsChapter 10. 3D Moving Train Load Time HistoryChapter 10. 3D Moving Train Load Time History | 1三维移动列车荷载案例1.1学习目的列车振动是周期加载现象,这是由于火车车轮间隔性地与铁轨发生震动。
振动周期与铁轨间隔及列车速度有关。
列车振动的特点受到各种因素的影响,如车辆、轨道、支撑结构、地面、地下结构等。
这些因素是交互作用,激发和传播的,是比较复杂的振动现象。
在本教程中,会涉及以下概念: •从二维网格拓展生成三维网格。
•特征值分析。
•生成移动列车荷载。
•分析结果——周围的振动效应和垂直地面沉降。
•分析结果——建立随时间变化曲线Section 1学习目的及概要▶列车动力荷载Chapter 10. 3D Moving Train Load Time HistoryBasic Tutorials2 | Chapter 10. 3D Moving Train Load Time History1.2模型和分析总概述本教程进行动力分析,分析了列车移动荷载通过路堤的时候的振动荷载周围结构的影响和地表响应,火车上行为移动载荷应用于堤防。
分别建立底层、顶层、分层的加固层的路基，最后在最上层加上路面。
Basic TutorialsChapter 10. 3D Moving Train Load Time HistoryChapter 10. 3D Moving Train Load Time History | 3[打开附加开始文件(10 _train_start)]*:分析> 分析工况>设置•设置模型类型,重力方向,初始参数和单元系统。
单位系统可以在建模过程中随时改变甚至在执行分析之后。
输入的参数会自动转换为当下单位系统对应的值。
•本教程是一个三维模型，重力方向是Z 向，使用SI 单位制(kN,m,sec)。
Section 2设置分析条件▶分析设置Chapter 10. 3D Moving Train Load Time HistoryBasic Tutorials4 | Chapter 10. 3D Moving Train Load Time History3.1土体和结构材料的定义对于材料的本构模型,土体选择“摩尔-库仑”，路基选择“弹性”,因为不需要考虑它的非线性。
土体和结构材料定义如下[Unit : kN, m]材料 各向同性 各向同性 各向同性 各向同性 各向同性 各向同性 各向同性 一般弹性系数(E) 1.2E+06 2.0E+04 2.0E+04 1.0E+05 3.0E+04 1.3E+05 2.3E+07 泊松比(v) 0.28 0.28 0.35 0.30 0.35 0.25 0.18 单位重量(r)22 20 18 20 19 19 25 Ko 0.50.5 0.5 0.50.5 0.5 0.5 渗透性容重（饱和） 22 20 18 20 19 19 25 初始孔隙比 排水参数 排水排水 排水 排水 排水 排水排水粘着力 100 20 10 0 15 0 - 摩擦角373028403135-Section 3定义材料及特性▶表.土体材料.▶定义岩土材料 - 一般▶▶定义岩土材料 – 渗透性▶▶▶定义岩土材料 – 非线性Basic TutorialsChapter 10. 3D Moving Train Load Time HistoryChapter 10. 3D Moving Train Load Time History | 53.2属性定义属性代表网格的物理性质,并将在网格生成时分配到网格上。
而定义地面和结构属性,首先定义要使用的材料。
定义材料之后，确定结构类型和截面形状(截面刚度)。
名称 软岩 风化土 淤泥 底层路基 上层路基 加固路基 路面 仅二维 类型 3D 3D 3D 3D 3D3D 3D仅二维 材料 软岩 风化土 淤泥 底层路基 上层路基 加固路基 路面 -“仅二维”是土体或路堤的二维网格，之后会用来拓展为三维模型。
因此不需要截面或材料信息。
▶表。
岩土属性。
Chapter 10. 3D Moving Train Load Time HistoryBasic Tutorials6 | Chapter 10. 3D Moving Train Load Time History本教程的主要目的是学习从二维到三维的网格拓展,定义移动列车荷载,并验证结果。
可以通过打开开始文件，在此文件中基本材料和属性已经预定义了。
4.1几何建模*:主菜单> 导入> DXF 2D(线框)… 导入AutoCAD R13版本的DXF 文件。
• 打开‘10_train.dxf ’. *:几何> 顶点与曲线>交叉分割执行这一步骤开创建线段交叉的节点。
• 选择所有线，单击[确认]。
4.2生成网格*:网格>>控制>>尺寸控制。
可以通过尺寸控制来觉得网格大小，从而得到高质量且网格数量较少的网格划分结果。
• 参考下面图表,选择“边缘B1,B2,D1,D2,E1,E2,G1,G2,K1,K2,N1,N2的路堤。
• 方法选择“分割数量”。
输入“1”。
• 选择预览按钮检查生成的种子。
单击“适用”。
• 请参考下表确定网格种子。
边 方法 分割数量 B1, B2, D1, D2, E1, E2, G1, G2, K1, K2,N1, N2分割数量 1I1, I2, L1, L2 分割数量 3 O1, O2 分割数量 2 A, C 分割数量 6 F, H, J 分割数量 8 M 分割数量 10 P分割数量 12 Q, R 分割数量 2Section 4建模▶表.尺寸控制与分割数量.▶边(A~F)Basic TutorialsChapter 10. 3D Moving Train Load Time HistoryChapter 10. 3D Moving Train Load Time History | 7通过工作目录树>网格控制>尺寸控制,可以看到生成的种子的几何形状。
使用[相同播种线] 基于现有播种信息对其余部分定义网格大小。
*:网格>>网格控制>>相同播种线。
•根据上图,目标对象“边S ”。
• 选择基准线“边P,Q,R ”。
• 选择匹配方法“投影”。
• 选择预览按钮检查生成的种子，单击“适用”。
• 以同样的方式分配播种“T”,“U”。
使用[相同播种线]基于现有播种信息对其余部分定义网格大小。
使用映射网格生成二维网格。
*:网格>>生成>>2D 。
• 选择[映射-区域]选项卡。
• 选择“自动映射边界”。
选择如下图所示每个区域的四边。
• 尺寸输入“5”,属性选择“8：仅二维”。
• 网格组名称输入“路基(2D )”。
•点击【适用】。
▶边(G~R)▶边(Q~U)Chapter 10. 3D Moving Train Load Time HistoryBasic Tutorials8 | Chapter 10. 3D Moving Train Load Time History•以相同的方式,创建区域B~I 的二维网格。
区域 网格命名 A 路面（2D ） B 加固路堤（2D ） C上层路堤（2D ） D, E, F 底层路堤（2D ） G 淤泥(2D) H 风化土(2D) I软岩(2D)IABCFEDGH如果播种值已经分配给一个对象,网格尺寸的输入来生成网格将不会生效。
然而播种值将被作为一个优先选择。
尽管映射网格不是最方便的建模方法,它有生成高质量的网格的优势。
*：网格>>拓展>>延伸。
沿Y 方向将二维网格拓展生成三维网格。
将50米的总长度划分生成为20个网格单元。
• 选择【2D->3D 】选项卡。
• “选择过滤器”设置为“单元(T)”。
选择“软岩(2D )”。
• 软岩的单元是拓展的模板，在下面的步骤中不会再用到了，点击“删除”选项来删除。
• 选择“y ”作为延伸方向• 【延伸信息】设置为“均匀”,“偏移/次数”。
• 输入“2.5”, “偏移/次数”为“20”。
• 属性指定“软岩”。
• 网格命名为“软岩”。
单击“适用”。
• 以相同的方式,创建三维网格“风化土”、“淤泥”、“底层路堤”、“上层路堤”、“加固路基”、“路面”。
▶表。
网格命名。
▶生成二维网格。
Basic Tutorials Chapter 10. 3D Moving Train Load Time History▶创建三维网格Chapter 10. 3D Moving Train Load Time History | 9Chapter 10. 3D Moving Train Load Time HistoryBasic Tutorials10 | Chapter 10. 3D Moving Train Load Time History情形1特征值分析是用来分析结构本身的动态特性。
它也被称为“自由振动分析”。
本教程的阻尼矩阵的确定和在特征值分析得到的第一和第二振型的自然周期将用于时程分析。
5.1设置边界条件*：网格>>单元>>建立• 在[其他]选项卡中,选择“地面曲线弹簧”。
• 选择所有网格。
• 选择弹性边界,“地基反力系数”输入“1”。
• 点击“固定底部条件”选择,网格命名为“弹性边界”。
•单击[确定]。
进行特征值分析,将点的条件定义为弹性边界。
根据铁路设计标准的地面反应系数计算弹簧边界值。
垂直地面反应系数: 3/40()30v v v Bk k -=⋅ 水平地面反应系数: 3/40()30h h hB k k -=⋅在这里,001,,30vo h v v h h k E k B A B A α=⋅⋅= = =Av 和Ah 是垂直和水平方向的横截面。
E0地面弹性模量。
α通常取于1.0。
在GTS NX,可以通过地面曲线弹簧很容易地生成弹性边界。
5.2分析设置*:分析>分析工况>一般类型 • 分析名称为“特征值”。
• 求解类型选择“特征值”。
• 激活所有网格和边界条件。
•单击[确定]。
5.3 进行分析* : 分析> 分析 > 运行•运行分析Section 5设置分析 特征值分析Basic TutorialsChapter 10. 3D Moving Train Load Time HistoryChapter 10. 3D Moving Train Load Time History | 11分析完成后可以开始后处理。
