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例题3 开口部详细分析开口部详细分析3 例题3. 开口部详细分析概要此例题将介绍利用MIDAS/Gen对开口详细部分的建模分析方法。
此例题的步骤如下：1.简要2.设置基本操作环境3.输入构件材料以及截面数据4.建立结构模型5.输入边界条件6.定义及输入荷载7.运行结构分析8.查看分析结果开口部详细分析4例题3. 开口部详细分析概要本例题介绍的是梁的腹部存在圆形开口部时，为对开口部进行补强设计而进行的建模、分析及查看结果的过程，材料采用Q235基本数据如图(1)所示：(a) 模型概要图1. 具有圆形开口部的梁构件和开口部的详细分析模型梁单元区间梁单元区间板单元详细模型区间50kN/m开口部详细分析5 设置基本操作环境1．设置单位体系1.单位体系为（KN,m）2．设置局部坐标系为了容易输入以及查看结果，使梁的单元坐标系与整体坐标系一致来建立模型。
即，利用 X-Z将梁腹部面设置为 UCS x-y 平面后点击 正面 使得操作画面与 UCS x-y 平面一致。
1.在图标菜单点击 X-Z2.在 坐标 输入栏输入 ‘0, 0, 0’3.在 角度输入栏输入 ‘0’4.点击 键5.在图标菜单点击正面在修改视角标记‘9’后点击键，则可以省略第5 阶段。
开口部详细分析6定义材料和截面1：主菜单选择 模型>材料和截面特性>材料： 添加材料号：1 名称：Q235 规范：GB03(S)图2 定义材料2：主菜单选择 模型>材料和截面特性>厚度：添加：定义厚度（0.010，0.015，0.020，0.040）图3 定义厚度开口部详细分析7 建立结构模型1：主菜单选择 模型>节点>建立为了圆形开口部以及垂直 、水平加劲板的输入，在 UCS x-y 平面输入成为指定开口部的大小和补强位置的基准的9个节点。
由于圆形开口部的补强位置以开口部的中心为基准关于横轴和竖轴对称，故只建立开口部右侧上端的1/4部分的模型后利用对称复制功能可完成剩下的部分。
迈达斯（midas）计算潇湘路连续梁门洞调整后⽀架计算书1概述原《潇湘路（32+48+32）m连续梁施⼯⽅案》中，门洞条形基础中⼼间距为7.5⽶，现根据征迁⼈员反映，为满⾜门洞内机动车辆通⾏需求，需将条形基础中⼼间距调整⾄8.5⽶。
现对门洞结构体系进⾏计算，调整后门洞横断⾯如图1-1所⽰。
图1-1调整后门洞横断⾯图门洞纵断⾯不作改变如图1-2所⽰。
图1-2门洞总断⾯图门洞从上⾄下依次是：I40⼯字钢、双拼I40⼯字钢、Ф426*6钢管（内部灌C20素混凝⼟），各结构构件纵向布置均与原⽅案相同。
2主要材料⼒学性能（1）钢材为Q235钢，其主要⼒学性能取值如下：抗拉、抗压、抗弯强度:[ =125MpaQ235:[σ]=215Mpa, ]（2）混凝⼟采⽤C35混凝⼟，其主要⼒学性能取值如下：弹性模量：E=3.15×104N/mm2。
抗压强度设计值：f c=14.3N/mm2抗拉强度设计值：f t=1.43N/mm2（3）承台主筋采⽤HRB400级螺纹钢筋，其主要⼒学性能如下：抗拉强度设计值：f y=360N/mm2。
（4）箍筋采⽤HPB300级钢筋，其主要⼒学性能如下：抗拉强度设计值：f y=270N/mm23门洞结构计算3.1midas整体建模及荷载施加Midas整体模型如图3.1-1所⽰。
图3.1-1MIDAS整体模型图midas荷载加载横断⾯图如图3.1-2所⽰。
3.1-2荷载加载横断⾯图荷载加载纵断⾯如图3.1-3所⽰。
图3.1-3荷载加载纵断⾯图3.2整体受⼒分析整体模型受⼒分析如图5.2-1~5.2-3所⽰。
图5.2-1门洞整体位移等值线图5.2-2门洞整体组合应⼒云图图5.2-3门洞整体剪应⼒云图由模型分析可得，模型最⼤位移D=3.2mm＜[l/600]=14.1mm,组⼤组合应⼒σ=144.2Mpa＜[σ]=215Mpa，最⼤剪应⼒σ=21.6Mpa＜[σ]=125Mpa 门洞整体强度、刚度均满⾜要求。
北京迈达斯技术有限公司目录概要 (2)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. (59)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。
<图 1-(1)> 生成Plane 截面的过程建立截面的轮廓生成Plane 截面利用网格进行计算※注意事项MIDAS/Civil和Gen数据库中提供的规则截面的抗扭刚度计算方法参见附录一。
对于MIDAS/Civil和Gen数据库中提供的规则截面，利用 MIDAS/Civil、Gen的截面特性计算功能计算截面特性值比SPC更好一些。
MIDAS/Civil和Gen数据库中提供的PSC截面，当用户输入的截面属于薄壁型截面时，应使用本截面特性值中的Line方式重新计算抗扭刚度，然后在截面特性值增减系数中对抗扭刚度进行调整。
对于Plane形式的截面，程序是通过有限元法来近似计算抗扭刚度的。
在抗扭问题里使用的近似求解法有Ritz法(或者Galerkin法)、Trefftz法，所有的近似求解都与实际结果多少有点误差，其特征如下：J Ritz≤J Exact≤J Trefftz像SPC一样利用有限元法近似地计算抗扭刚度时，通常使用Ritz法, 故其计算结果有可能比实际的抗扭刚度小。
用户可通过加大网格划分密度方法来提高结果的精确度。
对于Line形式的截面, 如薄壁截面，线的厚度很薄时几乎可以准确地计算其抗扭刚度。
但是如果是闭合截面（无开口截面），这种计算方式会导致其抗扭刚度的计算结果随着线厚度的增加而变小，所以对于不是薄壁截面的闭合截面应尽量避免使用Line的方式计算截面特性。
在SPC中对薄壁闭合截面，对闭合部分一定要使用model>closed loop>Register指定闭合。
SPC可以在一个窗口里任意的建立很多个截面，并分别进行分析，且可根据名称、位置、截面特性值等可以很方便地对截面进行搜索及排列。
<图2> 将DXF文件中的截面形状导入后，生成截面并进行排列<图3> 输出截面特性对话框里建立的截面可以通过以下文件形式输出。
MIDAS/Civil [Gen]的 MCT [MGT]文件此时无法导出具体的截面形状，而是按MIDAS/Civil [Gen]立一个正方形，其边长为截面有效面积的平方根。
Integrated Solution System for Bridge and Civil Strucutres目录一、剪力-柔性梁格理论1. 纵梁抗弯刚度.......................................................................32.横梁抗弯刚度....................................................................... 43.纵梁、横梁抗弯刚度........................................................... 44.虚拟边构件及横向构件刚度.. (5)三、采用梁格建模助手生成梁格模型二、单梁、梁格模型多支座反力与实体模型结果比较1. 前言.......................................................................................72. 结构概况...............................................................................73. 梁格法建模助手建模过程及功能亮点...............................114. 修改梁格..............................................................................225. 在自重、偏载作用下与FEA 实体模型结果比较. (24)四、结合规范进行PSC 设计1.纵梁抗弯刚度【强制移轴（上部结构中性轴）法】一、剪力-柔性梁格理论a.各纵梁中性轴与上部结构中性轴基本重合b.强制移轴，使各纵梁中性轴与上部结构中性轴基本重合，等效纵梁抗弯刚度2.横向梁格抗弯刚度3.纵梁、横梁抗扭刚度4.虚拟边构件及横向构件刚度此处d’为顶板厚度。
北京迈达斯技术有限公司目录概要 (2)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. (59)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。
北京迈达斯技术有限公司目录概要 (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 (61)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。
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。
本例题中的桥梁模型如图1所示为一三跨的连续梁桥，每跨均为32m。
旗开得胜概要 (2)设置操作环境 (6)定义材料和截面 (7)建立结构模型 (11)PSC截面钢筋输入 (13)输入荷载 (19)定义施工阶段 (33)输入移动荷载数据 (39)输入支座沉降 (43)运行结构分析 (45)查看分析结果 (46)PSC设计 (64)11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。
本例题中的桥梁模型如图1所示为一三跨的连续梁桥，每跨均为32m 。
图1. 简支变连续分析模型1桥梁的基本数据为了说明采用梁格法分析一般梁桥结构的分析的步骤，本例题采用了比较简单的分析模型——预应力T梁，可能与实际桥梁设计的内容有所不同。
本例题的基本参数如下：桥梁形式：三跨连续梁桥桥梁等级：I级桥梁全长：332＝96m桥梁宽度：15m设计车道：3车道图2. T型梁跨中截面图图3. T梁端部截面图1旗开得胜分析与设计步骤预应力混凝土梁桥的分析与设计步骤如下。
1.定义材料和截面特性材料截面定义时间依存性材料(收缩和徐变)时间依存性材料连接2.建立结构模型建立结构模型修改单元依存材料特性3.输入PSC截面钢筋4.输入荷载恒荷载(自重和二期恒载)预应力荷载钢束特性值钢束布置形状钢束预应力荷载温度荷载系统温度节点温度单元温度温度梯度梁截面温度5.定义施工阶段6.输入移动荷载数据1。
旗开得胜概要 (2)设置操作环境 (6)定义材料和截面 (7)建立结构模型 (11)PSC截面钢筋输入 (13)输入荷载 (19)定义施工阶段 (33)输入移动荷载数据 (39)输入支座沉降 (43)运行结构分析 (45)查看分析结果 (46)PSC设计 (64)11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。
本例题中的桥梁模型如图1所示为一三跨的连续梁桥，每跨均为32m 。
图1. 简支变连续分析模型1桥梁的基本数据为了说明采用梁格法分析一般梁桥结构的分析的步骤，本例题采用了比较简单的分析模型——预应力T梁，可能与实际桥梁设计的内容有所不同。
本例题的基本参数如下：桥梁形式：三跨连续梁桥桥梁等级：I级桥梁全长：332＝96m桥梁宽度：15m设计车道：3车道图2. T型梁跨中截面图图3. T梁端部截面图1旗开得胜分析与设计步骤预应力混凝土梁桥的分析与设计步骤如下。
1.定义材料和截面特性材料截面定义时间依存性材料(收缩和徐变)时间依存性材料连接2.建立结构模型建立结构模型修改单元依存材料特性3.输入PSC截面钢筋4.输入荷载恒荷载(自重和二期恒载)预应力荷载钢束特性值钢束布置形状钢束预应力荷载温度荷载系统温度节点温度单元温度温度梯度梁截面温度5.定义施工阶段6.输入移动荷载数据1选择规范定义车道定义车辆移动荷载工况7.支座沉降定义支座沉降组定义支座沉降荷载工况8.运行结构分析9.查看分析结果10.PSC设计PSC设计参数确定PSC设计参数PSC设计材料PSC设计截面位置运行设计查看设计结果1使用材料以及容许应力> 混凝土采用JTG04（RC）规范的C50混凝土>普通钢筋普通钢筋采用HRB335(预应力混凝土结构用普通钢筋中箍筋、主筋和辅筋均采用带肋钢筋既HRB系列)>预应力钢束采用JTG04（S）规范，在数据库中选Strand1860钢束(φ15.2 mm)（规格分别有6束、8束、9束和10束四类）钢束类型为:后张拉钢筋松弛系数(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:0.3管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:0.0066(1/m)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%>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^2长期荷载作用时混凝土的材龄:=t5天o混凝土与大气接触时的材龄:=t3天s相对湿度: %RH=701旗开得胜1大气或养护温度: C °20=T 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: 程序计算荷载静力荷载>自重由程序内部自动计算>二期恒载桥面铺装、护墙荷载、栏杆荷载、灯杆荷载等具体考虑：桥面铺装层：厚度80mm的钢筋混凝土和60mm的沥青混凝土，钢筋混凝土的重力密度为25kN/m3, 沥青混凝土的重力密度为23kN/m3。
第一讲 简支梁模型的计算1.1 工程概况20米跨径的简支梁，横截面如图1-1所示。
图1-1 横截面1.2 迈达斯建模计算的一般步骤 后处理理处前第五步：定义荷载工况第八步：查看结果第七步：分析计算第六步：输入荷载第四步：定义边界条件第三步：定义材料和截面第二步：建立单元第一步：建立结点1.3 具体建模步骤第01步：新建一个文件夹，命名为Model01，用于存储工程文件。
这里，在桌面的“迈达斯”文件夹下新建了它，目录为C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\迈达斯\模型01。
第02步：启动Midas Civil.exe ，程序界面如图1-2所示。
第03步：选择菜单“文件(F)->新项目(N)”新建一个工程，如图1-3所示。
图1-3 新建工程第04步：选择菜单“文件(F)->保存(S)”，选择目录C:\Documents andSettings\Administrator\桌面\迈达斯\模型01，输入工程名“简支梁.mcb”。
如图1-4所示。
图1-4 保存工程第05步：打开工程目录C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\迈达斯\模型01，新建一个excel文件，命名为“结点坐标”。
在excel里面输入结点的x，y，z 坐标值。
如图1-5所示。
图1-5 结点数据第06步：选择树形菜单表格按钮“表格->结构表格->节点”，将excel里面的数据拷贝到节点表格，并“ctrl+s”保存。
如图1-6所示。
图1-6 建立节点第07步：打开工程目录C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\迈达斯\模型01，再新建一个excel文件，命名为“单元”。
在excel里面输入单元结点号。
如图1-6所示。
图1-6 单元节点第08步：选择树形菜单表格按钮“表格->结构表格->单元”，将excel里面的数据拷贝到单元表格的“节点1、节点2”列，并“ctrl+s”保存。
例题3 开口部详细分析开口部详细分析3 例题3. 开口部详细分析概要此例题将介绍利用MIDAS/Gen对开口详细部分的建模分析方法。
此例题的步骤如下：1.简要2.设置基本操作环境3.输入构件材料以及截面数据4.建立结构模型5.输入边界条件6.定义及输入荷载7.运行结构分析8.查看分析结果开口部详细分析4例题3. 开口部详细分析概要本例题介绍的是梁的腹部存在圆形开口部时，为对开口部进行补强设计而进行的建模、分析及查看结果的过程，材料采用Q235基本数据如图(1)所示：(a) 模型概要图1. 具有圆形开口部的梁构件和开口部的详细分析模型梁单元区间梁单元区间板单元详细模型区间50kN/m开口部详细分析5 设置基本操作环境1．设置单位体系1.单位体系为（KN,m）2．设置局部坐标系为了容易输入以及查看结果，使梁的单元坐标系与整体坐标系一致来建立模型。
即，利用 X-Z将梁腹部面设置为 UCS x-y 平面后点击 正面 使得操作画面与 UCS x-y 平面一致。
1.在图标菜单点击 X-Z2.在 坐标 输入栏输入 ‘0, 0, 0’3.在 角度输入栏输入 ‘0’4.点击 键5.在图标菜单点击正面在修改视角标记‘9’后点击键，则可以省略第5 阶段。
开口部详细分析6定义材料和截面1：主菜单选择 模型>材料和截面特性>材料： 添加材料号：1 名称：Q235 规范：GB03(S)图2 定义材料2：主菜单选择 模型>材料和截面特性>厚度：添加：定义厚度（0.010，0.015，0.020，0.040）图3 定义厚度开口部详细分析7 建立结构模型1：主菜单选择 模型>节点>建立为了圆形开口部以及垂直 、水平加劲板的输入，在 UCS x-y 平面输入成为指定开口部的大小和补强位置的基准的9个节点。
由于圆形开口部的补强位置以开口部的中心为基准关于横轴和竖轴对称，故只建立开口部右侧上端的1/4部分的模型后利用对称复制功能可完成剩下的部分。
例题 弹性地基梁分析1例题弹性地基梁分析2 例题. 弹性地基梁分析概要此例题将介绍利用MIDAS/Gen做弹性地基梁性分析的整个过程，以及查看分析结果的方法。
此例题的步骤如下:1.简要2.设定操作环境及定义材料和截面3.利用建模助手建立梁柱框架4.弹性地基模拟5.定义边界条件6.输入梁单元荷载7.定义结构类型8.运行分析9.查看结果例题 弹性地基梁分析31.简要本例题介绍使用MIDAS/Gen 进行弹性地基梁的建模分析。
(该例题数据仅供参考)基本数据如下：¾ 轴网尺寸：见平面图 ¾ 柱： 900x1000，800x1000¾ 梁： 500x1000，400x1000，1000x1000 ¾ 混凝土：C30图1 弹性地基梁分析模型例题弹性地基梁分析42.设定操作环境及定义材料和截面在建立模型之前先设定环境及定义材料和截面1.主菜单选择 文件>新项目2.主菜单选择 文件>保存: 输入文件名并保存3.主菜单选择 工具>单位体系: 长度 m, 力 kN图2. 定义单位体系4.主菜单选择 模型>材料和截面特性>材料：添加：定义C30混凝土材料号：1 名称：C30 规范：GB(RC)混凝土：C30 材料类型：各向同性5.主菜单选择 模型>材料和截面特性>截面：添加：定义梁、柱截面尺寸注：也可以通过程序右下角随时更改单位。
例题 弹性地基梁分析5图3 定义材料图4 定义梁、柱截面例题弹性地基梁分析6 3.用建模助手建立模型1、主菜单选择模型>结构建模助手>框架:输入：添加x坐标，距离8，重复1；距离10，重复2；距离8，重复1；添加z坐标，距离8，重复1；距离6，重复1；编辑： Beta角，0；材料，C30；截面，500x1000；点击；插入：插入点，0，0，0；图5 建立框架例题 弹性地基梁分析72、主菜单选择 模型>单元>修改单元参数分别将梁及柱修改为相应的截面。
