迈达斯建模

MIDAS/Civil不仅为用户提供了一般的约束边界，而且为用户提供了弹性支撑单元、只受压单元和只受拉单元等各种非线性边界单元。

在建立与地基直接接触的结构物的边界条件时（如筏式基础或隧道等），面弹性支撑首先计算出板单元或实体单元的有效接触面积和地基反力系数，然后程序将自动计算出等效的弹性支撑刚度。

在建立桥梁模型时，用弹性连接模拟桥梁支座并给出支撑方向的刚度值，程序将自动计算出各支座的反力。

释放板端约束与释放梁端约束一样可以释放单元的约束条件。

局部坐标轴一般用于输入倾斜的边界，这样可以输出局部坐标系方向的支座反力。

有扩幅段的弯桥的倾斜边界示意图
将箱型钢桥梁的主梁和桥墩用刚性连接单元连接成一体
有紧急出口的隧道护壁模型和自动生成的等效Soil Spring示意图。

有关模型建立的基本问题1、关于MIDAS截面面输入的讨论问：请问fem2000兄，为什么只有变截面能导入已定义的PSC截面，必须先定义PSC截面，而其他变截面为什么不能导入（除PSC之外），且手工输入葙梁截面数据似乎太慢了，请问有还有没有其他便捷的输入截面方法，最主要的是解决葙梁截面输入，如桥博的节线输入，坐标输入，我觉得MIDAS的输入法应该不会比其他软件差的（单位新买的正版的MI DAS,小弟在初步学习之中）答：（1）以在EXCEL里面编辑好，在拷贝到截面表格里面哦（2）在添加截面时候，有个导入功能，可以导入原先做过截面数据！如以前有相同或类似的就方便了许多。

不妨试下。

（3）可以充分利用midas的截面特性计算器以及mct文件编辑器，截面的cad图你该有吧？将cad图存成dxf文件，导入截面特性计算器，不过要注意图形文件不能有面域，只能是线，因为他可以进行批量计算，所以你只要将所有截面放到一张图里，然后进行计算，最后导出mct文件，假若说是变截面，可以用mct的命令流将你得到的mct文件进行编辑，然后就可以导入变截面了。

（4）mct命令窗口中对各项mct命令都有提示，只要点插入命令你就能得到那个命令的命令流格式，如果对各项所代表的意义不明白可以参考在线帮助，相对来说，要比ansy s的命令流好学多了，毕竟他有中文帮助。

你从spc导出来的mct文件里面给出的是section里的value格式，你可以参照value 跟tapered之间的差别，将你得到的value 截面1,2拷贝到tapered形式里作为i,j截面，以此类推，然后修改其中的部分不同内容，就会得到了你想要的。

在编辑的时候推荐你用ultraedit编辑器，主要的方便之处是它可以进行行快和列快的转换，至于说怎么能提高编辑的效率，可以慢慢摸索，只要熟练了，看起来麻烦的事也会变得非常简单。

（5）MIDAS变截面输入可以采用变截面组的方式！一个变截面的梁，可以定义变截面组，变截面组里面包括你所需要的变截面单元，此时把变截面组的所有单元设成一种变截面类型，变截面组的i端就是变截面的i端，j端就是变截面的j端！在变截面组里面i端到j端的截面特性是均匀变化的，可以定义成按线形或者多项式变化!变截面组可以再转换成变截面，此时，每个变截面组里的单元都会赋予不同的截面类型，同时，变截面组也会被删除！注意：在截面对话框的“数值表单”中定义的变截面不能使用该功能。

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。

迈达斯桥梁建模01-材料的定义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。

钢材规范混凝土规范图1 材料定义对话框02-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）；图1 收缩徐变函数图2 强度发展函数图3 时间依存材料特性连接图4 时间依存材料特性值修改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。

计算公式中的a代表在空心截面在构件理论厚度计算时，空心部分截面周长对构件与大气接触的周边长度计算的影响系数；5）、当收缩徐变系数不按规范计算取值时，可以通过自定义收缩徐变函数来定义混凝土的收缩徐变特性；6）、如果在施工阶段荷载中定义了施工阶段徐变系数，那么在施工阶段分析中将按施工阶段荷载中定义的徐变系数来计算。

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。

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. (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。

迈达斯civil模拟条形基础建模步骤迈达斯civil建模过程示例1、掌握所需桥梁建模参数资料2、设置操作环境3、定义材料和截面4、建立结构模型发现对应变截面梁段截面变化不连续，所以对变截面梁定义变截面组建立桥墩单元。

5、输入边界条件因为主梁截面的偏心点选择的是中上部，而支座位于主梁的底部，因此需要在主梁的底部建立支座节点，并在支座节点上定义约束内容，将支座节点与主梁节点通过刚性臂进行连接。

为模拟边跨梁底部支架的临时支撑作用，对支架采用只受压弹性连接模拟，支架底部采用固结。

对主梁节点进行复制生成边跨梁段梁底节点。

具体：边跨永久滑动支座一般支承；主梁与该支座弹性连接；墩顶和中墩临时固定均为弹性连接；墩底一般支承（固结）。

6、输入静力荷载荷载工况：自重、预应力、铺装（未考虑温度荷载），使用自重功能输入自重荷载，使用梁单元荷载功能（找到所有材料属性为主梁的单元），输入铺装荷载。

预应力荷载的输入：1）输入钢束特性值，包括先张后张、面积、摩擦系数等。

2）输入钢束形状，坐标以钢束插入点为原点，注意最终位置x，y，z（控制形状）要考虑偏心（加上偏心值）。

3）输入预应力荷载，该步骤也可以在各施工阶段施加荷载。

注浆前的应力按实际截面计算，注浆后的按组合截面计算。

7、输入移动荷载定义车道，其中车道偏心左负右正。

输入车辆荷载及移动荷载工况：“单独”表示程序以多个子荷载工况的包络结果作为移动荷载的计算结果，即将各子荷载工况的计算结果作对比，取最不利结果输出；“组合”表示以多个子荷载工况的相加结果作为移动荷载工况的计算结果，但是此时各子荷载工况必须针对不同的移动荷载类型，例如人群荷载和车道荷载组合，如果是同种移动荷载类型，那么“组合”不起作用，程序默认“单独”起作用，取包络值。

移动荷载分析控制：位移、反力、内力、影响线、冲击系数等控制。

主控数据的确定：考虑普通钢筋对换算截面特性的影响以及普通钢筋在结构验算时的作用。

8、运行结构分析9、分析结果梁单元内力图，跨中发生最大位移时荷载布置形式，恒荷载与活荷载组合效应：将自重、预应力、铺装、移动荷载组合在一起，分项系数均取1，结构的变形和内力结果。

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。

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。

静力荷载
MIDAS/Civil把强制位移作为荷载考虑，并且可以和其它荷载组合。

在使用只受压或只受压等非线性单元时，各荷载组合将自动转换为荷载。

在分割或合并单元时，程序自动将单元的荷载做相应转换。

温度荷载可以加载在整个结构物上，也可以加载在节点上，也可以沿线单元的轴向加载温度梯度荷载。

输入流体压力荷载的示意图
移动荷载
为了分析车辆的移动荷载效应，使用了如下的标准车辆荷载数据库，用户也可以自己定义车辆荷载。

公路桥涵设计通用规范(JTJ 021-89)的汽车荷载、平板挂车和履带车荷载
城市桥梁设计荷载标准(CJJ 77-89)的城-A级、城-B级车辆荷载和车道荷载
铁路桥涵设计基本规范(TB 10002.1-99)的“中-活载”的普通活载、特种活载
从移动荷载数据库选择车辆荷载的方法以及由用户定义车辆荷载的方法。

有关模型建立的基本问题1、关于MIDAS截面面输入的讨论问：请问fem2000兄，为什么只有变截面能导入已定义的PSC截面，必须先定义PSC截面，而其他变截面为什么不能导入（除PSC之外），且手工输入葙梁截面数据似乎太慢了，请问有还有没有其他便捷的输入截面方法，最主要的是解决葙梁截面输入，如桥博的节线输入，坐标输入，我觉得MIDAS的输入法应该不会比其他软件差的（单位新买的正版的MI DAS,小弟在初步学习之中）答：（1）以在EXCEL里面编辑好，在拷贝到截面表格里面哦（2）在添加截面时候，有个导入功能，可以导入原先做过截面数据！如以前有相同或类似的就方便了许多。

不妨试下。

（3）可以充分利用midas的截面特性计算器以及mct文件编辑器，截面的cad图你该有吧？将cad图存成dxf文件，导入截面特性计算器，不过要注意图形文件不能有面域，只能是线，因为他可以进行批量计算，所以你只要将所有截面放到一张图里，然后进行计算，最后导出mct文件，假若说是变截面，可以用mct的命令流将你得到的mct文件进行编辑，然后就可以导入变截面了。

（4）mct命令窗口中对各项mct命令都有提示，只要点插入命令你就能得到那个命令的命令流格式，如果对各项所代表的意义不明白可以参考在线帮助，相对来说，要比ansy s的命令流好学多了，毕竟他有中文帮助。

你从spc导出来的mct文件里面给出的是section里的value格式，你可以参照value 跟tapered之间的差别，将你得到的value 截面1,2拷贝到tapered形式里作为i,j截面，以此类推，然后修改其中的部分不同内容，就会得到了你想要的。

在编辑的时候推荐你用ultraedit编辑器，主要的方便之处是它可以进行行快和列快的转换，至于说怎么能提高编辑的效率，可以慢慢摸索，只要熟练了，看起来麻烦的事也会变得非常简单。

（5）MIDAS变截面输入可以采用变截面组的方式！一个变截面的梁，可以定义变截面组，变截面组里面包括你所需要的变截面单元，此时把变截面组的所有单元设成一种变截面类型，变截面组的i端就是变截面的i端，j端就是变截面的j端！在变截面组里面i端到j端的截面特性是均匀变化的，可以定义成按线形或者多项式变化!变截面组可以再转换成变截面，此时，每个变截面组里的单元都会赋予不同的截面类型，同时，变截面组也会被删除！注意：在截面对话框的“数值表单”中定义的变截面不能使用该功能。

迈达斯桥梁建模基础介绍对于结构工程师来说，掌握一款简单易用的有限元计算软件对于工作效率的提升，是必不可少的。

现在流行的各种通用以及专业有限元软件均具有良好的可视化功能，通过数据以及图形的交互功能，结构工程师可以更好的分析结构的受力情况，从而加深对于结构整体以及局部受力特性的认识。

然而，并非所有的有限元计算软件都具有快捷、简便而人性化的操作界面以及程序语言，笔者曾使用Midas Civil、JQJS、桥梁博士、ANSYS及SAP等有限元程序进行桥梁结构分析，通过对比后发现，Midas Civil在进行线弹性静力分析，尤其是施工阶段分析时，相比其他几种有限元软件更加便捷，而目前全球市场化最好的大型有限元通用软件ANSYS由于其特有的程序化设计语言APDL，在进行高端结构分析时，具有明显优势。

所以，对于刚刚接触有限元程序的桥梁结构工程师来说，笔者推荐选用Midas Civil作为起步软件，它人性化的界面设置以及与Excel良好的互通性将帮助使用者更快的走入有限元程序的大门。

下面将介绍Midas Civil用于桥梁结构分析的基本建模过程。

1 定义材料与截面特性作为有限元计算的第一步工作，笔者习惯首先定义材料特性，迈达斯中提供了国内外常用的各种材料的材料特性，使用者可根据实际情况选择，对于跨径较大的桥梁上部结构来说，一般采用的混凝土为C50，而钢绞线一般选取Strand1860,选取方法如下所示（注意，普通钢筋材料特性无需在此添加）：点击右上角的添加键，弹出如下对话框，选取完成后点击适用键，如下图所示：之后需要定义截面特性，这里需要注意的是，对于需要配置普通钢筋的截面，需采用设计截面，设计截面中提供了多种截面类型供使用者选择，但笔者认为更加便捷的定义方式为使用AutoCAD绘制截面，并另存为dxf格式，而后使用程序提供的截面特性计算器导入dxf格式的截面，并进行截面特性计算，最后将其存为设计用数值截面导入迈达斯主程序中。

迈达斯建模心得体会学习MIDAS的心得土木二班张文博XX141473076Midas的中文名称为迈达斯（Midas），是一款关于结构设计的有限元分析软件，软件主要分为建筑领域，桥梁领域，岩土领域和仿真领域4大类。

Midas FEA是“目前，所有土木专用非线性和细部分析软件只有中文化才有”，其几何建模和网格划分技术采用了在土木领域已经得到广泛应用的前后处理软件Midas FX+的核心技术，同时将MIDAS功能强大的线性，非线性分析内核集成其中，与荷兰TNO DIANA公司技术合作，专为土木领域提供高端的非线性分析及细部分析软件。

MidasFEA具有简洁、直观的用户界面，连初学者都能在短时间内快速领会。

尤其对于工程上较难解决的各类非线性分析，该程序不只是提供一种参数化输入的简便方法，它所设计的全文化程序界面，全文化技术手册和全文化培训例题都能使初学者快速发展成为一名高级分析人员。

星期六Midas选修课程中，我们跟随校外专家一起了解Midas building与Midas gen之基本运算与设计方法。

在此之前，我们只研究过设计软件cad。

看完介绍，相信它是比cad功能更强大、专为工程领域设计的专业软件。

几节课下来，我自己有些心得，现写成权当回顾与小结。

Midas界面设计得挺好，类似office。

初见它，给人以一种很专业、很高档的印象。

由于UI设计的很细致和人性化，不会给人距离感，让人觉得虽然这是一款专业设计软件，但是我操作起来不会觉得枯燥乏味。

Midas使用3d视角，比起使用平面视角cad,Midas绝对便捷得多。

对设计师而言，能够看清建筑物模拟图形大有裨益。

画建筑模型时，cad只能依次画平面图，立面图和剖面图。

但Midas用3d建模，很直观。

而Midas在建模时对每一个细节都设置了相关功能按钮。

针对墙体，柱体，梁体，板体等，该软件均为相应不同模块，在批量操作中不易出现误操作。

给笔者留下较多深刻印象的就是Midas有限元分析功能。

目录栈桥分析 (1)1、工程概况 (1)2、定义材料和截面 (3)定义钢材的材料特性 (3)定义截面 (4)3、建模 (6)建立第一片贝雷片 (6)建立其余的贝雷片 (9)建立支撑架 (10)建立分配梁 (13)4、添加边界 (16)添加弹性连接 (16)添加一般连接 (17)释放梁端约束 (20)5、输入荷载 (21)添加荷载工况 (21)6、输入移动荷载分析数据 (22)定义横向联系梁组 (22)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 (27)查看轴力 (28)利用结果表格查看应力 (29)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。

图表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，销接释放绕梁单元截面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 （确定）定义截面模型/ 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：（双角钢截面）选择用户定义，数据库名称（GB-YB）；截面名称：C 100x48x5.3/8.5 C：（80mm）点击适用截面号2；名称：（腹杆）截面类型：（工字形截面）选择用户定义H：（80mm）B1：（50mm）tw：（6.5mm）tf1：（4.5mm）点击适用截面号3；名称：（支撑架）截面类型：（角钢）数据库：（GB-YB）截面：（L 63x4）点击适用截面号4；名称：（分配梁）截面类型：（工字形截面）数据库：（GB-YB）截面：（I 200x100x7/11.4）偏心：（中上部）↵3、建模建立第一片贝雷片生成上下弦杆模型>节点>建立节点坐标（0，0，0）模型>单元>扩展单元全选扩展类型>节点-线单元单元类型>梁单元；材料>1:16Mn；截面>1：弦杆生成形式>复制和移动复制和移动>任意间距：方向（x）间距（90，4@705，90）mm ↵模型>单元>复制和移动全选形式>复制等间距> dx,dy,dz>（0，0，1400）mm复制次数>（1）↵生成竖杆模型>单元>扩展单元选择节点2扩展类型>节点-线单元单元类型>梁单元；材料>1:16Mn；截面>2：腹杆复制和移动>等间距> dx,dy,dz>（0，0，700）mm复制次数>（2）↵模型>单元>复制和移动选择最新建立的个体形式>复制等间距> dx,dy,dz>（1410，0，0）mm复制次数>（2）↵生成斜杠模型>单元>建立材料>1:16Mn；截面>2：腹杆节点连接：依次连接节点（15，10），（10，16），（16，3），（3，15）（16，12），（12，17），（17，5），（5，16）生成斜杆（如图所示）建立其余的贝雷片模型>单元>复制和移动全选形式>复制等间距> dx,dy,dz>（3000，0，0）mm复制次数>（4）↵（生成1根贝雷片主梁）模型>单元>复制和移动全选形式>复制等间距> dx,dy,dz>（0，900，0）mm复制次数>（5）↵（生成另外5根贝雷片主梁）建立支撑架建立一联支撑架模型>单元>建立单元类型>桁架单元；材料>2:A3；截面>3：支撑架如下图所示，依次连接节点，生成两片主梁间的支撑架模型>单元>复制和移动选择刚才生成的支撑架单元。