MIDAS梁格法建模说课讲解

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。

梁格法是工程力学中常用的一种分析方法，用于计算梁的内力和挠度。

在工程实践中，梁格法被广泛应用于桥梁、建筑物和机械结构等工程项目的设计和分析中。

本文将通过具体的案例分析，探讨梁格法在工程实践中的应用和价值。

一、梁格法的基本原理梁格法是一种基于力学原理的计算方法，其基本原理包括静定性原理和虚位移原理。

静定性原理指出，在结构静定的状态下，结构的所有部分都处于平衡状态，即内力和外力相互抵消。

而虚位移原理则是假设结构发生微小位移后，结构的内部工作做功为零，即结构在平衡状态下满足力与位移的乘积为零。

二、梁格法的基本步骤使用梁格法进行梁的内力和挠度计算主要包括以下步骤：1. 建立梁的受力模型在进行梁的内力和挠度计算前，需要对梁的受力情况进行分析，包括受力的位置、作用力的大小和方向等。

通过建立梁的受力模型，可以清楚地描述梁在受力下的变形和内力分布情况。

2. 划分梁的小段将梁划分为若干个小段，每个小段之间的长度相对较小，可以近似认为是直线段。

通过对梁进行划分，可以简化梁的分析和计算，同时也为后续的计算提供了便利。

3. 建立梁的受力方程针对每个小段，建立其在受力下的平衡方程，包括受力平衡方程和弯矩平衡方程。

通过对小段的受力方程进行建立和求解，可以得到该小段内力的大小和分布情况。

4. 求解梁的挠度根据虚位移原理，可以利用小段内力的大小和分布情况，通过积分的方法求解梁的挠度。

通过对梁的挠度进行求解，可以了解梁在外载荷作用下的变形情况。

5. 综合分析综合考虑各个小段的内力和挠度情况，得出整个梁的内力和挠度分布情况。

三、梁格法的经典算例下面将通过一个具体的案例，展示梁格法在工程实践中的应用和价值。

案例：简支梁的内力和挠度分析考虑一个简支梁，长度为L，受均布载荷q作用。

根据梁格法的基本步骤，进行简支梁的内力和挠度分析。

1. 建立梁的受力模型根据简支梁的受力情况，可以建立梁的受力模型，包括受力位置、作用力大小和方向等。

考虑梁在均布载荷q作用下的受力情况，可以建立梁的受力模型。

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。

1、如何利用板单元建立变截面连续梁（连续刚构）的模型？建立模型后如何输入预应力钢束？使用板单元建立连续刚构(变截面的方法)可简单说明如下：1）首先建立抛物线(变截面下翼缘) ；2）使用单元扩展功能由直线扩展成板单元，扩展时选择投影，投影到上翼缘处。

；3）在上翼缘处建立一直线梁(扩展过渡用)，然后分别向横向中间及外悬挑边缘扩展成板单元；4）使用单元镜像功能横向镜像另一半；5) 为了观察方便，在单元命令中使用修改单元参数功能中的修改单元坐标轴选项，将板单元的单元坐标轴统一起来。

在板单元或实体块单元上加预应力钢束的方法，目前设计人员普遍采用加虚拟桁架单元的方法，即用桁架单元模拟钢束，然后给桁架单元以一定的温降，从而达到加除应力的效果。

温降的幅度要考虑预应力损失后的张力。

这种方法不能真实模拟沿钢束长度方向的预应力损失量，但由于目前很多软件不能提供在板单元或块单元上可以考虑六种预应力损失的钢束，所以目前很多设计人员普遍在采用这种简化分析方法。

MIDAS目前正在开发在板单元和块单元上加可以考虑六种预应力损失的钢束的模块，以满足用户分析与设计的要求。

2、如果梁与梁之间是通过翼板绞接，Midas/Civil应如何建模模拟梁翼板之间的绞接？可以在主梁之间隔一定间距用横向虚拟梁连接，并且将横向虚拟梁的两端的弯矩约束释放。

此类问题关键在于横向虚拟梁的刚度取值。

可参考有关书籍，推荐E.C.Hambly写的"Bridge deck behaviour",该书对梁格法有较为详尽的叙述。

3、如果梁与梁之间是通过翼板绞接，Midas/Civil应如何建模模拟梁翼板之间的绞接？可否自己编辑截面形式可以在定义截面对话框中点击"数值"表单，然后输入您自定义的截面的各种数据。

您也可以在工具>截面特性值计算器中画出您的截面，然后生成一个截面名称，程序会计算出相应截面的特性值。

您也可以从CAD中导入截面(比如单线条的箱型截面，然后在截面特性值计算器中赋予线宽代表板宽)。

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。

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。

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。