桥梁电算课程讲义
编者：张宇辉
目录
第一章绪论
1.1 课程与职业的关系（重要性）
1.2 课程的特点（难点）
1.3 学习目的
1.4 学习内容
1.5 学习要求
第二章常用桥梁结构分析软件概述
2.1 结构力学计算器SM-SOLVER
2.2 桥梁博士Dr.bridge
2.3 迈达斯Midas Civil
2.4 Ansys
2.5 其它
2.6 工程实例演示
第三章桥梁数值计算分析
3.1 建模
3.2 桥梁荷载介绍
3.3 桥梁计算分析
3.4 桥梁作用效应组合
3.5 桥梁正常使用极限状态验算（自学）
3.6桥梁承载能力极限状态验算（自学）
第四章上机实践
4.1 简支梁桥建模
4.2 拱桥建模加载
4.3 预应力混凝土梁桥施工阶段分析
第一章 绪论
1.1 课程与职业的关系（重要性）
1.2 课程的特点（难点）
1.3 学习目的
1.4 学习内容
1.5 学习要求
1.1 课程与职业的关系（重要性）
1 直接相关：本课程将直接应用于以后的生产实践。（读研、就业）
2 针对性：不同的专业，使用的软件不同，对结构设计的要求不同。
3 广泛性：无论以后从事何种职业，都或多或少都会用到本门课程的相关知识。（科研、设计、施工）
1.2课程的特点（难点）
1 深厚的理论知识
??
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????计算机桥梁力学数学 2 实践性强
只有通过实践解决实际问题，才能学会。
1.3学习目的
掌握桥梁结构分析的基本理论
了解桥梁结构分析的一般流程
初步了解计算分析软件Midas
1.4 学习内容
常用桥梁计算软件概述
Midas 初级功能
桥梁平面杆系模型的建立
掌握桥梁荷载效应
影响线、恒载内力、活载内力计算
荷载效应组合
结构强度验算和正常使用性能验算
参考教材：《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 MIDAS2006使用说明书
1.5 学习要求
独立完成常规桥梁的计算分析
考核要求：理论课成绩=70%随堂测验+30%平时考勤
上机课成绩=70%上机考核+30%平时考勤
第二章常用桥梁结构分析软件概述
2.1 桥梁结构分析的杆系有限单元法
2.2 结构力学计算器SM-SOLVER
2.3 桥梁博士Dr.bridge
2.4 迈达斯Midas Civil
2.5 Ansys
2.6 其它
2.7 工程实例演示
2.1 桥梁结构分析的杆系有限单元法
桥梁结构分析，可分为总体分析和局部分析两大部分。
从总体受力来看，桥梁的特点是长而不宽（长宽比一般大于2，特别是大跨度桥梁），它的受力特性与杆系结构相符，因此用杆系有限元对其总体受力情况作分析就抓住了事物的主要矛盾。对于局部受力问题，如异形块、墩梁塔固结处、拉索或预应力筋锚固点的局部应力等，一般需用板壳、块体有限元等方法进行分析计算。
杆系有限元分析可归纳为如下步骤：首先是“化整为零”，即将结构离散为有限个的梁单元，研究各单元的性质，形成单元刚度矩阵，然后“集零为整”，按照结构的几何条件（包括结点处的变形连续条件和支承条件）及平衡条件，将各个单元集合成原来的结构，形成总体刚度矩阵和总体刚度方程，求解得到结构的位移和内力。
有限元法的求解步骤如表2-1-1所示。
有限元法的分析步骤表2-1-1
有限元法步骤
一、结构离散——将求解区域变成有限元模型
1．用所选单元划分有限元网格，给节点、单元编号
2．选定整体坐标系，测量节点坐标
3．准备好单元几何尺寸、材料常数
二、单元分析——建立单元平衡方程组
1．在典型单元内选定位移函数，并将它表示成节点位移的插值形式
2．用虚功原理或变分法推导单元平衡方程
3．求每个单元的单元刚度矩阵
三、整体分析——形成和求解整体平衡方程组
1．单元组合集成整体刚度矩阵、节点位移列向量和节点载荷列向量，形成整体平衡方程组
2．引入边界条件，求解节点位移
3．后处理计算。根据需要计算变形、应力和反力等
下面我们介绍几种本专业的常用软件。
2.2. 结构力学求解器
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* 把繁琐交给求解器，我们留下创造力！*
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1)．简介
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结构力学求解器（SM Solver for Windows）是一个面向教师、学生以及工程技术人员的计算机辅助分析计算软（课）件，其求解内容包括了二维平面结构（体系）的几何组成、静定、超静定、位移、内力、影响线、自由振动、弹性稳定、极限荷载等经典结构力学课程中所涉及的一系列问题，全部采用精确算法给出精确解答。本软件界面方便友好、内容体系完整、功能完备通用，可供教师拟题、改题、演练，供学生作题、解题、研习，供工程技术人员设计、计算、验算之用，可望在面向21世纪的教学改革中发挥其特有的作用。
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2)．求解功能
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求解功能分为自动求解和智能求解两类。
自动求解功能:
- 平面体系的几何组成分析，对于可变体系可静态或动画显示机构模态；
- 平面静定结构和超静定结构的内力计算和位移计算，并绘制内力图和位移图；- 平面结构的自由振动和弹性稳定分析，计算前若干阶频率和屈曲荷载，
并静态或动画显示各阶振型和失稳模态；
- 平面结构的极限分析，求解极限荷载，并可静态或动画显示单向机构运动模态；
- 平面结构的影响线分析，并绘制影响线图。
智能求解功能:
- 平面体系的几何构造分析：按两刚片或三刚片法则求解，给出求解步骤；
- 平面桁架的截面法：找出使指定杆成为截面单杆的所有截面。
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3)．技术性能
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运行环境:
80486级别以上的PC机，Windows 3.x/95/98/NT，8M内存，2M硬盘空间（专业版求解大问题时需更多的内外存空间）。
版本区别:
目前有两个版本：学生版和专业版。学生版解题规模有如下限制：几何组成、静力分析、影响线、截面法等问题最多40个单元；自由振动、弹性稳定和极限分析最多20个单元。专业版解题规模无此限制，只受机器的内外存空间大小的限制。
2.3 Dr Bridge 桥梁博士
Dr.Bridge系统是一套通用桥梁结构设计施工系统，具有以下特点：
1)系统寄托在Windows工作平台，遵从国际标准的用户界面，充分利用
Windows强大的软件与设备支持性和多任务功能。
2)系统的数据输入全部采用标准界面人机交互输入，并提供了强大的数据自动
生成和编辑功能，以及有效的数据纠错与查错功能，从而使得数据输入这一繁琐的工作得到了大大的简化。
3)系统具有强大的直线桥梁、平面斜、弯和异型桥梁设计与施工计算功能，能
进行各种结构体系的恒载与活载的线性与非线性响应计算，能够实现复杂的截面施工操作，能够有效地模拟施工中采用的临时支架和挂篮设备，能够进行结构上下部共同作用的分析；能够自动计算每根拉索的施工张拉力；能够自动按照规范进行三种承载能力极限状态组合和六种正常使用极限状态组全（包括施工阶段组合V），并根据您的要求进行这九种组合的配筋计算或应力验算和强度验算及抗裂性验算；系统同时附有截面设计计算、活载横向分布系数计算以及基础计算等模块。
4)系统的结构计算安排在后台进行，从而可以随时对项目的主算进程进行干
预，包括项目的启动、停止以及设置项目计算的起始点。
5)完善的输出功能能随时得到各种计算信息和计算结果，系统的数据输出图文
并茂，表格、文字和图形显示将同时展现，并可以根据系统的设定，输出规格化的图形结果。
6)系统提供的打印功能可打印精美的文档，本系统所有的文字和图形结果可以
随时在各种打印机和绘图仪上输出，同时提供了打印预览功能。
7)完善的联机帮助系统，在使用本系统时遇到的各种问题都可以随时查看系统
的帮助文册，从而可以完全脱离使用手册，方便的使用本系统。
8)本系统全部代码采用c++语言，以MFC基类库为基础，采用了面向对象的
设计方法，具有强大的升级潜力。
2.4 Midas Civil
MIDAS/Civil是个通用的空间有限元分析软件，可适用于桥梁结构、地下结构、工业建筑、飞机场、大坝、港口等结构的分析与设计。特别是针对桥梁结构，建筑结构。MIDAS/Civil结合国内的规范与习惯，在建模、分析、后处理、设计等方面提供了很多的便利的功能，目前已为各大公路、铁路部门的设计院所采用。MIDAS/Civil的主要特点如下：
1）提供菜单、表格、文本、导入CAD和部分其他程序文件等灵活多样的建模功能，并尽可能使鼠标在画面上的移动量达到最少，从而使用户的工作效率达到最高。
2）提供刚构桥、板型桥、箱型暗渠、顶推法桥梁、悬臂法桥梁、移动支架/满堂支架法桥梁、悬索桥、斜拉桥的建模助手。
3）提供中国、美国、英国、德国、欧洲、日本、韩国等国家的材料和截面数据库，以及混凝土收缩和徐变规范和移动荷载规范。
4）提供桁架、一般梁/边截面梁、平面应力/平面应变、只受拉/只受压、间隙、钩、索、加劲板轴对称、板（厚板/薄板、面内/面外厚度、正交各向异向）、实体单元（六面体、楔形、四面体）等工程实际时所需的各种有限元模型。
5）提供静力分析（线形静力分析、热应力分析）、动力分析（自由振动分析、反应谱分析、时程分析）、静力弹塑性分析、动力弹塑性分析、动力边界非线形分析、几何非线形分析（P-delta分析、大位移分析）、优化索力、屈曲分析、移动荷载分析（影响线/影响面分析）、支座沉降分析、热传导分析（热传导、热对流、热辐射）、水化热分析（温度应力、管冷）、施工阶段分析、联合截面施工阶段分析等功能。
6）在后处理中，可以根据设计规范自动生成荷载组合，也可以添加和修改荷载组合。
7）可以输出各种反力、位移、内力和应力的图形、表格和文本。提供静力和动力分析的动画文件；提供移动荷载追踪器的功能，可找出指定单元发生最大内力（位移等）时，移动荷载作用的位置；提供局部方向内力的合力功能，可将板单元或实体单元上任意位置的接点力组合成内力。
8）可在进行结构分析后对多种形式的梁、柱截面进行设计和验算。
2.5 Ansys
ANSYS是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件，它是由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS公司开发，从1971年2.0版至今，已有近40年的历史。
Ａnsys是一个功能非常强大的有限元分析软件。与前述几个程序的区别在于，它是完全基于有限元理论设计的大型通用程序。它的基本方法就是有限元分析法。
Ａnsys是一个完整的FEA软件包，适合世界范围各工程领域的工程师使用。可用于：
１）结构分析；
２）热分析；
３）流体分析，包括ＣＦＤ（计算流体动力学）
４）电／静电场分析
５）电磁场分析
Ａnsys 在部分工业领域应用：
１）航空航天
２）汽车工业
３）生物医学
４）桥梁与建筑
５）电子产品
６）重型机械
７）微机电系统
８）运动器械
ANSYS 软件主要包括三个部分：前处理模块、分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模以及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析以及多物理场耦合分析；后处理模块可将计算分析结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等多种图形方式显示出来，也可以将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。软件提供了包括梁单元、桁架单元、弹簧单元、索单元、板单元、块单元以及超单元等多种单元在内的100多种单元类型，可用来模拟工程中的各种结构和材料。
选择ANSYS 用于桥梁结构空间计算分析的重要原因就是ANSYS 具有单元生死的功能。该选项用于桥梁结构分析中就可以模拟桥梁施工过程，单元生的功能相当于架设桥梁构件，单元死的功能相当于拆除桥梁构件。另外，ANSYS 还具有编制程序的功能，这就使得多种桥型方案的设计分析可模拟成为简单而省力的过程，与传统的常规建模方法相比，使用程序建模可以获得快捷、准确而方便的计算方法和计算结果。总之，在目前桥梁空间分析程序不够完善的情况下，用ANSYS 程序作桥梁的结构分析，具有独到的优势。
用Ａnsys 对结构进行计算机模拟，容许对大量假设情况进行快速有效的试验。能有效的减少模型试验。同时，还可以模拟不适合在原型上进行试验的设计。如器官移植、人造脏器等。其突出的经济效果则是：
1）节省费用。
2）节省时间——缩短产品开发周期。
3）创造出更可靠、高品质的设计。
观摩：ANSYS 工程实例分析
2.6 其它桥梁计算程序、软件
SAP 系列（Structural Analysis Program ）
由美国Wilson 教授主持开发，是线弹性（物理εσE =，几何小位移理论）结构有限元静动力分析软件，具备各种单元库，能解决各类结构的内力计算问题。在桥梁工程中，常被用于复杂结构或局部应力分析，如异形桥、斜桥等各种复杂结构。它具备了强大的前后处理功能，能自动生成网络，可以给出结构的变形图和应力等值线图。
公路所，吕建鸣组织开发的GQJS ，其前身为QJX ，目前已经通过ISO 认证，
是国内平面杆系结构分析比较权威的软件；
西南交大的ASCB，对支承的处理相当粗糙，计算精度不高；
BAP系统，同济大学肖汝诚教授开发的桥梁综合系统，在悬索桥、斜拉桥等特大桥上应用较多，
湖南大学与广州市政合作开发的BRCAD系统，非Windows界面，等等。
小结：
Midas Civil、SAP2000、桥梁博士有限元软件，专业性强，对于杆系模型的计算分析有较强的优势，适合宏观计算把握；
ANSYS、NASTRAN、IDEAS有限元软件，综合性强，对于板壳河实体模型的计算分析有较强优势，适合结构的精细计算分析。
2.7 工程实例演示(见PPT)
第三章桥梁数值计算分析
3.1 建模
3.2 桥梁荷载介绍
3.3 桥梁计算分析
3.4 桥梁作用效应组合
3.5 桥梁正常使用极限状态验算（自学）
3.6桥梁承载能力极限状态验算（自学）
3.7 桥梁结构分析的建模方法总结
3.1 建模
1、授课内容：通过基本构件的建模和计算，掌握MIDAS CIVIL的基本操作过程。
2、附上机操作例题(一)——《悬臂梁和简支梁》
学生根据老师讲课的实作示范，参照上机操作例题一：《悬臂梁和简支梁》进行建模实践。
3.学习内容：
用MIDAS CIVIL求解一悬臂梁或简支梁。
具体步骤：1.设定操作的基本环境（重点）
2.输入构件的材料及截面数据（重点）
3.建立悬臂梁模型（重点）
4.输入建筑物的边界条件（重点）
5.输入荷载
6.运行结构分析
7.查看结果
4.本讲的要求：计算分析报告（一）
本讲授课与上机实践结束后，要求同学们掌握MIDASCIVIL的基本操作环境、界面，了解MIDASCIVIL的常用单元类型，强化对于该通用程序的理解和认识。
3.2 桥梁荷载介绍
1、授课内容：掌握如何对有车辆荷载作用的单跨拱桥进行建模、加载。
2.附：上机操作例题（二）——《单跨拱桥》
同学们根据老师讲课的实作示范，参照上机操作资料（二）：《单跨拱桥》进行建模实践。
3.学习内容：
通过对单跨拱桥例题的掌握用MIDAS CIVIL对较复杂构造进行加载、求解和结果分析校核。
具体步骤：1.打开文件并设定操作的基本环境
2.输入构件的材料及截面数据
3.使用节点和单元进行建模
4.输入建筑物的边界条件
5.输入车辆移动荷载和静力荷载（重点）
6.进行结构分析
7.对结果进行校核和分析
3.3 桥梁计算分析
3.4 桥梁作用效应组合
1、授课内容：使用一个简单的两跨连续梁模型来掌握MIDAS/Civil的施工阶段分析功能、钢束预应力荷载的输入方法以及查看分析结果的方法等。主要包括分析预应力混凝土结构时定义钢束特性、钢束形状、输入预应力荷载、定义施工阶段等的方法，以及在分析结果中查看徐变和收缩、钢束预应力等引起的结构的应力和内力变化特性的步骤和方法。
2.附：上机操作例题（三）——《预应力混凝土梁桥》
同学们根据老师讲课的实作示范，参照上机操作例题（三）——《预应力混凝土梁桥》进行建模实践。
3.学习内容：
通过对二跨预应力混凝土梁桥例题的学习，掌握用MIDAS CIVIL的施工阶段分析功能、钢束预应力荷载的输入方法以及查看分析结果的方法等。
具体步骤：1、定义材料和截面
2、建立结构模型
3、输入荷载（重点）
恒荷载
钢束特性和形状
钢束预应力荷载
4、定义施工阶段（重点）
5、输入移动荷载数据
6、运行结构分析
7、查看结果
3.5 桥梁正常使用极限状态验算（自学）
3.6桥梁承载能力极限状态验算（自学）
3.7 桥梁结构分析的建模方法总结
3.7.1 桥梁结构分析的内容和特点
1 桥梁结构分析的主要内容
2 桥梁结构分析的特点
3.7.2 桥梁结构分析的建模方法
1 结构离散化的基本原则
2 局部构造的模拟方法
3.7.1、桥梁结构分析的内容和特点
1、桥梁结构分析的主要内容
桥梁结构分析的基本内容可概括如下：
（1）桥梁一般是分阶段逐步施工完成的，结构的最终受力状态往往与施工过程有着很大的关系，因而结构分析必须能够准确地模拟施工过程，并且能够自动累加各阶段的内力和位移等。施工阶段内应考虑的因素主要有：
①结构自重；
②施工临时荷载，如挂篮重量等；
③预加应力；
④混凝土收缩和徐变；
⑤温度变化；
⑥静风的作用；
⑦结构体系转换；
⑧斜拉索或系杆等的初始张力；
⑨合龙口的预顶力等。
（2）计算成桥后在二期恒载、支座不均匀沉降、混凝土长期徐变效应、温度变化等作用下的内力和位移；
（3）计算各种活载引起的内力和位移，包括影响线或影响面的计算以及对它们进行加载等；
（4）计算各种偶然荷载（如地震、船舶撞击力）等引起的内力和位移；
（5）按规范对上述各种荷载引起的内力和位移进行组合，得出最不利的组合情况；
（6）按规范进行强度、刚度、抗裂性和稳定性验算。
2 桥梁结构分析的特点
（1）、逐阶段形成结构体系
桥梁结构在不同的施工阶段，结构布置、边界条件、荷载条件均在发生变化。例如，当采用悬臂浇筑法施工连续梁桥时，结构是逐段浇筑混凝土并施加预应力而逐渐接长的。由于结构形成的过程不同，因此其恒载内力也不同。这与结构力学中的连续梁受力有很大差别。下面一简例可说明这个问题。图3-1-1所示为一个右端固结、左端铰支的梁，承受满布匀布荷载q（自重）。图中示出
挠度在悬臂施工时就已发生，因此其弯矩如图3-1-1(b)所示。这时支座A的反力为零，因为它是在结构全部荷载和变形已发生后安装的。显然两种情况的内力和变形图完全不同。
由此可见，在进行桥梁结构分析时，必须根据实际的施工过程，分阶段逐步分析，逐步累加每一分阶段发生的内力和变形，直到全桥结构完全形成。只有这样，才能确保结构分析能够真实反应桥梁的实际受力状况。
（2）、活载（移动荷载）效应
桥梁结构分析的另一特点是它要承受移动荷载（如汽车、挂车等）的作用，且活载占了相当的比重。在作线性分析时，最常用也是最方便的方法是采用影响线加载的方法，即先计算出影响线，然后在其上布置活载，找出最不利荷载位置，并求出与该加载位置对应的内力和位移。对影响线加载的方法很多，常
用的有等效均布荷载法、穷尽法、动态规划法等。等效均布荷载法方便于手算，即将对应各种形状影响线的活载换算成等效的均布荷载，制成表格。在计算机普及的今天，该法已基本被淘汰。
无论采用哪种方法加载，都应注意在同一截面上的不同内力所对应的最不利荷载位置可能不同。例如最大弯矩和最大剪力不一定是在同一荷载位置发生。因此加载时应分别按各内力的最不利荷载位置求最大及最小内力及其相应的其他内力。例如，先求最大弯矩及其对应的最不利荷载位置，然后求该荷载位置时的剪力和轴力值（不一定也是最大值），称为与最大弯矩相应的剪力和轴力。这样求出的一组内力都是相应的内力。每个截面的内力加载结果共有6组（平面梁单元），例如：
字为相应的内力。
（3）、预应力效应
在分析预应力混凝土桥梁结构时，必须考虑预加应力的效应，较常用的方法是等效荷载法，即把预加力当作等效的外荷载施加于混凝土结构上，然后计算由此而引起的内力和位移。该方法概念清晰、简便易行。
预应力的等效荷载具有一般荷载的特性，但它还有一个重要特征，即它是一自相平衡的力系。从结构中截出任何一段含预应力筋的杆件，其上作用的预应力荷载都是自相平衡的。
预应力引起的结构内力由三部分组成，第一部分是直接施加在构件截面上的预加力，称为初内力。例如一水平预应力筋施加在构件截面上的压力为p N ，该压力至截面形心轴的偏心距为e ，则该截面的预应力初内力为
p p N N e N M =,=。
第二部分是在超静定结构上张拉的预应力筋所引起的内力重分布，称为次内力。第三部分是由于施工过程中发生了体系转换，例如悬臂施工法时结构由静定的T 构转换为连续刚构或连续梁。这样由于混凝土的徐变作用，体系转换前（如合龙前）作用在结构上的预应力荷载会在体系转换后的结
构上引起内力重分布，也称为次内力。当采用有限元法逐阶段依次计算并自动累加内力和位移时，这三部分内力会被自动算出，不必专门分别考虑。
有关预应力效应的计算可参见相关书籍。
（4）、温度效应
温度变化引起的截面应变由公式（2-4-49）给出：
0()()()()()c h c h T y b y y y dy I T y b y dy y A α
ψαεψ?=-????=-????? （3-1-1） 式中：0ε—— y =0处的应变值；
ψ—— 单元梁段挠曲变形后的曲率。
其余符号意义参见第二篇第四章。
用杆系有限元法求解上述温度变化引起的次内力时，先将单元的两端固定，参见表1-2-1荷载类型7，此时温度变化引起的单元等效结点荷载向量{}e
F 为： {}00()0()0i c i e i j c j j N EA y Q M EI F N EA y Q M EI εψψεψψ??-+??????????????-????==????+???????????????????
? （3-1-2） 将各单元的结点荷载向量通过坐标变换成为总体坐标下的结点荷载，并送入总体刚度方程中，即可求得结构因温度而产生的结点位移，继而求得各杆端的因结点位移产生的内力e e e e
e
e
i i i j j j N Q M N Q M 、、、、、。
将两端固定引起的温度杆端力与结点位移引起的杆端力迭加，得到杆端温度总内力（参见式3-1-3）：
00()()e
iT c i e
iT i e
iT i e jT c j e
jT j
e
jT j
N EA y N Q Q M EI M N EA y N
Q Q M EI M εψψεψψ++==+=-++==-+＝ （3-1-3）
计入温度自应力后，高度y 处的截面纤维层的正应力为：
0()[()]T T T N M y y E T y y A I
σαεψ=+++- （3-1-4） 杆中任意点的T N T 、M 由两端内力值直线内插得到。
3.7.2 桥梁结构分析的建模方法
用杆系有限元程序作结构分析时，需将实际结构模拟为杆件系统。因而对所分析结构的力学性能，必须有深入的了解，才能正确地将结构模型化，这是结构分析中最重要的一环。
对于常见桥型，如各种梁式桥、拱桥、桁架、刚构以及斜拉桥等，建立它们的离散杆系模型，一般没有太大的困难。本节将以桥梁结构中常见、但较为复杂的某些局部构造为例，说明模型化工作中的一些处理方法。
1 结构离散化的基本原则
结构离散时应遵循三个基本原则：
1. 计算模型应尽量符合实际结构的构造特点和受力特点，以保证解的真实性；
2. 保证体系的几何不变性，特别是在错综复杂的转换过程中更应注意，同时要避免出现与实际结构受力不符的多余联结；
3. 在合理模拟的前提下，减少不必要的结点数目，以缩短计算时间，减少后处理工作量。
杆系单元的划分，应根据结构的构造特点，实际问题的需要以及计算精度的要求来决定。因此，用来划分单元的结点，应在以下位置设置：
1、各关键控制截面处；
2、构件交接点、转折点；
3、截面突变处；
4、不同材料结合处；
5、所有支承点（包括永久和临时支承）；
6、对于由等截面直杆组成的桥梁结构，除梁、柱等构件的自然交结点处必须设置结点外，杆件中间结点的多少，对计算精度并无影响。一般根据验算截面的布置以及求算影响线时单位力作用点的要求，来确定所需的中间结点。
7、对于变截面杆或曲杆结构，例如拱肋，尽量细分，使折线形模型尽可能接近实际曲线结构的受力状态。
8、施工缝处。
在图3-2-1中，给出了几种典型桥梁杆件元的划分示例。
2 局部构造的模拟方法
1).刚臂的处理
在实际桥梁结构中，经常会遇到下列情况：
①几个构件刚性交会于同一结点（图3-2-2a~b）
②构件轴线偏心交会（图3-2-2c~d）；
③不同受力阶段，构件截面具有不同的几何特性（例如组合截面、后张预应力构件钢束孔道灌浆前后等）。
所有这些情况，在建立杆系分析模型时，均需进行适当的处理。对于第一种情况，刚性结点尺寸对单元内力的影响往往不能忽略，在交会区的杆端应视为刚性部分（刚臂长度范围内的梁体不发生变形）；在后两种情况下，则应设置刚性联系杆件，以保证计算模型的连续性。两端带有刚臂的梁单元模型的一般情形如图3-2-3所示。
3).支座的处理
桥梁结构分析中，常常要求将上、下部结构联合为整体进行计算。此时，梁式桥的支座也构成了体系的中间铰。当支座是刚性支座（如弧形钢板支座、
o o v E A k D
= （3-2-1） 水平弹簧的刚度，则根据橡胶支座的抗剪性能按下式来确定（D 为支座厚度）：
o O u G A k D
= （3-2-2） 式中o E 、o G 、o A 、D 分别表示橡胶支座的弹性模量、剪切模量、平面面积和支座的橡胶层厚度。
4).地基与基础的处理
当结构分析需要考虑弹性地基的作用时，可将弹性地基用弹簧杆来模拟。 按照Winkler 假设：
Kw p = （3-2-3）
式中K 为基床系数，它表示单位铅直位移(w=1)产生的地基应力。用弹簧杆模拟后，将K 乘以代用的弹簧杆的作用面积，即得弹簧刚度EA/D （D 为弹簧杆长度）。
当地基与基础间的联系用铅直弹簧杆代替后，为了保证结构的稳定，应适当加设水平连杆，在只有铅直荷载作用的情况下，其内力为零，当有水平荷载作用时（例如土压力），水平连杆的位置应根据结构的受力特性来决定，或更为精确地，按竖直弹簧杆的设置原理来设置水平弹簧杆。
组合结构计算时须考虑到两种材料的不同材性（弹性模量不同），按照下式
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s c c s
s c c I E I E EI A E A E EA +=+= （3-2-4） 进行截面换算，亦或直接按不同的材料进行计算。
第四章上机实践（见附件）
4.1 上机例题（一）——简支梁桥建模
4.2 上机例题（二）——拱桥建模加载
4.3 上机例题（三）——预应力混凝土梁桥施工阶段分析
Civil 使用手册 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——示预应力钢筋材料定义。 2、通过自定义方式来定义——示混凝土材料定义。 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→选择相应规数据库中材料。 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
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。 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
目录 建立模型○1 设定操作环境 (2) 定义材料 (4) 输入节点和单元 (5) 输入边界条件 (8) 输入荷载 (9) 运行结构分析 (10) 查看反力 (11) 查看变形和位移 (11) 查看内力 (12) 查看应力 (14) 梁单元细部分析（Beam Detail Analysis） (15) 表格查看结果 (16) 建立模型○2 设定操作环境 (19) 建立悬臂梁 (20) 输入边界条件 (21) 输入荷载 (21) 建立模型○3 建模 (23) 输入边界条件 (24) 输入荷载 (24) 建立模型○4 建立两端固定梁 (26) 输入边界条件 (27) 输入荷载 (28) 建立模型○5○6○7○8
简要 本文来自:中国范文网【https://www.doczj.com/doc/cf8875879.html,/】详细出处参考： https://www.doczj.com/doc/cf8875879.html,/275.html 本课程针对初次使用MIDAS/Civil 的技术人员，通过悬臂梁、简支梁等简单的例题，介绍了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。 1. MIDAS/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) 使用的模型如图1所示包含8种类型，为了了解各种功能分别使用不同的方法输入。 图1. 分析模型 ○1 ○2 ○3 ○4 ○5 ○6 ○ 7 ○ 8 6@2 = 12 m 截面 : HM 440×300×11/18 材料 : Grade3 悬臂梁、两端固定梁 简支梁
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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. (62) 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。
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——示预应力钢筋材料定义。 2、通过自定义方式来定义——示混凝土材料定义。 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→选择相应规数据库中材料。 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
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 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
m i d a s软件初级使用教 程 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
目录建立模型① 建立模型② 建立模型③ 建立模型④ 建立模型⑤⑥⑦⑧
摘要 本课程针对初次使用MIDAS/Civil 的技术人员，通过悬臂梁、简支梁等简单的例题，介绍了MIDAS/Civil 的基本使用方法和功能。包含的主要内容如下。 1. MIDAS/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) 使用的模型如图1所示包含8种类型，为了了解各种功能分别使用不同的方法输入。 图1. 分析模型 悬臂梁、两端固定梁 简支梁 6@2 = 12 m 截面 : HM 440×300×11/18 材料 : Grade3
建立模型① 设定操作环境 首先建立新项目( 新项目)，以‘’ 为名保存( 保存)。 文件 / 新项目 文件 / 保存( Cantilever_Simple ) 单位体系是使用tonf(力), m(长度)。 1. 在新项目选择工具>单位体系 ? 2. 长度 选择‘m ’, 力(质量) 选择‘tonf(ton)’ 3. 点击 工具 / 单位体系 长度>m ; 力>tonf ? 本例题将主要使用图标菜单。默认设置中没有包含输入节点和单元所需的图标，用户可根据需要将所需工具条调出，其方法如下。 1. 在主菜单选择工具>用户定制>工具条 2. 在工具条选择栏勾选‘节点’, ‘单元’, ‘特性’ 3. 点击 4. 工具>用户定制>工具条 工具条>节点 (开), 单元 (开), 特性 (开) 图2. 工具条编辑窗口 将调出的工具条参考图3拖放到用户方便的位置。 （a ）调整工具条位置之前 （b ）调整工具条位置之后 图3. 排列工具条 定义材料 使用Civil 数据库中内含的材料Grade3来定义材料。 1. 点击 材料 ? 2. 点击 3. 确认一般的材料号为‘1’（参考图4) 4. 在类型 栏中选择‘钢材’ 5. 在钢材的规范栏中选择‘GB(S)’ ? 6. 在数据库中选择‘Grade3’ ? 7. 点击 模型/ 材料和截面特性 / 材料 设计类型>钢材 ; 钢材规范>GB(S) ; 数据 库>Grade3 ? 也可使用窗口下端的状态条(图3(b))来转换单位体系。 移动新调出的工具 条时，可通过用鼠标拖动工具条名称(图3(a)的①)来完成。对于已有的工具条则可通过拖动图3(a)的②来移动。 ②轴网 & 捕捉 选 择 激活钝化 缩放 & 移动 视 点 动态视点 单 元 节 点 特 性 状 态 条 也可不使用图标菜单而使用关联菜单的材料和截面特性>材料来输入。关联菜单可通过在模型窗口点击鼠标右键调出。 使用内含的数据库时， 不需另行指定材料的名称，数据库中的名称会被自动输入。
midas Civil的计算书功能 使用手册 北京迈达斯技术有限公司
目录 1.简介 (1) 2.菜单构成 (1) (1)计算书树形菜单 (1) (2)动态计算书生成器 (1) (3)动态计算书自动生成 (1) 3.菜单功能说明 (2) (1)计算书树形菜单 (2) a.环境设置 (2) b.参考数据库 (2) c.图形 (2) d.表格 (4) e.图表 (7) f.文本 (7) g.页眉和页脚 (8) (2)动态计算书生成器 (10) a.命令位置 (10) b.功能说明 (10) c.生成计算书的方法 (10) (3)动态计算书自动生成 (11) a.命令位置 (11) b.功能说明 (11) 4.操作流程 (11) (1)第一次建立计算书时的流程 (11) (2)调用已经存在的计算书时的流程 (11) 5.安装说明 (12)
1.简介 计算书从内容上一般由项目信息、分析和设计依据、模型信息(节点和单元信息)、荷载和荷载组合信息、分析结果信息、设计和验算结果信息构成；从内容的格式上一般由文本、图形、表格、图表构成。另外还有封面、目录、页眉和页脚等构成。 各设计单位的计算书格式不尽相同，midas Civil的计算书功能具有开放性、可重复调用等特点，用户可以根据自己的习惯确定计算书的格式，又可以重复调用已确定的格式，提高了制作计算书的效率。 2.菜单构成 midas Civil的计算书功能由计算书树形菜单、动态计算书生成器、动态计算书自动生成等功能菜单构成。 (1)计算书树形菜单 计算书树形菜单由下列功能构成。 a.环境设置 b.参考数据库 c.图形 -用户自定义图形 -外部图形文件 d.表格 -用户自定义表格 -截面信息表格(截面刚度、截面钢筋、施工阶段联合截面) -外部常用表格 e.图表 f.文本 -模型数据文本 -用户自定义文本 g.页眉和页脚 (2)动态计算书生成器 (3)动态计算书自动生成
迈达斯教程及使用手册 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
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。 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）； 钢 材 规范 混凝土规范 图1 材料定义对话框 图1 收缩徐变函数
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。 03-截面定义 截面定义有多种方法，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（图1~图3）。 图3 时间依存材料特性连接 图4 时间依修
Civil使用手册 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。 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）； 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 图1收缩徐变函数 图2强度发展函数 图3时间依存材料特性图4 时间依存
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。 03-截面定义 截面定义有多种方法，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（图1~图3）。 在这个例题中分别采用这四种方式定义了几个截面，采用调用数据库中标准截面定义角钢截面；采用用户输入截 面形状参数定义箱形截面；用户输入截面特性值定义矩形截面；通过导入其他模型中的PSC 截面来形 成当前模型中的两个新的截面。 对于在截面数据库中没有的截面类型，还可以通过程序提供的截面特性计算器来生成截 面数据，截面特性计算器的使用方法有相关文件说明，这里就不赘述。 04-建立节点 节点是有限元模型最基本的单位，节点的建立可以采用捕捉栅格网、输入 调用数据库中标准截面 输入截 面控制 参数定义截面 图2数值型截面定义对话框 图2数值型截面定义对话框
第一章“文件”中的常见问题........................................................... 错误!未定义书签。 1.1 如何方便地实现对施工阶段模型的数据文件的检查？....... 错误!未定义书签。 1.2 如何导入CAD图形文件？ .................................................... 错误!未定义书签。 1.3 如何将几个模型文件合并成一个模型文件？....................... 错误!未定义书签。 1.4 如何将模型窗口显示的内容保存为图形文件？................... 错误!未定义书签。
第一章“文件”中的常见问题 1.1如何方便地实现对施工阶段模型的数据文件的检查？ 具体问题 本模型进行施工阶段分析，在分析第一施工阶段时出现“W ARNING : NODE NO. 7 DX DOF MAY BE SINGULAR”，如下图所示。但程序仍显示计算成功结束，并没有给出警告提示，如何仅导出第一施工阶段的模型进行数据检查？ 图1.1.1 施工阶段分析信息窗口警告信息 相关命令 文件〉另存当前施工阶段为... 问题解答 模型在第一施工阶段，除第三跨外，其他各跨结构都属于机动体系（缺少顺桥向约束），因此在进行第一施工阶段分析时，程序提示结构出现奇异；而在第二施工阶段，结构完成体系转换，形成连续梁体系，可以进行正常分析。 在施工阶段信息中选择第一施工阶段并显示，然后在文件中选择“另存当前施工阶段为...”功能将第一施工阶段模型导出，然后对导出的模型进行数据检查即可。 相关知识 施工阶段分析时，对每个阶段的分析信息都会显示在分析信息窗口中，同时保存在同名的*.out文件中，通过用记事本查看*.out文件确认在哪个施工阶段分析发生奇异或错误，然后使用“另存当前施工阶段为...”功能来检查模型。 分析完成后的警告信息只针对成桥阶段，各施工阶段的详细分析信息需要查看信息窗口的显示内容。 1.2如何导入CAD图形文件？ 具体问题 弯桥的桥梁中心线已在AutoCAD中做好，如何将其导入到MIDAS中？ 相关命令 文件〉导入〉AutoCAD DXF文件... 问题解答 将CAD文件保存为dxf格式，然后在MIDAS/Civil中选择导入AutoCAD文件，然后选择需要导入的图层确认即可。如图 图1.2.1 MIDAS导入CAD文件图1.2.2 可导入的数据文件 相关知识 在导入AutoCAD的dxf文件时，程序可以导入直线（L）、多段线（P）、三维网格曲面，
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目录 建立模型○1 设定操作环境 (2) 定义材料 (4) 输入节点和单元 (5) 输入边界条件 (8) 输入荷载 (9) 运行结构分析 (10) 查看反力 (11) 查看变形和位移 (11) 查看内力 (12) 查看应力 (14) 梁单元细部分析（Beam Detail Analysis） (15) 表格查看结果 (16) 建立模型○2 设定操作环境 (19) 建立悬臂梁 (20) 输入边界条件 (21) 输入荷载 (21) 建立模型○3 建模 (23) 输入边界条件 (24) 输入荷载 (24) 建立模型○4 建立两端固定梁 (26) 输入边界条件 (27) 输入荷载 (28) 建立模型○5○6○7○8
摘要 本课程针对初次使用MIDAS/Civil 的技术人员，通过悬臂梁、简支梁等简单的例题，介绍了MIDAS/Civil 的基本使用方法和功能。包含的主要内容如下。 1. MIDAS/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) 使用的模型如图1所示包含8种类型，为了了解各种功能分别使用不同的方法输入。 图1. 分析模型 悬臂梁、两端固定梁 简支梁 ○ 1 ○ 2 ○ 3 ○ 4 ○ 5 ○ 6 ○ 7 ○ 8 6@2 = 12 m 截面 : HM 440×300×11/18 材料 : Grade3
MIDASCivil 使用中的一些常见问题 .定义移动荷载的步骤 a.在主菜单的荷载>移动荷载分析数据>车辆中选择标准车辆或自定义车辆。 b.对于人群移动荷载，按用户定义方式中的汽车类型中的车道荷载定义成线荷载加载(如将 规范中的荷载0.5tonf/m**2乘以车道宽3m，输入1.5tonf/m)。 c.布置车道或车道面(梁单元模型选择定义车道，板单元模型选择定义车道面)，人群荷载 的步行道也应定义为一个车道或车道面。 d.定义车辆组。该项为选项，仅用于不同车道允许加载不同车辆荷载的特殊情况中。 e.定义移动荷载工况。例如可将车道荷载定义为工况-1，车辆荷载定义为工况-2。在定义 移动荷载工况对话框中的子荷载工况中，需要定义各车辆要加载的车道。例如: 用户定义了8个车道，其中4个为左侧偏载、4个为右侧偏载，此时可定义两个子荷载工况，并选择“单独”，表示分别单独计算，程序自动找出最大值。在定义子荷载工况时，如果在“可以加载的最少车道数”和“可以加载的最大车道数”中分别输入1和4，则表示分别计算1、2、3、4种横向车辆布置的情况(15种情况)。布置车辆选择车道时，不能包含前面定义的人 群的步行道。 f. 定义移动荷载工况时，如果有必要将人群移动荷载与车辆的移动荷载进行组合时，需要 在定义移动荷载工况对话框中的子荷载工况中，分别定义人群移动荷载子荷载工况(只能选择步道)和车辆的移动荷载子荷载工况，然后选择“组合”。 2.关于移动荷载中车道和车道面的定义 A.当使用板单元建立模型时 a. 程序对城市桥梁的车道荷载及人群荷载默认为做影响面分析，其他荷载(公路荷载和铁 路荷载)做影响线分析。 b. 只能使用车道面定义车的行走路线。对于城市桥梁的车道荷载及人群荷载以外的荷载， 输入的车道面宽度不起作用，按线荷载或集中荷载加载在车道上。 c. 对于城市桥梁的车道荷载及人群荷载，在程序内部，自动将输入的荷载除以在”车道面” 中定义的车道宽后，按面荷载加载在车道上。 d. 车道宽度应按规范规定输入一个车辆宽度，如城市车道荷载应输入3m，人群荷载可输 入实际步道宽。 B. 当使用梁单元建立模型时 a. 程序默认为做影响线分析。 b. 只能使用车道定义车的行走路线。 c. 对于城市桥梁的车道荷载，目前版本按线荷载加载在车道上。 d. 对于人群移动荷载，按用户定义方式中的汽车类型中的车道荷载，定义成线荷载加载。 3. 挂车荷载布置中应注意的问题 a. 布置挂车荷载时，需要在主菜单>移动荷载分析数据>移动荷载工况中点击‘添加’，在弹 出的对话框中再点击‘添加’，在弹出的‘子荷载工况’对话框中的‘可以加载的最少车道数’和‘可以加载的最大车道数’均输入1。 4. 移动荷载的横向布置 a. 移动荷载的横向布置，在板型桥梁、箱型暗渠等建模助手中由程序自动从左到右，从右
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目录 建立模型○1 设定操作环境 (4) 定义材料 (7) 输入节点和单元 (8) 输入边界条件 (11) 输入荷载 (12) 运行结构分析 (13) 查看反力 (14) 查看变形和位移 (14) 查看内力 (15) 查看应力 (18) 梁单元细部分析（Beam Detail Analysis） (19) 表格查看结果 (20) 建立模型○2 设定操作环境 (23) 建立悬臂梁 (24) 输入边界条件 (25) 输入荷载 (25) 建立模型○3 建模 (27) 输入边界条件 (28) 输入荷载 (28) 建立模型○4 建立两端固定梁 (30) 输入边界条件 (31) 输入荷载 (32) 建立模型○5○6○7○8
简要 本课程针对初次使用MIDAS/Civil 的技术人员，通过悬臂梁、简支梁等简单的例题，介绍了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。 1. MIDAS/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) 使用的模型如图1所示包含8种类型，为了了解各种功能分别使用不同的方法输入。 图1. 分析模型 ○1 ○2 ○3 ○4 ○5 ○6 ○7 ○8 6@2 = 12 m 截面 : HM 440×300×11/18 材料 : Grade3 悬臂梁、两端固定梁 简支梁
迈达斯工具实用教程 第十章“工具”中的常见问题 10.1如何取消自动保存功能, 具体问题 因为模型比较大，因此每次保存时间比较长，如何取消自动保存功能, 相关命令 工具〉参数设置... 问题解答 MIDAS默认每隔10分钟自动保存模型一次，如果不需要自动保存功能，可以在“参数设置”中取消自动保存功能。 图9.1.1 参数设置 相关知识 在参数设置中还可指定是否对模型生成备份文件、以及最近查看项目的数量。最近建立的项目会在主菜单“文件”下显示，便于直接打开模型进行查看。 10.2如何定义快捷键, 具体问题 有时从主菜单调取命令会比较繁复，能否对一些常用命令定义快捷键呢, 相关命令
工具〉用户定制〉用户定制... 问题解答 可以在“用户定制”的“keyboard”中定义快捷键。如要将“运行PSC设计”键定义为快捷键F10，在“用户定制”中的category中选择设计栏，然后在下面的Commonds中选择“运行PSC设计”项，在Press New Shortcut中输入要指定的快捷键，如果对话框下方提示这个快捷是“Unassigned”那么就可以将此键作为“运行PSC设计”的快捷键，否则还需再选择其它的快捷键组合来作为“运行PSC 设计”的快捷键。 issued on behalf on the basis of quality, speed up the compilation progress, is now called Pingliang information complete draft writing tasks and lower local extension of the data collection. Jingning 图9.2.1 定义“运行PSC设计”快捷键为F10 相关知识 在用户定制中，除可以定义快捷键外，还可指定在图形窗口中显示哪些图标菜单栏(Toolbars)、主菜单各命令的含义(Commonds)。 10.3如何查询工程量,
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MIDAS,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ansys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。 （6）用截面特性计算器以后导入的截面默认的都是等效的矩形截面，如果要显示是箱形截面你应该在截面数据\变截面下选择合适的箱形截面然后输入数值。这样的到的才是箱形截面，如果这里面没有你要的截面你也可以用mct来编辑。 2、建模中如何快速生成单元 问：各位好 想问一个midas中很基础的问题，就是我在建立了大量的节点后，想再生成单元，有没有方便一点的办法，能不能像ansys中一样可以做一些循环什么的，还请指教！ 答：（1）midas没有类似的循环，不过想实现批量的编辑也不难，利用mct文件的编辑，你可以先建立了节点然后利用节点重新编号的功能，对建立的节点按一定规律重新排列，然后在ultraedit(一种文本编辑工具，非常方便，可以使用列编辑)里面进行编辑，第一列是单元号，当然是1，2，3，4。。。依次排列，第二列是单元类型，批量输入你的类型，第五列输入i端节点，你直接就把第一列的单元号copy过来就可以了，然后第二列的可以将第一列的内容去掉1，把后面的拷贝过来，至于说其他的参数，如果你的单元都是同类的，都可以批量输入。当然以上所说的都是没有单元交叉的情况下才适合，不过这样编辑几次应该有的单元都能得到了。以下是mct命令的例子： *ELEMENT ; Elements ; iEL, TYPE, iMAT, iPRO, iN1, iN2, ANGLE, iSUB, EXVAL; Frame Element ; iEL, TYPE, iMAT, iPRO, iN1, iN2, iN3, iN4, iSUB, iWID; Planar Element ; iEL, TYPE, iMAT, iPRO, iN1, iN2, iN3, iN4, iN5, iN6, iN7, iN8 ; Solid Element ; iEL, TYPE, iMAT, iPRO, iN1, iN2, REF, RPX, RPY, RPZ, iSUB, EXVAL ; Frame(Ref. Point) 1, BEAM, 1, 1,1,2,0 2, BEAM, 1, 1,2,3,0 3, BEAM, 1, 1,3,4,0 4, BEAM, 1, 1,4,5,0 5, BEAM, 1, 1,5,6,0 （2）其实还有一个办法。
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例题钢筋混凝土静力弹塑性推覆分析M I D A S/G e n 例题5. 钢筋混凝土静力弹塑性推覆分析概要 此例题介绍使用MIDAS/Gen 的反应谱分析功能来进行组合结构分析的方法。 此例题的步骤如下: 1.简要 2.设定操作环境及设定材料截面 3.用建模助手建立模型 4.建立框架柱及剪力墙 5.楼层复制及生成层数据文件定义组阻尼比 6.定义边界条件 7.输入楼面及梁单元荷载 8.输入风荷载 9.定义质量 2
例题钢筋混凝土静力弹塑性推覆分析 10.运行分析 11.荷载组合 12.一般设计参数 13.钢筋混凝土构件设计参数 14.钢筋混凝土构件设计 15.静力弹塑性分析 1.简要 本例题介绍使用Midas/Gen 的静力弹塑性分析功能来进行抗震设计的方法。例题模型为六层钢筋混凝土框-剪结构。(该例题数据仅供参考) 基本数据如下： 轴网尺寸：见平面图 柱: 500x500 主梁：250x600 混凝土：C30 剪力墙：250 3
例题钢筋混凝土静力弹塑性推覆分析 图2. 分析模型 4
例题 钢筋混凝土静力弹塑性推覆分析 5 2.设定操作环境及定义材料和截面 1 主菜单选择 文件>新项目 文件>保存: 输入文件名并保存 2 主菜单选择 工具>单位体系: 长度 m, 力 kN 图3. 定义单位体系 3 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 注：也可以通 过程序右下角 随时更改单位。
20 2. 桁架分析 概述 通过下面的例题，比较内部1次超静定桁架和内、外部1次超静定桁架两种结构在制作误差产生的荷载和集中力作用时结构的效应。 图 2.1 分析模型 ? 材料 钢材类型 : Grade3 内部1次超静 内、外部1次超静定 制作误差5mm 制作误差 5mm
?截面 数据 : 箱形截面 300×300×12 mm ?荷载 1. 节点集中荷载 : 50 tonf 2. 制作误差 : 5 mm à预张力荷载(141.75 tonf) P = K d = EA/L x d = 2.1 x 107 x 0.0135 / 10 x 0.005 = 141.75 t onf 设定基本环境 打开新文件以‘桁架分析.mgb’为名存档。设定长度单位为‘m’, 力单位为‘ton f’。 文件/ 保存( 桁架分析 ) 工具 / 单位体系 长度 > m ; 力> tonf? 图 2.2 设定单位体系 21
设定结构类型为 X-Z 平面。 模型/ 结构类型 结构类型 > X-Z 平面? 定义材料以及截面 构成桁架结构的材料选择Grade3（中国标准），截面以用户定义的方式输入。 模型 / 特性/ 截面 数据库/用户 截面号( 1 ) ; 形状 > 箱形截面 ; 名称(300x300x12 ) ; 用户（如图2.4输入数据）? 图2.3 定义材料图 2.4 定义截面 22
23 建立节点和单元 首先建立形成下弦构件的节点。 捕捉轴线 (关 ) 捕捉单元(开) 建立节点 坐标系 (x , y, z ) ( 0, 0, 0 ) ? 图 2.5 建立节点
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 and Settings\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
分析自动考虑桥梁支座沉降的分析 1. 在荷载>支座沉降分析数据>支座沉降群菜单输入可能同时发生支座沉 降的支座沉降群和沉降的大小。 2. 在荷载>支座沉降分析数据>支座沉降荷载工况对各沉降群指定单位荷 载条件。 3. 点击分析>运行分析菜单或运行分析进行分析。 4. 分析成功地结束之后，确认各种支座沉降可能发生情况下所算出的最大 最小值，或者将算出的结果与其它荷载条件的结果相组合而进行分析。 考虑钢组合桥组合前后截面特性变化的分析 1. 在荷载>静力荷载工况输入以组合前截面所须承担的荷载。 2. 在荷载>组合截面分析数据>组合前荷载工况菜单指定按组合前的截面 特性进行分析的荷载条件。 3. 点击分析>运行分析菜单或运行分析进行分析。 4. 分析结束后，按荷载条件或荷载组合条件利用结果菜单的各种后处理功 能对计算结果进行分析。 143
144 查看分析结果 模式的转换 MIDAS/Civil 出于对程序的效率和使用者的便利将程序的环境体系区分为前处理模式(Preprocessing Mode)和后处理模式(Post-processing Mode)。 建模过程中的所有输入工作只有在前处理模式才有可能，而荷载组合、反力、位移、构件内力、应力等分析结果的查看和整理工作则可在后处理模式中进行。 模式的转换可使用模式菜单或在图标(Icon Menu) 上点击 前处理模式 或 后 处理模式。 若分析顺利结束的话，前处理模式会自动转换为后处理模式。 荷载组合及最大/最小值的查寻 分析结果的组合 MIDAS/Civil 利用结果>荷载组合功能可对静力分析、移动荷载分析、动力分析、水化热分析、非线性分析及各施工阶段分析所算出的所有结果进行任意组合，并可将组合的结果在后处理模式以图形或文本形式输出。 另外，已利用荷载工况组合的荷载组合还可以与其它荷载组合进行重新组合。 请注意，分析结束后 若重新回到前处理模式对输入的事项进行修改或变更的话分析结果会被删除。