MIDAS／Civil技术培训-斜桥与弯桥
迈达斯斜桥与弯桥分析
斜桥与弯桥分析北京迈达斯技术有限公司2007年8月目录1. 斜桥 (1)1.1 概述 (1)1.2 斜交桥梁的受力特点 (1)1.3 建模方法 (2)2. 弯桥 (3)2.1 概述 (3)2.2 弯桥的受力特点 (3)2.3 建模方法 (4)2.4 弯桥建模例题 (5)1. 斜桥1.1 概述桥梁设计中，会因为桥位、线型的因素，而需要将桥梁做成斜交桥。
斜交桥受力性能较复杂，与正交桥有很大差别。
平面结构计算软件无法对其进行精确的分析，限制了此类结构桥型的应用。
1.2 斜交桥梁的受力特点a) 钝角角隅处出现较大的反力和剪力，锐角角隅处出现较小的反力，还可能出现翘起；（图1.2.1）b) 出现很大的扭矩；（图1.2.2）c) 板边缘或边梁最大弯矩向钝角方向靠拢。
（图1.2.3 ~ 图1.2.4）图1.2.1 斜交空心板桥支点反力图1.2.2 斜交空心板桥扭矩图图1.2.3 正、斜交板桥自重弯矩图（板单元）图1.2.4 正、斜交空心板桥自重弯矩图（梁格单元）这些效应的大小与斜交角度大小也有很大的关系，斜交角度越大，上述效应就越大。
一般来说斜交角度小于20度时，对于简支斜交桥的上述影响可以忽略。
如果斜交角度超过20度就必须考虑上述效应的影响。
设计人员还应根据实际情况，找出适当的处理方案。
1.3 建模方法对斜交桥梁多用梁格法建立模型。
可用斜交梁格或正交梁格来建模。
对于斜交角度小于20度时，使用斜交梁格是非常方便的。
但是对于大角度的斜交桥，根据它的荷载传递特性，建议选用正交梁格，而且配筋时也尽量沿正交方向配筋。
图1.3.1 斜交梁格与正交梁格2. 弯桥2.1 概述目前弯梁桥在现代化的公路及城市道路立交中的数量逐年增加，应用已非常普遍。
尤其在互通式立交的匝道桥设计中应用更为广泛。
目前出现了很多小半径的曲线梁桥，特别是匝道桥梁更是如此。
此类桥梁具有斜、弯、坡、异形等特点，给桥梁的线型设计和构造处理带来很大困难。
2.2 弯桥的受力特点a) 弯桥在外荷载的作用下会同时产生弯矩和扭矩，并且互相影响，使梁截面处于弯扭共同作用的状态，其截面主拉应力往往比相应的直梁桥大得多（图2.2.1）；图2.2.1 弯桥弯矩与扭矩b) 弯桥在外荷载的作用下，还会出现横向弯矩（图2.2.2）；图2.2.2 横向弯矩c) 由于弯扭耦合，弯桥的变形比同样跨径直线桥要大，外边缘的挠度大于内边缘的挠度，而且曲率半径越小、桥越宽，这一趋势越明显。
迈达斯中弯桥模型的建立
图 3.13 建立梁单元
用扩展单元功能建立桥台A1 上的板单元。
1.点击 全选
2.点击 扩展单元
3.在扩展类型上选择‘线单元→平面单元’
4.确认删除为‘’
5.在单元属性中确认单元类型为‘板单元’
6.确认材料为‘1 : 30’
7.确认厚度为‘1 : 1.000’
8.确认类型为‘厚板’
3.在旋转的复制次数里输入‘1’
4.在旋转角度里输入‘-11.5*360/2/pi/131.95’
5.确认旋转轴为‘绕z轴’
6.确认第一点为‘0, -131.95, 0’
7.点击
图 3.17 复制板单元
利用新建立的板单元在桥墩P1的左侧建立厚度从1m变化到1.3m的板单元。
1.在旋转单元里确认形式为‘复制’
图 3.19 建立1.3m厚的板单元
选择图 3.19的，在桥墩 P1 的右侧建立厚度从 1.3m变化到1m的板单元。
1.在旋转单元里确认形式为‘复制’
2.点击 多边形选择，选择图 3.19的
3.在旋转的复制次数里输入‘4’
4.在旋转角度里输入‘-0.5*360/2/pi/131.95’
5.确认旋转轴为‘绕z轴’
2.在工具条选择钩选全部(图 3.7)
3.点击
图 3.7 工具条编辑窗口
将调出的工具条拖放到用户方便的位置（图3.8）。
（a）调整工具条位置之前
(b) 调整工具条位置之后
图 3.8 排列工具条
定义材料以及截面
定义材料如下：
材料
1 : 30–板
考虑在支座处板的厚度变化按下图来定义不同的厚度(图 3.9)。
13.在旋转角度里输入‘-360/2/pi/131.95’
MIDAS／Civil技术培训-斜桥与弯桥
问题一
斜桥和弯桥在设计中有哪些 特殊考虑？
解答
问题二
斜桥和弯桥设计需考虑地形、 地质、水文等因素，进行结 构分析和优化，确保桥梁安 全性和稳定性。
在施工过程中如何保证斜桥 和弯桥的质量？
解答
施工过程中需严格控制材料 质量、加强现场监管、进行 质量检测和验收等环节，确 保施工质量符合要求。
经验分享和互动交流环节
边界条件设置
在弯桥模型中，需要根据实际情况设置边 界条件。例如，对于简支梁桥，可以在桥 墩处设置固结边界条件；对于连续梁桥， 可以在桥墩处设置弹性支撑边界条件。
荷载施加方法
在弯桥模型中，需要根据设计资料施加荷 载。例如，可以施加均布荷载、集中荷载 、移动荷载等。同时，需要考虑荷载的组 合和工况，以确保模型的准确性。
05
结构分析结果解读与评估
位移、内力、应力等结果展示
位移结果
通过有限元分析，可以得到桥梁结构在荷载作用下的位移分布情况，包括竖向位移、横向 位移和纵向位移等。这些位移结果可以帮助工程师判断结构刚度是否满足要求。
内力结果
内力分析是桥梁结构设计的核心环节之一，通过有限元分析可以得到桥梁结构在荷载作用 下的内力分布情况，包括弯矩、剪力、轴力等。这些内力结果可以为桥梁结构的安全性和 稳定性评估提供依据。
内力异常
可能原因包括荷载施加不准确、截面特性输入错误等，处理措施可 以包括重新校核荷载、修正截面特性等。
应力异常
可能原因包括材料特性不准确、网格划分不精细等，处理措施可以 包括重新校核材料特性、加密网格划分等。
结构优化建议提供
01
结构形式优化
针对不同类型的桥梁结构，可以采用不同的结构形式进行优化设计，例
应力结果
midas培训-斜弯桥
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0202-弯桥 支座（多支座模拟） 支座（多支座模拟）
在实际支座的顶、底位置分别建立节点， 在实际支座的顶、底位置分别建立节点，支座底部节点采用一 般支承约束（约束D ALL），利用弹性连接（一般） ），利用弹性连接 般支承约束（约束D-ALL），利用弹性连接（一般）来模拟支 输入相应方向的刚度值与Beta ），支座顶节点和主梁节 Beta角 座（输入相应方向的刚度值与Beta角），支座顶节点和主梁节 AutoCAD DXF File 点通过刚性连接来连接。 点通过刚性连接来连接。
2
0101-斜桥 受力特点
钝角角隅处出现较大的反力和剪力， a) 钝角角隅处出现较大的反力和剪力，锐角角隅处出现较小 的反力，还可能出现翘起。 的反力，还可能出现翘起。
3
0101-斜桥 受力特点
出现很大的扭矩。 b) 出现很大的扭矩。
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0202-弯桥 弯桥建模例题
桥梁类型： 桥梁类型：4跨连续箱梁 桥梁长度：L＝4×30m 桥梁长度： AutoCAD DXF File 曲线半径： 曲线半径：70m 截面类型： 截面类型：单箱单室
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斜桥与弯桥
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1
0101-斜桥
概述
桥梁设计中，会因为桥位、 桥梁设计中，会因为桥位、 线型的因素， 线型的因素，而需要将桥梁做 成斜交桥。 成斜交桥。斜交桥受力性能较 复杂，与正交桥有很大差别。 复杂，与正交桥有很大差别。 平面结构计算软件无法对其进 行精确的分析， 行精确的分析，限制了此类结 构桥型的运用。 构桥型的运用。
12
0202-弯桥
受力特点
根据以上受力特点，对于弯桥，在结构设计中， 根据以上受力特点，对于弯桥，在结构设计中，应对 其进行全面的整体的空间受力计算分析， 其进行全面的整体的空间受力计算分析，只采用横向分 布等简化计算方法，不能满足设计要求。 布等简化计算方法，不能满足设计要求。 必须对纵向弯曲、扭转作用下，结合自重、预应力和 必须对纵向弯曲、扭转作用下，结合自重、 汽车活载等荷载进行详细的受力分析， 汽车活载等荷载进行详细的受力分析，充分考虑其结构 的空间受力特点才能得到安全可靠的结构设计。 的空间受力特点才能得到安全可靠的结构设计。
MidasCivil 桥梁结构电算原理与软件应用
三、简支梁T梁桥建模与分析
➢建立结构模型
三、简支梁T梁桥建模与分析
➢定义结构组、边界条件组、荷载组和钢束组 组>结构组>新建…
组>荷载组>新建…
组>钢束组>新建… 组>边界组 模型 /边 界条件 / 一般支承
三、简支梁T梁桥建模与分析
➢定义结构组、边界条件组、荷载组和钢束组
三、简支梁T梁桥建模与分析
一、Midas/Civil 软件介绍
➢查看结果
一、Midas/Civil 软件介绍
➢查看结果
一、Midas/Civil 软件介绍
➢查看结果
一、Midas/Civil 软件介绍
➢后处理显示
一、Midas/Civil 软件介绍
➢后处理显示
一、Midas/Civil 软件介绍
➢一般分析步骤 设置操作环境:2D或3D结构、单位体系等。
一、Midas/Civil 软件介绍
➢适用范围：桥梁、地下结构、建筑、大坝、港口等结构。
一、Midas/Civil 软件介绍
➢一般分析步骤 输入边界条件：定义结构的外边界条件以及结构内部的连
接。
输入荷载：包括施工荷载、永久荷载、活荷载、温度荷载、 车辆荷载、支座沉降、预应力荷载等。
输入钢束特性值：定义预应力钢束的特性的种类（15-7， 15-9等）
➢模型画面及视图
一、Midas/Civil 软件介绍
➢模型的激活与钝化
一、Midas/Civil 软件介绍
一、Midas/Civil 软件介绍
➢材料与截面特性
输入各向同性和正交各向异性材料的材料特性 由用户定义混凝土材料随时间的变化特性(徐变和收缩)函数 定义混凝土材料随时间的变化特性(徐变和收缩)。 定义混凝土材料的抗压强度或弹性模量随时间变化的曲线 修改各单元的理论厚度值或者体积与面积比。 为材料非线性分析定义塑性材料模型
midasCivilDesigner连续梁-弯桥-跟随例题
Civil Designer连续梁-弯桥-跟随例题2014年4月23日北京迈达斯技术有限公司目录一、CDN模型及分析结果导入 (1)二、定义构件 (1)三、项目设计 (2)四、查看结果 (3)五、结果调整—调束 (4)六、结果调整—调筋 (6)七、柱的设计 (8)八、更新模型数据至Civil (9)一、CDN模型及分析结果导入1.运行midas Civil，打开模型“连续梁-弯桥-演示”，点击运行分析（点或者按F5键）；2.点击主菜单PSC（设计）>CDN>创建新项目（或点击创建新项目并执行设计）；3.在CDN中，点击模型>保存，将模型保存以“连续梁-弯桥-演示”保存；Tips：也可以通过Civil>导出模型和分析结果文件导出模型文件*.mct以及分析结果文件*.mrb后，打开midas CDN软件，模型>导入>导入Civil模型和结果文件（*.mct,*.mrb）。
二、定义构件1.点击主菜单模型>自动，选择目标点击全部选择，勾选名称，可以自定义构件的名称，验算位置选择各段，点击确认；（也可以手动定义构件，点击模型>手动，手动选择单元进行构件定义，并定义该构件的名称以及类型，点击确认；或者根据构件的类型进行构件定义，点击模型>类型，选择目标以及类型（梁、柱、基础、任意），点击确认；）Tips：定义构件可以选择三种方式：自动、手动、类型，定义好构件之后可以通过手动方式对已定义好的构件进行重新定义，在左侧工作树中显示定义完成的构件，可勾选是否显示或修改构件名称、类型等等，同时模型以定义完成的构件模式显示。
三、项目设计1.点击主菜单RC/PSC设计>设置，设置“设计参数”“验算选项”，验算选项部分勾选全选，该菜单整合了RC和PSC设计参数，以及按规范要求的验算选项；2.点击RC/PSC设计>生成，将Civil中的荷载组合完全导入至CDN中，同时，按承载能力、正常使用、弹性阶段优化荷载组合分类；（如未导入荷载组合，亦可点击自动生成，选择设计规范，自动生成荷载组合）3．点击RC/PSC设计>运行，选择目标完成设计；Tips:在初次设计时，也可以进行“一键设计”，无需定义构件，默认按每个单元即是一个构件进行快速设计，直接点击“RC/PSC>运行”即可;如果需要修改构件的设计参数，点击RC/PSC设计>参数。
Midas civil软件培训——斜拉桥专题
midas Civil 2010斜拉桥专题Fra bibliotek斜拉桥分析专题
斜拉桥
但是设计人员会发现上述过程中，倒拆分析和正装分析的最终阶段（成桥状态）的结果 是不闭合的。这是因为合拢段在倒拆分析和正装分析时的结构体系差异，导致正装分析时得 到的最终阶段(成桥阶段)的内力与单独做成桥阶段分析(平衡状态分析)的结果有差异。即，
结果>未知荷载系数 利用未知荷载系数功能，可以计算出最小误差范围内的能够满足特定约束条 件的最佳荷载系数，利用这些荷载系数计算拉索初拉力。 指定位移、反力、内力的“0”值以及最大最小值作为约束条件，拉索初拉力作 为变量（未知数）来计算。 计算未知荷载系数适用于线性结构体系，为了计算出最佳的索力，必须要输 入适当的约束条件。
斜拉桥
1)刚性支承连续梁法 刚性支承连续梁法是指成桥状态下，斜拉桥主梁的弯曲内力和刚性支承连续梁的内力状态 一致。因此可以非常容易地根据连续梁的支承反力确定斜拉索的初张力。 2)零位移法 零位移法的出发点是通过索力调整，使成桥状态下主梁和斜拉索的交点的位移为零。对于 采用满堂支架一次落架的斜拉桥体系，其结果与刚性支承连续梁法的结果基本一致。 上述2种方法用于确定主跨和边跨对称的单塔斜拉桥的索力是最为有效的，对于主跨和边 跨几乎对称的3跨斜拉桥次之，对于主跨和边跨的不对称性较大的斜拉桥，几乎失去了作用 （因为这两种方法必然导致比较大的塔根弯矩，失去了索力优化的意义）。 3)倒拆和正装法 倒拆法是斜拉桥安装计算广泛采用的一种方法，通过倒拆、正装交替计算，确定各施工阶 段的安装参数，使结构逐步达到预定的线形和内力状态。
可以改变主梁的受力条件。活载作用下，斜拉索对主梁提供了弹性支承，使主梁相当于弹性支
承的连续梁。由此可见，对于斜拉桥而言，斜拉索的初张力分析是非常重要的。
midasCivil梁格专题培训经典课件
midas Civil
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midas Civil Designer
设计验算： 1Civil计算完，一键可以更新到Civil Designer设计验算平台
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设计验算： 1Civil计算完，一键可以更新到Civil Designer设 计验算平台 2生成荷载组合（承载能力/正常使用/弹性阶段 ）
桥面横向布置
桥面恒载输入
注：
1 根据实际输入桥面布置，对于桥面铺装会自动根据纵梁宽度分配桥面铺装荷载和防撞护栏荷载 2 D为最外侧支座离主梁中心的横向距离，间距为横向各支座的相对距离； 3 定义边界条件，确定纵向固定支座与横向支座的位置
定义活载
钢束输入
注： 1 输入单根腹板钢束，点击自动生成 可以自动分配给相应的纵梁单元 2 方便快捷生成钢束张拉力荷载 3可以通过输入偏心值来定义添加左 右钢束
纵向弯曲 横向弯曲 刚性扭转 扭转变形
纵梁等效抗扭刚度
横向粱格等效抗弯-抗扭刚度
箱梁扭转变形等效
格室畸变
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
剪切变形
虚拟边构件截面刚度
“虚拟”边构件纵梁为悬臂截面特性的一半：
“虚拟”边构件横梁的截面特性按悬臂板平均厚度计算(每米宽):
梁格法建模“烦”点
1.单元数量成倍增加，由只考虑纵梁扩展为考虑纵梁及横梁单元。 2.截面特性不再简单的通过截面形状确定，需要考虑等效刚度问题 。 3.预应力钢束的数量成倍增加。调束的工作量增大，但是可以纵横 梁钢束同时考虑 4.设计验算的单元也是成倍的增加
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01-斜桥
斜交梁格
建模方法
对斜交桥梁多用梁格方 法建立模型。（斜交梁格 与正交梁格） 斜交角度小于20度时， 使用斜交梁格是非常方便 的。但是对于大角度的斜 交桥，根据它的荷载传递 特性，建议选用正交梁格， 而且配筋时也尽量向正交 方向配筋。
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正交梁格
02-弯桥
概述
弯梁桥在现代化的公路及城 市道路立交中的数量逐年增加， 应用已非常普遍。尤其在互通 式立交的匝道桥设计中应用更 为广泛。 目前出现了很多小半径的曲 线梁桥，特别是匝道桥梁更是 如此。此类桥梁具有斜、弯、 坡、异形等特点，给桥梁的线 型设计和构造处理带来很大困 难。
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02-弯桥 受力特点
a) 弯桥在外荷载的作用下 会同时产生弯矩和扭矩， 并且互相影响。
使梁截面处于弯扭共同 作用的状态，其截面主 拉应力往往比相应的直 梁桥大得多。
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02-弯桥
受力特点
b) 弯桥在外荷载的作用下，还会出现横向弯矩。
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02-弯桥 受力特点
c) 由于弯扭耦合，弯桥的变形比同样跨径直线桥要大，外边 缘的挠度大于内边缘的挠度，而且曲率半径越小、桥越宽， 这一趋势越明显。2202-弯桥离心力
首先进行一般的移动荷载分析，利用移动荷载追踪器 获得最不利加载位置。按照规范计算离心力系数， 将其与最不利荷载相乘，再除以1+u（离心力不考虑 冲击系数）。然后用梁单元荷载施加即可。
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02-弯桥
弯桥建模例题
桥梁类型：4跨连续箱梁 桥梁长度：L＝4×30m AutoCAD DXF File 曲线半径：70m 截面类型：单箱单室
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01-斜桥
概述
桥梁设计中，会因为桥位、 线型的因素，而需要将桥梁做 成斜交桥。斜交桥受力性能较 复杂，与正交桥有很大差别。 平面结构计算软件无法对其进 行精确的分析，限制了此类结 构桥型的运用。
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01-斜桥
受力特点
a) 钝角角隅处出现较大的反力和剪力，锐角角隅处出现较小 的反力，还可能出现翘起。
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02-弯桥 一些措施
桥跨中间设置一些横隔板，提高桥梁的稳定性。 设置偏心支座或非对称预应力钢筋，尽可能改善弯梁 的受扭状态。
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02-弯桥
建模方法
对于弯桥，可以把它简 化为单根曲梁、平面梁格 计算，也可以用实体单元、 板单元计算。
梁格模型
单梁模型
实体单元
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02-弯桥
建模方法（导入CAD图）
为了使约束方向与曲梁的切向或径向一致，各支座节点需要定 义节点局部坐标轴。弹性连接模拟支座时，输入相应的Beta角 即可。 DXF File AutoCAD
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02-弯桥
预应力钢束
任意线型的曲线桥可以当作是直桥来输入 钢束形状。将坐标轴类型选择“曲线” 或“单元”即可。
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02-弯桥
自重
梁单元内外侧长度不等造成的扭矩，可通过施加偏心均布荷载 或均布扭矩来调整。
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02-弯桥
支座（多支座模拟）
在实际支座的顶、底位置分别建立节点，支座底部节点采用一 般支承约束（约束D-ALL），利用弹性连接（一般）来模拟支 座（输入相应方向的刚度值与 Beta角），支座顶节点和主梁节 AutoCAD DXF File 点通过刚性连接来连接。
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02-弯桥
支座（局部坐标轴）
d) 弯桥的支点反力与直 线桥相比，有曲线外 侧变大，内侧变小的 倾向，内侧甚至可能 产生负反力，出现梁 体与支座的脱空的现 象。预应力效应对支 反力的分配也有较大 影响。
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02-弯桥
受力特点
e) 因内、外侧反力的不同，也会使各墩柱所受竖向力出 现较大差异。下部结构除了承受移动荷载制动力、温 度变化引起的内力、地震力等外，还承受离心力产生 的径向力等。
AutoCAD DXF File
MIDAS/Civil MCB File
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02-弯桥
建模方法（Civil程序中建立）
AutoCAD DXF File
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02-弯桥
支座（单、双）
在实际支座位置建立节点，定义该节点的节点局部坐标，保证 约束方向与曲梁的切向或径向一致，利用弹性连接（刚性）连接 支座节点与主梁节点，然后利用一般支承来定义支座节点的约 AutoCAD DXF File 束条件。
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01-斜桥
受力特点
b) 出现很大的扭矩。
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01-斜桥
受力特点
c) 板边缘或边梁最大弯矩向钝角方向靠拢。
斜交梁格 斜交板
正交板 正交梁格
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01-斜桥
受力特点
这些效应的大小与斜交角度大小也有很大的 关系，斜交角度越大，上述效应就越大。一般来 说斜交角度小于20度时，对于简支斜交桥的上 述影响可以忽略。如果斜交角度超过20度就必 须考虑上述效应的影响。 设计人员还应根据实际情况，找出适当的处 理方案。
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02-弯桥 受力特点
根据以上受力特点，对于弯桥，在结构设计中，应对 其进行全面的整体的空间受力计算分析，只采用横向分 布等简化计算方法，不能满足设计要求。 必须对纵向弯曲、扭转作用下，结合自重、预应力和 汽车活载等荷载进行详细的受力分析，充分考虑其结构 的空间受力特点才能得到安全可靠的结构设计。
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斜桥与弯桥
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