迈达斯组合截面分析
迈达斯midas-FEA介绍
模型网格图
顶推和预应力共同作用下顶面 横桥向应力分布
顶推作用下顶面横桥向应力分布
预应力布置图
/fea
顶推和预应力共同作用下侧面 竖向应力分布
顶推作用下侧面横桥向应力分布
闵浦二桥索塔锚固段细部分析
LF＝1.95p
裂缝发展步骤
LF＝2.25p
LF＝2.85p
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000
500 106.46
0
桥교台대부外외侧측
3388.42 2281.49
257.17
桥교대台부内내측侧
主주탑塔부外외측 侧 主주탑 塔부内내侧측
桥台支座 外侧(%) 内侧(%)
29.3
70.7
主塔支座 外侧(%) 内侧(%)
29.3
70.7
内外侧支座反力比率
0.8
0.7
외측복부
내측복부
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
거리(m)
内外侧腹板承担的剪力比率
北京迈达斯技术有限公司
2. 特征值分析(自振周期、线性屈曲)
采用实体单元、板单元做特征值分析的必要性： • 可计算钢箱梁、钢桁桥的局部失稳 • 可查看详细的扭转模态
/fea
北京迈达斯技术有限公司
1. 详细分析 – 详细分析的必要性、案例
6. 全桥仿真分析
矮塔斜拉桥的全桥仿真模型
<法向应力云图>
/fea
<钢束应力云图>
Midas中组合截面的实现(内容充实)
联合截面施工阶段分析方法（针对用户定义截面）联合结构是指由钢材和混凝土两种不同材料的构件，或者即使是一种材料但强度和材龄（如混凝土）不同的构件联合所构成的结构。
从前的分析方法是对联合前的各构件分别建立不同的模型，联合时对各构件进行刚性连接。
这种方法在进行静力分析时误差比较少，但考虑徐变和收缩等进行时间依存性分析时，就会产生很大的误差。
为了提高考虑材料时间依存特性时，对于联合截面分析结果的准确性，MIDAS/Civil 提供了对联合截面进行施工阶段分析的方法。
进行联合截面施工阶段分析时，定义联合截面的方法有两种，Normal type 和User type 。
Normal type 是指利用截面数据库中提供的联合截面(Composite section)或组合截面(SRC section)等已知联合前后各截面特性值的截面来定义的方法。
User type 是指由用户来定义任意截面的特性值并将其在不同的施工阶段进行联合的方式。
关于Normal type 的分析方法请参照技术资料「工字型钢混联合梁桥的施工阶段分析」，这里主要介绍一下在使用用户定义的方式进行联合截面施工阶段分析时，需要注意的事项和查看结果的方法。
下图为定义联合截面施工阶段的对话框。
（荷载>施工阶段分析数据>施工阶段联合截面）图1. 定义联合截面施工阶段的对话框Note!! 以上画面只有在定义了施工阶段和截面后才可以显示。
User type Normal type输入步骤建模步骤与一般的施工阶段分析建模步骤类似，只需在此基础上再定义联合截面的施工阶段即可。
其定义步骤如下。
1. 定义材料和截面2. 定义时间依存性材料特性(选项)3. 建立结构模型(几何形状、边界条件、荷载)4. 定义施工阶段5. 定义施工阶段联合截面这里结合例题重点介绍根据施工阶段定义联合截面的方法。
midas例施工阶段联合截面分析 标准形式联合截面
9
APPLICATION TUTORIAL
截面号 (2) ； 名称 (Sect 2) ↵ 截面号 (3) ； 名称 (Sect 3) ↵
图 8. 输入截面对话框 数据库/用户表单
截面号 (4) ； 名称 (CBeam) ； 偏心>中心-中心
截面形状>工字型截面 ； 用户
H (0.84) ； B1 (0.4) ； tw (0.02) ； tf1 (0.02) ↵
10
联合截面施工阶段分析
时间依存材料特性
为了考虑弹性模量变化及收缩、徐变对混凝土强度的影响，需要另外定义时间依 存材料特性值。
本例题时间依存材料特性值采用CEB-FIP标准中的规定。构件理论厚度计算时，桥 面板的厚度假定为25cm。
修改力单位体系为KN。
¾ 28天混凝土抗压强度: 40000 KN/m2
荷载组(Activation)
组
步骤
DL(BC)1 第一步骤
DL(BC)2 第一步骤
DL(BC)3
第25天 (用户步骤)
DL(BC)4
第25天 (用户步骤)
DL(AC)
第一步骤
持续时间
备注
5
非联合截面
30
CS2区段联合
30
CS3区段联合
10,000 CS4区段联合
组表单
C 组>结构组 鼠标右键 新建… 名称 (SGroup)
内容 H 3200×800×900×20×32/34
H 800×400×20×20/20
备注 联合截面 用的自重是以梁单 元荷载施加，所以为了 在考虑材料自重时防止 重复考虑混凝土的自 重，所以输入为”0”。
模型 /特性值 / 截面 联合截面 截面号 (1) ； 名称 (Sect 1) ； 偏心>中心-中心 截面类型>钢-工字型 ； 板宽度 (12.14) ； 梁数量> (2) ； CTC (6.15) 钢筋混凝土板>Bc (6.07) ； tc (0.25) ； Hh (0.028) 梁 >Hw (3.2) ； tw (0.02) ； B1 (0.8) ； tf1 (0.032) ； B2 (0.9) ； tf1 (0.034) ↵ 材料> 混凝土材料>数据库>JTG(RC) ； 名称>C40 钢材>数据库>GB03(S) ； 名称>Q345 ↵ Ds/Dc (0) ↵
midas施工阶段联合截面分析大汇总
midas施工阶段联合截面分析大汇总第一篇：midas施工阶段联合截面分析大汇总施工阶段联合截面分析大汇总施工阶段联合截面分析施工阶段联合建模midas建模施工阶段联合截面建模钢混结合梁midas建模一：施工阶段联合截面分析的疑问：(1)不能随施工阶段显示分层截面的逐步形成过程。
(2)同一施工阶段内不能激活多个分层截面。
(3)不能同时考虑非线性，PSC设计、梁单元细部分析、温度自应力也有问题。
(4)各分层截面的理论厚度如何考虑？(5)[截面特征调整系数]与施工阶段联合截面中的[刚度系数]是什么关系？(6)能否进行PSC设计？使用阶段截面应力验算中的P1~P10对应联合截面的什么位置？您好！现就您提出的几个问题逐一回复如下：1、如果您采用的是标准的联合截面建模，是可以分阶段显示结构形状的，除此以外只能显示建模用截面形状；2、同一阶段只能激活一种截面，如果要激活两种截面，可以另定义一个空阶段；3、PSC设计可以执行，但对于施工过程的应力验算不能做，对于成桥的抗力验算是按建模用截面进行验算的，因此我们始终建议用联合后截面建立模型。
不能给出梁单元细部分析结果，因此施工阶段联合截面的计算结果是分位置输出的，因此结果内容相对于单梁的梁单元内力和应力结果内容要详细。
温度计算时，注意建模截面要采用联合后截面，否则得到的温度计算结果是错误的。
（这种情况同样适用于施工阶段联合截面的动力分析中。
）4、构件理论厚度在施工阶段联合截面分析中只能指定一次，因此不同分层的不同构件理论厚度问题现在还不能模拟，建议使用联合后截面的构件理论厚度，毕竟施工过程的持续时间不是很长。
这个问题我们会再做研究。
5、两者都用于对所指定截面的特性的调整，不同的是刚度系数仅用于施工阶段联合截面，针对的是当前激活截面的特性的调整；而截面特性调整针对的是该阶段所有的截面，因此如果既在刚度系数中定义了调整系数，也在截面特性值系数中定义了调整系数，这两个系数取叠加作用。
midas设计用数值截面-截面参数设置
midas Civil 技术资料----设计用数值截面-截面参数设置目录midas Civil 技术资料1 ----设计用数值截面-截面参数设置 1 1问题提出2 2设计截面定义及参数设置 2 2.1设计用数值截面定义 2 2.2设计用数值截面-参数设置 4 3箱形截面-受扭塑性抵抗矩W t 计算示例 7 参考文献8北京迈达斯技术有限公司 桥梁部2013/04/271问题提出设计用数值截面，矩形、T形、I形截面参数如何设置是非常重要的，关系到设计容许值的结果。
大家可结合如下所述，对照规范公式进行理解。
2设计截面定义及参数设置2.1设计用数值截面定义1．在CAD中绘制设计截面，如图2-1所示，并存为*.dxf文件，分别为矩形、箱形、T形、I形。
单位：m图2-1 截面参数设置-设计截面图2-2 创建截面2．Civil—工具—截面特性值计算器，计算各截面特性并存为midas section file文件，如图2-2、2-3、2-4所示。
图2-3 计算截面特性图2-4 导入sec类型文件在Civil中定义截面时，设计用数值截面可直接导入，具体操作略。
2.2设计用数值截面-参数设置1．矩形截面图2-5 矩形数值截面参数输入矩形可看做只有中腹板，无翼缘厚度的箱形截面来理解设计截面参数的输入。
（1）“设计参数”中：T1（上翼缘厚度），填入一个可忽略的较小值，；T2（下翼缘厚度），填写0；BT（箱形截面外腹板中心距离），填写0；矩形截面该值不起作用；HT（箱形截面上、下翼缘的中心距离），截面高度，对应D62-04式5.5.2-1中的h值。
（2）验算扭转用厚度（最小）：实际截面宽度值，对应D62-04式5.5.2-1中的b值，用于计算Wt，可见，该值的准确输入直接关系到抗扭验算的结果。
剪切验算：验算截面对剪切较薄弱的部位的剪力。
（3）Z1, Z3：确定剪力计算位置，以截面底边为基准线沿截面Z轴方向的距离，注意，由材料力学切应力（τmax）计算公式可知，矩形截面，切应力最大值发生在截面形心处，故，一般情况下对于矩形截面Z1, Z3的位置可设置成与Z2重合。
MIDAS 联合截面施工阶段分析方法
21
图 10. 定义施工阶段对话框
图 11. 定义第一个施工阶段 CS1 9
图 12. 定义第二个施工阶段 CS2
图 13 定义第四个施工阶段 CS4 这里将第四个施工阶段的持续时间 1000 天分成了 10 个步骤。另外二期恒载将在该阶段的第 7 天开始施 加。
10
定义联合截面施工阶段 在荷载>施工阶段分析数据>施工阶段联合截面 对话框定义联合截面的施工阶段。
图 22. CS2 first step 的变形形状 17
图 23. CS3 first step 的变形形状
图 24. CS4 first step 的变化形状 18
¾ 内力
图 25. CS4 third step 的变形形状
图 26. CS4 last step 的弯矩图(荷载工况：CS 合计) 19
图 6. 定义联合前各截面的特性值 3 号主梁截面和 4 号桥面板截面可以不必输入，但为了在后面定义联合截面施工阶段时输入各组成 截面特性值的方便，可在这里事先进行定义。
6
赋与时间依存性特性
时间依存性特性采用的是 CEB-FIP code，其内容如图 7、8 所示。
¾ 徐变和收缩
¾ 强度发展
图 7. 定义徐变和收缩对话框
图 15. 定义施工顺序对话框 ¾ 联合阶段
指定各位置的构件产生的施工阶段。 例题中位置 1 是在第一个施工阶段 CS1 产生的，故选择 CS1 或选择激活施工阶段。激活施工阶段是 指在图 14 上方的激活施工阶段栏中所选择的阶段。 位置 2 的形成阶段为 CS3，故选择 CS3。
12
¾ 材料 输入各位置的材龄。初期强度、徐变系数、收缩特性等与这里所输入的材龄有关，所以模型若要考
迈达斯截面特性简介
. sax对x轴的面积矩
say对y轴的面积矩
ixx,iyy,ixy分别是对x轴的惯性矩，y轴惯性矩，xy的截面惯性积，对应于材料力学
帮助文件说明如下：
Asy：单元局部坐标系y轴方向的有效抗剪面积(Effective Shear Area)。
Asz：单元局部坐标系z轴方向的有效抗剪面积(Effective Shear Area)。
Ixx：对单元局部坐标系x轴的扭转惯性距(Torsional Resistance)。
Iyy：对单元局部坐标系y轴的惯性距(Moment of Inertia)。
Izz：对单元局部坐标系z轴的惯性距(Moment of Inertia)。
Cyp：沿单元局部坐标系+y轴方向，单元截面中和轴到边缘纤维的距离。
Cym：沿单元局部坐标系-y轴方向，单元截面中和轴到边缘纤维的距离。
Czp：沿单元局部坐标系+z轴方向，单元截面中和轴到边缘纤维的距离。
Czm：沿单元局部坐标系-z轴方向，单元截面中和轴到边缘纤维的距离。
Qyb：沿单元局部坐标系z轴方向的剪切系数。
Qzb：沿单元局部坐标系y轴方向的剪切系数。
Peri:O ：截面外轮廓周长。
Peri:I ：箱型或管型截面的内轮廓周长。
Cent:y ：从截面最左侧到形心轴的距离。
Cent:z ：从截面最下端到形心轴的距离。
y1、z1：截面左上方最边缘点的y、z坐标。
y2、z2：截面右上方最边缘点的y、z坐标。
y3、z3：截面右下方最边缘点的y、z坐标。
y4、z4：截面左下方最边缘点的y、z坐标。
'.。
midas变截面及变截面组的定义
midas变截面及变截面组的定义变截面是指在一种材料中，其截面形状会随着某种因素的变化而改变。
这种变化可以是材料的外力加载、温度变化或其他物理因素的影响所导致的。
而变截面组则由具有不同形状的变截面构件组成的一种结构，可以根据材料的不同应变和受力情况来实现不同的力传递和形变效果。
Midas变截面学说在结构工程领域具有重要的意义。
它的提出源于人们对结构材料变形特性的研究和对结构设计的需求。
传统上，结构工程师通常将结构中的截面形状设计为固定不变的，以便于计算和施工。
然而，在某些情况下，固定形状的截面可能无法满足结构的要求，或者在材料的受力和形变过程中，会产生一些不必要的损失和不良效果。
Midas变截面学说通过引入变截面的概念，有效地解决了这个问题。
变截面可以根据外部条件和材料响应的变化而改变其形状。
这样，结构在不同的受力和形变情况下，可以采用不同的截面形状来适应需求，并使结构在满足强度和稳定性要求的同时，尽可能减少材料的损失和良好效果。
变截面的设计需要考虑到结构材料的特性和受力情况。
根据不同的变形要求，可以设计出各种形状的变截面，如折叠截面、伸缩截面、螺旋截面等。
这些变截面可以通过定制的机械结构或材料特性实现。
变截面组是由多个具有不同形状的变截面构件组成的一种结构。
它可以根据结构需要和受力情况的变化，进行力传递和形变调节。
变截面组的设计需要考虑截面形状、材料特性和构件连接等因素。
通过灵活调整变截面的形状和构件的连接方式，可以实现结构的高效力学和减少材料的损失。
Midas变截面学说的应用领域非常广泛。
在建筑领域，通过采用变截面和变截面组的设计方法，可以实现更轻松、更节能的建筑结构。
在航空航天领域，变截面的设计可以提高飞机的空气动力性能和结构强度。
在交通运输领域，变截面的设计可以增加车辆的稳定性和乘坐舒适性。
总之，Midas变截面及变截面组的设计方法在结构工程领域具有重要的意义。
通过引入变截面的概念，可以灵活地调整结构的形状和材料的应变特性，使其适应不同的受力和形变需求。
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联合截面施工阶段分析方法（针对用户定义截面）联合结构是指由钢材和混凝土两种不同材料的构件，或者即使是一种材料但强度和材龄（如混凝土）不同的构件联合所构成的结构。
从前的分析方法是对联合前的各构件分别建立不同的模型，联合时对各构件进行刚性连接。
这种方法在进行静力分析时误差比较少，但考虑徐变和收缩等进行时间依存性分析时，就会产生很大的误差。
为了提高考虑材料时间依存特性时，对于联合截面分析结果的准确性，MIDAS/Civil 提供了对联合截面进行施工阶段分析的方法。
进行联合截面施工阶段分析时，定义联合截面的方法有两种，Normal type 和User type 。
Normal type 是指利用截面数据库中提供的联合截面(Composite section)或组合截面(SRC section)等已知联合前后各截面特性值的截面来定义的方法。
User type 是指由用户来定义任意截面的特性值并将其在不同的施工阶段进行联合的方式。
关于Normal type 的分析方法请参照技术资料「工字型钢混联合梁桥的施工阶段分析」，这里主要介绍一下在使用用户定义的方式进行联合截面施工阶段分析时，需要注意的事项和查看结果的方法。
下图为定义联合截面施工阶段的对话框。
（荷载>施工阶段分析数据>施工阶段联合截面）图1. 定义联合截面施工阶段的对话框Note!! 以上画面只有在定义了施工阶段和截面后才可以显示。
User typeNormal type输入步骤建模步骤与一般的施工阶段分析建模步骤类似，只需在此基础上再定义联合截面的施工阶段即可。
其定义步骤如下。
1. 定义材料和截面2. 定义时间依存性材料特性(选项)3. 建立结构模型(几何形状、边界条件、荷载)4. 定义施工阶段5. 定义施工阶段联合截面这里结合例题重点介绍根据施工阶段定义联合截面的方法。
☐例题例题模型为一由主梁和桥面板构成的两跨连续梁桥，施工阶段如图2所示由4个阶段组成。
CS1: 建立第一跨主梁时间 : 12天荷载 : 第一跨主梁自重CS2: 建立第二跨主梁时间 : 12天荷载 : 第二跨主梁自重CS3: 建立第一跨桥面板时间 : 12天荷载 : 第一跨桥面板自重CS4: 建立第二跨桥面板并在7天后施加二期恒载时间 : 1000天荷载 : 第二跨桥面板自重(第一步骤)二期恒载(第三步骤)图2. 例题的施工阶段构成☐定义材料和截面材料主梁 : 混凝土 40桥面板 : 混凝土 30材料输入对话框如图3所示定义主梁和桥面板的材料。
图3. 定义一般材料截面截面形式为如图4所示的由主梁和桥面板所构成的联合截面。
图4. 截面形状截面输入对话框图5. 截面输入对话框如图5对话框所示，定义4个截面。
前两个截面(Span-1, Span-2)是在建立单元时需要指定的，故必须定义。
由于例题中的第一跨和第二跨是在不同的施工阶段施工的，所以尽管两个截面的特性值相同，但在这里分别进行了定义。
就是说即使是拥有相同截面特性的单元，若在不同的施工阶段施工，则需要定义相应数量的截面。
本例题分为4个施工阶段，但结构的变化分为两个阶段(1stspan, 2ndspan)，所以这里定义两个截面。
此时给各单元赋与的截面特性值并不用于分析，只是在消隐处理时能够反映截面的形状。
因此在使用“数值”方式定义截面时，只需输入截面尺寸即可，不必输入具体的特性值。
图6. 定义联合前各截面的特性值3号主梁截面和4号桥面板截面可以不必输入，但为了在后面定义联合截面施工阶段时输入各组成截面特性值的方便，可在这里事先进行定义。
☐赋与时间依存性特性时间依存性特性采用的是CEB-FIP code，其内容如图7、8所示。
徐变和收缩图7. 定义徐变和收缩对话框 强度发展图8. 定义抗压强度发展的对话框☐建立结构模型●跨度 : 2@20m●单元数 : 20●节点数 : 21●边界条件 : 节点1 : DX,DY,DZ,RX,RZ节点11、21 : DY,DZ,RX,RZ第二跨第一跨图9. 结构模型定义施工阶段施工阶段如图2所示分为4个阶段。
CS1~CS3各施工阶段的持续时间皆为12天，最终阶段CS4的持续时间为1000天。
图10. 定义施工阶段对话框图11. 定义第一个施工阶段CS1图12. 定义第二个施工阶段CS2这里将第四个施工阶段的持续时间1000天分成了10个步骤。
另外二期恒载将在该阶段的第7天开始施加。
☐定义联合截面施工阶段在荷载>施工阶段分析数据>施工阶段联合截面对话框定义联合截面的施工阶段。
图14所示为该对话框，所输入的内容为第一跨的联合截面数据。
图14. 定义联合截面施工阶段对话框对话框内容的说明如下。
激活施工阶段选择单元被激活的施工阶段，即构件最初生成的施工阶段。
截面在已经输入的截面中，选择要进行联合截面施工阶段定义的截面。
选择截面后，与截面相对应的单元号会自动显示于单元列表中。
联合形式在截面选择栏中所选择的截面如果是截面数据库中的联合截面(Composite section)或者组合截面(SRC section)，则会显示为Normal，否则就会显示为User。
单元列表与在截面中所选截面相对应的单元号会自动显示于单元列表中。
位置号指定联合截面的组成部分的个数。
例题的联合截面是由主梁和桥面板两部分构成的，故位置数为2。
如果对于一个预应力箱型截面要分成几个部分进行浇筑的话，可指定相应数量的位置号来进行分析。
施工顺序在这里定义各位置号相应单元的特性值（分析用）和各截面相对位置（形心）。
材料类型，材料在这里定义各位置的材料，有单元和材料两种定义方法。
选择单元，则所定义的材料与在截面选择栏中所选截面的材料相同。
选择材料，则右侧的材料选择栏会被激活，用户可在这里选择相应的材料。
例题中对于主梁部分如图14所示使用了选择单元的方法，若使用选择材料的方法则如图15所示。
图15. 定义施工顺序对话框联合阶段指定各位置的构件产生的施工阶段。
例题中位置1是在第一个施工阶段CS1产生的，故选择CS1或选择激活施工阶段。
激活施工阶段是指在图14上方的激活施工阶段栏中所选择的阶段。
位置2的形成阶段为CS3，故选择CS3。
材料输入各位置的材龄。
初期强度、徐变系数、收缩特性等与这里所输入的材龄有关，所以模型若要考虑材料的时间依存性，对该部分的输入需要特别注意。
一般输入开始承受荷载的材龄，即徐变开始时的材龄即可。
像钢材等不考虑时间依存特性的材料输入任何值都没有关系，我们一般输入0。
如图14、15所示，主梁的初期材龄为5天，桥面板的初期材龄为0天。
就是说对于在CS1所作用的恒荷载，主梁是以5天的材龄所具备的刚度来承担的，而对于在CS3中作用的桥面板的自重，则不考虑桥面板的刚度。
如果初期材龄输入为0天，程序内部会按0.001天计算时间依存性材料的强度。
在定义施工阶段时，也有输入材龄的选项（图16），其功能是相同的。
但若定义了联合截面的施工阶段，则程序会以定义联合截面施工阶段中所输入的数据为准来进行分析。
图16. 定义施工阶段对话框Cy, Cz在这里定义各组成部分的相对位置。
User type 和Normal type 的差异就在这里。
对于Normal type(使用联合截面(Composite Section )或组合(SRC Section)时)，在定义截面时各位置的相对位置已被自动输入，因此没有在这里重新输入的必要。
对于User type ，需要输入各位置的形心到联合后截面左下角的距离。
（参照图17）图17. 定义各位置的形心位置刚度指定了各位置的形心位置后，现在输入各位置截面的特性值。
在这里输入的截面特性将用于进行结构分析和计算，而如前所述在定义截面时所输入的特性值则没有意义。
使用Normal type时，各位置的截面特性值会被自动输入，但使用User type时，则需如图18所示由用户直接输入。
由于一一输入各项特性值会十分不方便，故用户可以提前在截面对话框中定义各位置的截面，并在这里利用输入功能将其导入。
本例题也使用了将提前定义好的截面3、4的数据直接导入的方法。
图18. 定义各位置的特性值系数需要对刚度系数进行调整时，可使用此项功能，其默认值为1。
第二跨的联合截面的定义顺序与前面相同，请参考下图。
图19. 定义CS2联合截面的对话框图20. 联合截面施工阶段的最终输入状态☐分析结果变形形状图21. CS1 First step的变形形状图22. CS2 first step的变形形状图23. CS3 first step的变形形状图24. CS4 first step的变化形状图25. CS4 third step的变形形状内力图26. CS4 last step的弯矩图(荷载工况：CS 合计)查看各位置的内力各位置的内力可在结果> 分析结果表格> 施工阶段联合截面> 梁单元内力，通过表格查看。
截面位置2截面位置1图27. 各位置的内力结果表格Note!! 将鼠标放在表格处点击右键，选择排序对话框，可按不同的原则重新排列结果顺序。
查看各位置的应力各位置的应力可在结果> 分析结果表格> 施工阶段联合截面> 梁单元应力，通过表格查看。
图28. 各位置的应力结果表格21。