三跨铁路连续梁桥MIDAS建模.docx
迈达斯midascivil 梁格法建模实例
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。
MIDAS例题---连续梁
4×30m连续梁结构分析对4*30m结构进行分析的第一步工作是对结构进行分析，确定结构的有限元离散，确定各项参数和结构的情况，并在此基础上进行建模和结构计算。
建立斜连续梁结构模型的详细步骤如下。
1. 设定建模环境2. 设置结构类型3. 定义材料和截面特性值4. 建立结构梁单元模型5. 定义结构组6. 定义边界组7.定义荷载组8.定义移动荷载9. 定义施工阶段10. 运行结构分析11. 查看结果12.psc设计13. 取一个单元做横向分析概要：在城市桥梁建设由于受到地形、美观等诸多方面的限制，连续梁结构成为其中应用的最多的桥梁形式。
同时，随着现代科技的发展，连续梁结构也变得越来越轻盈，更能满足城市对桥梁的景观要求。
本文中的例子采用一座4×30m的连续梁结构（如图1所示）。
1、桥梁基本数据桥梁跨径布置：4×30m＝120；桥梁宽度：0.25m（栏杆）＋2.5m（人行道）＋15.0m（机动车道）＋2.5m（人行道）+0.25（栏杆）＝20.5m；主梁高度：1.6m；支座处实体段为1.8m；行车道数：双向四车道＋2人行道桥梁横坡：机动车道向外1.5％，人行道向内1.5％；施工方法：满堂支架施工；图1 1/2全桥立面图和1.6m标准断面2、主要材料及其参数2.1 混凝土各项力学指标见表1表12.2低松弛钢绞线（主要用于钢筋混凝土预应力构件）直径：15.24mm弹性模量：195000 MPa标准强度：1860 MPa抗拉强度设计值：1260 MPa抗压强度设计值: 390 MPa张拉控制应力：1395 MPa热膨胀系数：0.0000122.3普通钢筋采用R235、HRB335钢筋，直径：8～32mm弹性模量：R235 210000 MPa / HRB335 200000 MPa标准强度：R235 235 MPa / HRB335 335 MPa热膨胀系数：0.0000123、设计荷载取值：3.1恒载：一期恒载包括主梁材料重量，混凝土容重取25 KN/m 3。
迈达斯midascivil 梁格法建模实例
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。
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MIDAS-连续梁桥建模
本文该过程是将三垮桥的运营状态进行有限元分析，下面介绍了本人在对模型模拟的主要步骤，若中间出现的错误，请读者朋友们指出修改。
注：“，”表示下一个过程“（）”该过程中需做的容一．结构1.单元及节点建立的主桁：因为桥面具有一定纵坡，故将《桥跨布置》图的桥面线复制到《节段划分》图对应桥跨位置，然后进行单元划分，将该线段存入新的图层，以便下步导入，将文件保存为.dxf格式文件。
2.打开midas运行程序，将程序里的单位设置成《节段划分》图的单位，这里为cm。
导入上步的.dxf文件。
将节点表格中的z坐标与y坐标交换位置（midas中的z与cad中的y对应）。
结构建立完成。
模型如图：二．特性值1.材料的定义：在特性里面定义C50的混凝土及Strand1860(添加预应力钢筋使用)2.截面的赋予：1).在《截面尺寸》和《预应力束锚固》图里，做出截面轮廓文件，保存为.dxf 文件2).运行midas，工具，截面特性计算器，统一单位cm。
导入上步的.dxf文件先后运行generate，calculate property，保存文件为.sec文件，截面文件完成3)运行midas，特性，截面，添加，psc，导入.sec文件。
根据图例，将各项特性值填入;验算扭转厚度为截面腹板之和；剪切验算，勾选自动；偏心，中上部4)变截面的添加：进入添加截面界面，变截面，对应单元导入i端和j端（i为左，j为右）；偏心，中上部；命名(注：各个截面的截面号不能相同)5）变截面赋予单元：进入模型窗口，将做好的变截面拖给对应的单元。
注：1.建模资料所给的《预应力束锚固图》的0-0和14-14截面与《节段划分》图有出入，这里采用《截面尺寸》做这两个截面，其余截面按照《预应力束锚固图》做2.定义材料先定义混凝土，程序自动将C50赋予所建单元（C50是定义的第一个材料，程序将自动赋予给所建单元）三．边界条件1.打开《断面》图，根据I、II断面可知，支座设置位置。
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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。
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定义施工阶段 (61)输入移动荷载数据.............................................. 错误！未定义书签。
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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。
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。
MIDAS梁格法建模算例要点
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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。
MIDAS-连续梁桥建模
本文该过程就是将三垮桥得运营状态进行有限元分析,下面介绍了本人在对模型模拟得主要步骤,若中间出现得错误,请读者朋友们指出修改。
注:“,”表示下一个过程“()”该过程中需做得内容一.结构1、单元及节点建立得主桁: 因为桥面具有一定纵坡,故将《桥跨布置》图得桥面线复制到《节段划分》图对应桥跨位置,然后进行单元划分,将该线段存入新得图层,以便下步导入,将文件保存为、dxf格式文件。
2、打开midas运行程序,将程序里得单位设置成《节段划分》图得单位,这里为cm。
导入上步得、dxf文件。
将节点表格中得z坐标与y坐标交换位置(midas中得z 与cad中得y对应)。
结构建立完成。
模型如图:二.特性值1、材料得定义:在特性里面定义C50得混凝土及Strand1860(添加预应力钢筋使用)2、截面得赋予:1)、在《截面尺寸》与《预应力束锚固》图里,做出截面轮廓文件,保存为、dxf 文件2)、运行midas,工具,截面特性计算器,统一单位cm。
导入上步得、dxf文件先后运行generate,calculate property,保存文件为、sec文件,截面文件完成3)运行midas,特性,截面,添加,psc,导入、sec文件。
根据图例,将各项特性值填入;验算扭转厚度为截面腹板之与;剪切验算,勾选自动;偏心,中上部4)变截面得添加:进入添加截面界面,变截面,对应单元导入i端与j端(i为左,j为右);偏心,中上部;命名(注:各个截面得截面号不能相同)5)变截面赋予单元:进入模型窗口,将做好得变截面拖给对应得单元。
注:1、建模资料所给得《预应力束锚固图》得0-0与14-14截面与《节段划分》图有出入,这里采用《截面尺寸》做这两个截面,其余截面按照《预应力束锚固图》做2、定义材料先定义混凝土,程序自动将C50赋予所建单元(C50就是定义得第一个材料,程序将自动赋予给所建单元)三.边界条件1、打开《断面》图,根据I、II断面可知,支座设置位置。
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目录0前言 (1)1概述 (1)1.1桥梁设计概况 (1)1.2设计荷载 (1)1.3 施工方案 (2)2计算分析的一般步骤 (3)3参数定义——材料和截面 (3)3.1材料 (3)3.2截面 (4)3.3变截面设置 (9)3.4时间依存材料特性（砼收缩徐变参数） (10)4节点单元建立 (11)4.1建立基点 (11)4.2扩展生成单元 (12)4.3修改节点坐标 (13)4.4修改截面 (13)4.5设置变截面组 (14)5修改单元依存材料特性 (15)6修改截面有效宽度 (15)7结构组、边界组、荷载组的定义及输入 (17)7.1结构组 (17)7.2边界组 (20)7.3荷载组定义 (22)8施工阶段定义及建立 (22)9荷载工况定义及荷载输入 (27)9.1荷载工况定义 (27)9.2荷载输入 (27)9.3预应力荷载及预应力钢束输入 (31)9.4系统温度荷载 (39)9.5温度梯度荷载 (39)10移动荷载 (40)11支座沉降 (44)12荷载组合及 SPC截面设计 (44)13 PSC截面设计 (46)14计算结果查看 (47)0前言为了让学生更好的理解和应用MIDAS 作本年度的桥梁工程毕业设计，特制作了《MIDAS初步应用》、《（ 60+100+60）m 三跨高铁路连续梁桥 MIDAS实例建模》以及《桥梁博士初步应用》、《（ 60+100+60） m 三跨高铁路连续梁桥桥梁博士实例建模》本文件配合相应的视频文件使用。
本套文件仅供桥梁工程毕业设计学生学习参考，模型中也并未完全按设计要求进行考虑。
文件中错误再所难免，敬请批评指正。
1概述1.1 桥梁设计概况本桥为（ 60+100+60）m 三跨预应力混凝土连续梁铁路桥（见图 1-1）。
主梁为单箱单室结构，梁宽 12.2m，桥梁采用挂篮悬臂灌注法施工。
通过本例题重点介绍 Midas/Civil软件的连续梁悬臂施工阶段仿真模拟。
设计技术标准：铁路等级： I 级，客运专线桥上线路：双线，线间距 4.8m设计行车速度： 250km/h设计荷载： ZK荷载轨道结构： CRTS— I 型板式无碴轨道60m100m60m图 1-1 全桥立面布置图1.2 设计荷载（一）恒载结构自重：钢筋混凝土结构按26.5kN/m3。
二期恒载：桥面二期恒载按110kN/m,包括钢轨、扣件、枕木、道碴等线路设备重，1以及防水层、人行道栏杆、人行道遮板、挡碴墙、电缆槽盖板及竖墙等附属设施重量。
预应力及其次内力。
混凝土收缩和徐变的影响：环境条件按野外一般条件计算，相对湿度取70％。
（二）活载列车竖向静活载： ZK活载，双线按 100％计。
竖向动力系数：按《高速铁路设计规范（试行）》（TB10621-2009）， ZK标准活载作用下，活载动力系数按下式计算：＝ 1+ 1.441 + μ- 0.18L ? - 0.2式中 L?加载长度（m），按n跨连续梁时取平均跨度乘以下列系数:n=2 1.2n=3 1.3n=4 1.4n=5 1.5当计算 L?小于最大跨度时，取最大跨度。
（三）附加力（1）风力：按《铁路桥涵设计基本规范》 TB10002.1-2005）计算（本次设计不考虑风荷载）；（2）温度：按《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（ TB10002.3-2005）办理，体系温差为 +20℃和 -20 ℃，顶板日照温差 10℃按指数函数分布考虑，顶板升温按- ay指数加载，依据公式T y= T01e计算，其中T01取10℃(沿梁高单线加载)，a=5。
（3）制动力或牵引力：按列车竖向静活载的10%计，双线采用一线制动力或牵引力。
（四）施工荷载挂篮重量（含模板）按750kN 计。
1.3 施工方案最长节段长为4m，节段重量大。
由于本桥为长联多跨结构，本桥先将2 个边跨合龙，然后合龙中跨，合龙段利用挂篮吊架施工。
主梁施工流程为：墩梁固结→悬臂施工→形成 T 构→双边跨满堂支架现浇→双边跨合龙→中合龙→形成连续梁结构的过程。
22计算分析的一般步骤图2-1 MIDAS 分析一般步骤3参数定义——材料和截面3.1 材料主梁砼采用 C55，预应力钢绞线采用1860 级。
从树形菜单的菜单表单中选择模型 > 特性值 > 材料图 3-1 砼材料3选择 TB05(RC)—《TB10002.3-2005铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》图 3-2 预应力材料3.2 截面梁截面主要有“中支点截面”和“跨中标准梁截面”，这两种截面基本也可以模拟全桥。
“梁端截面”设有横隔板底板、顶板、腹板加厚，“中支点截面”实际也设有横隔板底板、顶板、腹板加厚。
因此本桥截面变化节点号分别为 1#（梁端）、 17#、18#（中支点）、 36#（跨中）。
见图 3-3。
但就本次毕业设计而言，为简单起见，可以只考虑两种截面“中支点截面”和“跨中标准梁截面”。
图 3-3 截面变化分段4从树形菜单的菜单表单中选择模型 > 特性值 > 截面 >设计截面图 3-4 跨中标准截面输入（单位：cm）注： 1、截面输入时应设置相应的单位。
2、注意修改偏心。
图 3-5 跨中标准截面尺寸（单位：cm）5图 3-6 梁端截面输入（单位：cm）图3-7 梁端截面尺寸（单位： cm）注：第一个截面输入后，再添加下一个截面时，可以在上一截面尺寸的基础上进行修改有些尺寸可以不需要再次输入。
6图 3-8 17# 截面输入（单位：cm）图 3-9 17# 截面尺寸（单位：cm）7图3-10 18# 截面输入（单位： cm）图 3-11 18# 截面尺寸（单位：cm）83.3 变截面设置本桥截面变化处主要有2#-3#， 6#-17#， 17#-18#，18#-17#（对应中跨 22#-23#），17#-6#（对应中跨 23#-34#）， 3#-2#（对应边跨 69#-70#）。
从树形菜单的菜单表单中选择模型 > 特性值 > 截面 >变截面在尺寸— I 导入“梁端截面”，在J 导入“跨中截面”；Y 轴 (即横向 )变化为一次方程；Z 轴（即梁高方向）按二次方程。
图3-12 2-3# 变截面设置相应其他几个变截面设置如下：6#-17#，I 端为“跨中截面”， J 端为“ 17#截面”17#-18#， I 端为“ 17#截面”， J 端为“ 18#截面” 18#-17#（对应中跨22#-23#）， I 端为“ 18#截面”， J 端为“ 17#截面”17#-6#（对应中跨 23#-34#）， I 端为“ 17#截面”，J 端为“跨中截面”3#-2#（对应边跨 69#-70#）， I 端为“跨中截面”， J 端为“梁端截面”93.4 时间依存材料特性（砼收缩徐变参数）这里采用《公路桥梁规范》的参数设置，如图 3-13。
而中国规范未对强度随时间的变化进行规定，因此可不输入“时间依存材料（抗压强度）”。
从树形菜单的菜单表单中选择模型 > 特性值 > 时间依存材料 ( 徐变 / 收缩 )收缩徐变特性与构件理论厚直接相关，此处随意输入值，待单元建立后再统一进行自动计算修改。
见“ 5 修改单元依存材料特性”。
图 3-13收缩徐变参数设置（单位：mm ， N）图 3-14时间依存材料连接104节点单元建立可以按实际的节点坐标和单元长度逐一每个节点和单元，建立全桥模型。
也可以先生成模型的所有节点和单元，然后修改节点坐标，从而建立全桥模型。
本桥节点和单元的划分如图 4-1 所示。
全桥共 71 个节点， 70 个单元。
图 4-1节点、单元划分（仅示半桥，单位：cm）4.1 建立基点从树形菜单的菜单表单中选择模型> 节点 > 建立图4-1 建立 1#点注：节点坐标可以任意，后面再进行修改。
114.2 扩展生成单元先利用生成的 1#节点扩展生成 70 个单元，这里截面可以任意，以后可改，复制次数为 70 次。
从树形菜单的菜单表单中选择模型 > 单元 > 扩展图 4-2扩展单元此时生成的单元是等间距，截面均是一样的。
利用三维查看，见图4-3。
图 4-3生成的单元124.3 修改节点坐标按照图 4-1 节点划分方式，先利用 EXCEL生成各节点的坐标值；选择所有节点，并打开“节点表格”，将 EXCEL表中的坐标值复制到节点表格中。
见图 4-4、4-5。
从主菜单中选择模型 >节点>节点表格...。
或，从树形菜单的表格表单中选择表格 > 结构表格 > 节点图 4-4修改节点坐标前图4-5修改节点坐标后4.4 修改截面采用拖放功能修改相应单元截面。
选中单元6-16# ，展开树形菜单>工作 >截面，鼠标左键按住“6-17”变截面拖放到模型窗口，则就将 6-16#单元修改为变截面“6-17”。
修改后截面见图4-6 所示。
图 4-6修改6-16#单元截面后模型示意按上述方法修改：2#单元截面为“2-3”；17#、 49#单元截面为“ 17-18 ”；18-21# 、 50-53#单元截面为“18#截面”；38-48# 单元截面为“ 6-17”38-48# 单元截面为“ 6-17”23-33# 、 55-65#单元截面为“17-6”；1369#单元截面为“3-2”。
修改完成后截面全桥模型如图4-7 所示，此时为锯齿状。
图 4-7修改单元截面后模型示意4.5 设置变截面组从树形菜单的菜单表单中选择模型 > 特性值 > 变截面组注：变截面组的对称平面选择“ I”注：变截面组的对称平面选择“ J”图 4-8变截面组设置输入14图 4-9 结构单元模型示意5修改单元依存材料特性在3.4 中输入混凝土收缩徐变特性时，输入构件理论厚度均为 100mm，全桥单元模型建立完成后，必须重新按每个截面实际尺寸计算理论厚度。
从树形菜单的菜单表单中选择模型 > 特性值 > 修改单元依存材料特性图 5-1 理论厚度修改图5-2修改后各单元理论厚度表6修改截面有效宽度由于箱形截面或 T形截面有剪力滞效应，因此在计算应力时必须考虑截面有效宽度。
有效宽度可以直接输入，也可以利用程序中“PSC桥梁信息”按公路桥规进行计算。
公路和铁路桥梁对有效宽度的计算有区别，请参照《公路桥规 (JTG D62-2004)》和《高速铁路设计规范（试行） TB_10621-2009》。
在此处，为简便起见按公路桥规计算。
本次毕业设计对此不做硬性要求。
第一步：从树形菜单的菜单表单中选择模型 > 结构建模助手> PSC桥梁 > 跨度信息第二步：从树形菜单的菜单表单中选择模型 > 结构建模助手> PSC桥梁 > 有效宽度15图 6-1 跨度信息输入图6-2有效宽度计算有效宽度计算后可以查看各单元有效宽度值，见图6-3。