梁格法在midas中的运用
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。
此处d为顶板厚度。
二、单梁、梁格模型多支座反力与实体模型结果比较
比较结果：与实体模型结果相比较，可得出在自重荷载作用下，单梁模型计算的多支座反力结果失真，而梁格模型结果较合理。
多支座单梁模型
50010001500梁格模型（kN）
梁格模型（kN）
50010001500实体模型（kN）
实体模型（kN）
50010001500支座1支座2支座3支座4支座5支座6
单梁模型（kN）
单梁模型（kN）
多支座梁格模型
多支座实体模型
采用梁格建模助手生成梁格模型
1.前言
宽梁桥、斜交桥、曲线桥的单梁模型无法正确计算横向支座的反力、荷载的横向分布、斜交桥钝角处的反力以及内力集中效应，利用梁格法模型可以非常方便的解决以上问题。
梁格法建模的关键在于采用合理的梁格划分方式和正确的等效梁格刚度。用等效梁格代替桥梁上部结构，将分散在板、梁每一区段内的弯曲刚度和抗扭刚度集中于最邻近的等效梁格内，实际结构的纵向刚度集中于纵向梁格构件内，横向刚度集中于横向梁格内。理想的刚度等效原则是：当原型实际结构和对应的等效梁格承受相同的荷载时，两者的挠曲将是恒等的，并且每一梁格内的弯矩、剪力和扭矩等于该梁格所代表的实际结构部分的内力。由于实际结构和梁格体系在结构特性上的差异，这种等效只是近似的，但对一般的设计，梁格法的计算精度是足够的。
梁格法作为桥梁空间分析的一种简化方法，虽然较比板壳、实体有限元方法建模简单、求解方便，但是前期的截面特性计算量大，且对于新手来讲容易出错，非常耗时。midas Civil的梁格法建模助手功能可以帮助用户轻松实现上述功能。梁格法建模助手，对于单箱多室箱梁桥、斜交桥、曲线梁桥可自动生成梁格模型。
2.结构概况
本桥为29.97+30+29.97三跨预应力混凝土连续梁桥。主梁为单箱3室结构，梁宽21.2m，桥梁采用满堂施工、一次落架。
通过本例题重点介绍midas Civil软件的梁格法建模助手功能以及结合规范进行设计。
桥梁三维几何模型图
2.1定义材料
模型> 材料和截面特性>材料
为了与FEA实体模型的自重结果作比较，将端横梁容重设为0.
定义Strand1860钢材
定义C50混凝土
定义Strand1860钢材2.2定义截面
模型> 材料和截面特性>截面>设计截面
2.3定义钢束特性值
荷载> 预应力荷载>钢束特性值
3.梁格法建模助手建模过程及功能亮点
模型> 结构建模助手>单箱多室箱梁梁格法建模助手>布置
打开建模助手数据文件“悬臂2.1m3x30单箱3室箱梁梁格.wzd”。
布置
正交梁格斜交梁格
梁格划分形式
支座方向指定
附注：
为了方便布置钢束，跨度信息中边跨包含了边支点左右的横梁宽度，实际跨度为（29.97-0. 47）=29.5m。
模型> 结构建模助手>单箱多室箱梁梁格法建模助手>跨度
斜交梁格附注：
此数据此时为随意输入，在生
成后的梁格模型中按实际修
改。
模型> 结构建模助手>单箱多室箱梁梁格法建模助手>跨度
斜交梁格
模型> 结构建模助手>单箱多室箱梁梁格法建模助手>跨度
斜交梁格
附注：
此数据此时为随意输入，在生
成后的梁格模型中按实际修
改。
布置
模型> 结构建模助手>单箱多室箱梁梁格法建模助手>截面
快速自动调整生成各截面特性值此处的分割距离可以自定义输入调整。
模型> 结构建模助手>单箱多室箱梁梁格法建模助手>横桥向
布置
模型> 结构建模助手>单箱多室箱梁梁格法建模助手>荷载
自动生成成桥支座沉降荷载工况。输入距离Di，快速定义梁格多车道位置
布置
模型> 结构建模助手>单箱多室箱梁梁格法建模助手>钢束
方便快捷生成钢束张拉力荷载。
自动生成：将对话框中输入的钢束信息，自动赋予给所有梁。x、z坐标不变，y坐标与每个梁格截面的型心相同。
可以通过输入偏心值来定义添加左右钢束。
模型> 结构建模助手>单箱多室箱梁梁格法建模助手>钢筋
布置
输入整体截面的钢筋信息，分割截
面自动生成钢筋信息。
MIDAS例题---连续梁教学内容
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1 2.2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：0.000012 2.3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：0.000012 3、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。 二期恒载：人行道、护栏及桥面铺装等（该桥梁上不通过电信管道、水管等）。 其中： 桥面铺装：采用10cm的沥青混凝土铺装层；沥青混凝土安每立方24kN计算，则计算铺装宽度为15m，桥面每米铺装沥青混凝土重量为：0.16×24×15＝57.6kN/m；
MIDAS—GEN施工阶段分析例题
例题钢筋混凝土结构施工阶段分析 2 例题. 钢筋混凝土结构施工阶段分析 概要 本例题介绍使用MIDAS/Gen 的施工阶段分析功能。真实模拟建筑物的实际建造过 程，同时考虑钢筋混凝土结构中混凝土材料的时间依存特性（收缩徐变和抗压强度的 变化）。 此例题的步骤如下: 1.简要 2.设定操作环境及定义材料和截面 3.利用建模助手建立梁框架 4.使用节点单元及层进行建模 5.定义边界条件 6.输入各种荷载 7.定义结构类型 8.运行分析 9.查看结果 10.配筋设计
例题 钢筋混凝土结构施工阶段分析 3 1.简要 本例题介绍使用MIDAS/Gen 的施工阶段分析功能。(该例题数据仅供参考) 例题模型为六层钢筋混凝土框－剪结构。 基本数据如下： 轴网尺寸：见平面图 主梁： 250x450，250x500 次梁： 250x400 连梁： 250x1000 混凝土： C30 剪力墙： 250 层高： 一层：4.5m 二~六层 ：3.0m 设防烈度：7o（0.10g ） 场地： Ⅱ类 图1 结构平面图
例题 钢筋混凝土结构 抗震分析及设计 1
例题钢筋混凝土结构抗震分析及设计 例题. 钢筋混凝土结构抗震分析及设计 概要 本例题介绍使用MIDAS/Gen 的反应谱分析功能来进行抗震设计的方法。 此例题的步骤如下: 1.简要 2.设定操作环境及定义材料和截面 3.利用建模助手建立梁框架 4.建立框架柱及剪力墙 5.楼层复制及生成层数据文件 6.定义边界条件 7.输入楼面及梁单元荷载 8.输入反应谱分析数据 9.定义结构类型 10.定义质量 11.运行分析 12.荷载组合 13.查看结果 14.配筋设计 2
Midas GTS操作例题列表
GTS操作例题列表: 基础例题 1 二维平行隧道施工阶段分析 2 三维隧道施工阶段分析 3 三维连接隧道施工阶段分析 4 二维路堤施工阶段分析 5 三维基坑开挖阶段地下水渗流分析 6 铁路移动荷载分析 7 三维基坑支护施工阶段分析 8 桥台基础施工阶段分析 9 二维衬砌分析 高级例题 10 地铁施工阶段分析 11 铁路隧道Y型连接段施工阶段分析 12 城市交叠隧道施工阶段分析 实际工程列表 1 公路隧道-断层带区段 2 公路隧道-断层带区段 3 公路隧道-洞门_端差 4 公路隧道-洞门_无端差 5 公路隧道-曲线隧道 6 公路隧道-三维并行隧道 7 公路隧道-避难所 8 公路隧道-河谷区段 9 公路隧道-联拱隧道 10 护岸结构-防浪堤连接区段 11 护岸结构-护岸墙连接区段 12 铁路隧道-横穿上部公路隧道 13 地铁隧道-管棚支护导坑法隧道 14 基础-桥台基础 15 其他隧道-U形隧道 16 土坝 17 堆石坝 验证例题列表 1 无限弹性体上的圆孔 2 无限弹性体上的球腔 3 横观同性无限弹性体上的圆孔 4 莫尔-库伦无限体上的圆孔 5 各向不同应力作用下无限弹性体上的直线圆形隧道 6 弹性地基上的条形基础 7 条形荷载作用下的弹性Gibson地基
8 弹性半无限体上的圆形基础 9 莫尔-库伦地基上的条形和圆形基础 10 条形基础承载力(粘聚力随深度变化) 11 屈雷斯卡地基上的正方形基础 12 冲切问题中的塑性流动 13 剑桥粘土和修正剑桥粘土模型的三轴试验 14 基坑支护 15 倾斜面上的隧道挖掘 16 [稳定流] 三角形土坝 17 [稳定流] 限制水流的截水墙 18 [稳定流] 坝基截流 19 [稳态] 水库粘土层 20 [稳态] 无侧限大坝渗流 21 [稳定流] 倾斜渗透 22 [稳定流] 大坝竖直面(Muskat问题) 23 [稳定流] 向河堤无侧限流动 24 [稳定流] 隧道渗流问题 25 [非稳定流] 水井径向流 26 [非稳定流] 固结分析 27 [非稳定流] 水库蓄水分析 28 [非稳定流] 水位骤降分析 29 [固结] Cryer’s问题 30 [固结] 饱和土固结分析
midas Civil Designer 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弹簧单元例题
7. 弹簧分析 概述 在本例题比较和验算结构的支承条件和弹簧刚度不同时产生的结构的反力、位移和内力。 弹簧连接 图 7.1 分析模型 材料 钢材 : Grade3 弹性模量(E) : 2.1 x 106 kgf/cm2 截面 截面面积(Area) : 1.0 x 10-2 m2 截面惯性矩(I yy) : 8.333 x 10-6 m2 荷载 节点集中荷载: 10.0 tonf 弹簧系数
区分k1 (tonf·m/radian) k2 (tonf/m) k3 (tonf/m) 模型 1 模型 2 模型 3 100,000 10 100,000 1 10,000 10,000 10,000 10,000 10,000
设定基本环境 打开新文件以‘Support.mgb’为名保存。定义单位体系为‘m’和‘tonf’。 文件 / 新文件 文件 / 保存( Support ) 工具/ 单位体系 长度> m ; 力 > tonf? 图 7.2 设定单位体系 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 选择材料为钢材Grade3（GB(S)）。 模型 / 材料和截面特性 / 材料 类型> 钢材 规范>GB(S) ; 数据库 > Grade3? 模型 / 材料和截面特性 / 截面 数值 截面号( 1 ) ; 名称( 截面) 截面特性值 > 面积( 0.01 ) ; Iyy ( 8.333e-6 )? 图 7.3 定义材料图 7.4 定义截面
建立节点和截面 为建立模型 1的梁单元，先输入节点。 正面, 捕捉点 (关), 捕捉轴线 (关) 捕捉节点 (开), 捕捉单元 (开), 自动对齐(开) 模型 / 节点 / 建立节点 坐标 ( x, y, z ) ( 0, 0, 0 ) 图 7.5 建立节点
midas例题
Vrification Manual
Modeling, Integrated Design & Analysis Software
?
Example-1
Title
Cylindrical Hole in an Infinite Elastic Medium
Description
This problem concerns the determination of stresses and displacements for the case of a cylindrical hole in an infinite elastic medium subjected to in-situ stress field σ xx = p1 , σ yy = p2 . The problem tests the isotropic elastic material model, the plane-strain condition and axisymmetric geometry. The infinite elastic boundary is also tested in this example. A cylindrical hole with a radius of 1 m exists in an infinite body under a uniform compressive stress of -30 MPa. It is assumed that the problem is symmetric about both the horizontal and vertical axes. Further, it is assumed that the radius of the hole is small compared to the length of the cylinder. This assumption permits the 3D problem to be reduced to a 2D plane-strain problem.
Soil
Cylindrical hole
Fig. 1.1 Cylindrical hole in an infinite elastic medium
1
midas操作例题资料-钢箱梁
Civil＆Civil Designer 一、钢箱梁操作例题资料 1概要 钢桥是高强、轻型薄壁结构，截面和自重比混凝土桥小，跨越能力大，因而在实际工程中有广泛应用。钢桥按形式可大致分为钢箱梁、钢板梁（工字钢）、钢桁梁、组合梁桥等类型。钢桥在使用时不仅要求钢材具有较高的强度，而且还要求具有良好的塑性。钢桥的刚度相对比较小，变形和振动比混凝土桥大。为了保证车辆行驶安全和舒适性、避免过大的变形和振动对钢桥结构产生不利的影响，钢桥必须有足够的整体刚度[2] 。钢桥缺点除容易腐蚀影响耐久性外，另一缺点是疲劳。影响疲劳的因素很多，除钢材品质、连接的构造与方法等外，与荷载性质、疲劳细节关系也很大。钢箱梁除钢材等力学特性外，还具有箱梁的受力特点，广泛应用于市政高架、匝道、大跨度斜拉桥、悬索桥、拱桥加劲梁、大跨连续钢箱梁及人行桥钢箱梁等方面。 本专题将通过介绍工程概况、结合规范构造检查、midas Civil详细建模过程以及midas Civil Designer设计平台及结果查看等操作流程，希望能为读者结合实际项目学习程序，通过程序了解钢箱梁提供帮助。
钢箱梁操作例题资料 2 钢桥概况及构造检查 2.1 钢桥概况 主梁为20+30+40+30m单箱单室正交钢箱梁，钢材为Q345；桥面宽8m，梁高2.335m，翼缘板长1.8m；顶板、腹板、翼缘板均厚16mm，底板标准段厚16mm，支座两侧3~3.5m范围内加厚为24mm；顶板设置闭口U型加劲肋；翼缘板、腹板均设置板型加劲肋；底板标准段设置板型加劲肋，桥墩两侧5~7m范围内设置T型加劲肋；横隔板等设置距离详见图1~图3所示。 建模之前，应按照《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64—2015)[1] （以下简称规范）对钢桥面板、加劲肋、翼缘板及腹板等尺寸进行构造检查。 2.2构造检查 2.2.1钢桥面板 近年来正交异性钢桥面板出现疲劳和桥面铺装损伤的现象较为普遍，为保证钢桥面板具有足够的刚度，需对最小厚度有要求；为减小应力集中和避免采用疲劳等级过低的构造细节，需对纵向闭口加劲肋尺寸进行规定[1]。 表1 钢桥面构造检查
midas桥梁抗震分析与设计例题
桥梁抗震分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 2007年8月
前言 为贯彻《中华人民共和国防震减灾法》，统一铁路工程抗震设计标准，满足铁路工程抗震设防的性能要求，中华人民共和国建设部发布了新的《铁路工程抗震设计规范》，自2006年12月1日起实施。新规范规定了按“地震动峰值加速度”和“地震动反应谱特征周期”进行抗震设计的要求，明确了铁路构筑物应达到的抗震性能标准、设防目标及分析方法，增加了钢筋混凝土桥墩进行延性设计的要求及计算方法。 从1999年开始，中华人民共和国交通部也在积极制定新的《公路工程抗震设计规范》、《城市桥梁抗震设计规范》。从以上规范的征求意见稿中可以看出，新规范中桥梁抗震安全设置标准采用多级设防的思想，增加了延性设计和减隔震设计的相应规定，对于结构的计算模型、计算方法、以及计算结果的使用有更加具体的规定。 随着新规范的推出，工程师急迫需要具备桥梁抗震分析与设计的能力。Midas/Civil具备强大的桥梁抗震分析功能，包括振型分析、反应谱分析、时程分析、静力弹塑性分析以及动力弹塑性分析，可以很好地辅助工程师进行桥梁抗震设计。
目录 一桥梁抗震分析与设计注意事项 (1) 1. 动力分析模型刚度的模拟 (1) 2. 动力分析模型质量的模拟 (1) 3. 动力分析模型阻尼的模拟 (1) 4. 动力分析模型边界的模拟 (2) 5.特征值分析方法 (2) 6.反应谱的概念 (3) 7.反应谱荷载工况的定义 (4) 8.反应谱分析振型组合的方法 (4) 9.选取地震加速度时程曲线 (5) 10.时程分析的计算方法 (5) 二桥梁抗震分析与设计例题 (7) 1. 概要 (7) 2. 输入质量 (8) 3. 输入反应谱数据 (10) 4. 特征值分析 (12) 5. 查看振型分析与反应谱分析结果 (13) 6. 输入时程分析数据 (18) 7. 查看时程分析结果 (20) 8. 抗震设计 (22)