MIDAS模型步驟

1、 課程名稱：橋梁電算設(shè)計(jì)題目：MIDAS建模過程 院 系： 土木工程系 專 業(yè)： 鐵工四班 年 級： 2009級 姓 名： 胡奇光 指導(dǎo)教師： 康銳 西南交通大學(xué)峨眉校區(qū) 2012年 06月23日目 錄1.單位體系22.定義材料參數(shù)：23.截面定義：34.建立節(jié)點(diǎn)：45.建立單元：56.定義邊界條件：57.MIDAS 對結(jié)構(gòu)自重荷載可以通過程序來自動(dòng)計(jì)算。68. 鋼束預(yù)應(yīng)力荷載：69.定義溫度荷載：710.變截面組：811.質(zhì)量的定義：912. 定義 PSC 截面鋼筋：913.定義節(jié)點(diǎn)荷載：1014.定義梁單元荷載：1015. 組的定義：1116.總結(jié)111.單位體系 建立一個(gè)模型的第一步就是

2、要建立符合你需要的單位體系，一般用 KN，M。 2.定義材料參數(shù)： 混凝土材料參數(shù)，預(yù)應(yīng)力鋼筋材料參數(shù)。在首先建立模型的時(shí)候，可以直接應(yīng)用 MIDAS 給定的規(guī)范數(shù)據(jù)庫中的材料來定義，但是在實(shí)際的工程中，要根據(jù)實(shí)際的情況來設(shè)置一些參數(shù)，如泊松比、彈性模量、線膨脹系數(shù)等。這個(gè)時(shí)候要用自定義材料參數(shù)來定義。 定義時(shí)間依存性材料特性：（我們通常說的混凝土的收縮徐變特性、混凝土強(qiáng)度隨時(shí)間變化在程序里統(tǒng)稱為時(shí)間依存材料特性） 1) 定義時(shí)間依存性特性函數(shù)（包括收縮徐變函數(shù)，強(qiáng)度發(fā)展函數(shù)，一般國內(nèi)的規(guī)范里面不考慮強(qiáng)度發(fā)展函數(shù)） 2) 將定義的時(shí)間依存特性函數(shù)與相應(yīng)的材料連接起來 3) 修改時(shí)間依存材料特性

3、值（對于連續(xù)剛構(gòu)橋一般就是指修改構(gòu)件的理論厚度） 3.截面定義： 截面定義有許多種方法， 可以采用調(diào)用數(shù)據(jù)庫中截面 （標(biāo)準(zhǔn)型鋼） 、 用戶定義、 采用直接輸入截面特性值的數(shù)值形式、 導(dǎo)入其他模型中已有截面。 針對連續(xù)剛構(gòu)橋的截面定義，最好是采用用戶定義的方式輸入截面參數(shù)，當(dāng) 然也可以采用在 AutoCAD 畫好截面， 采用 MIDAS 中的截面特性計(jì)算器計(jì)算 出截面的特性值，保存為 SEC 文件的形式后，再導(dǎo)入 MIDAS 中這種數(shù)值形 式來定義截面，但是這種樹脂形式定義的截面不能向用戶輸入那樣直觀的顯 示截面的三維效果，但是其不影響整個(gè)模型的計(jì)算結(jié)果。其中截面特性計(jì)算 器有其相關(guān)的文件說明。

4、連續(xù)剛構(gòu)橋的截面定義一般是先建立 PSC 截面后， 再建立變截面單元， 等到建立好單元長度后， 將變截面單元賦給相應(yīng)的單元。 4.建立節(jié)點(diǎn)： 首先要明白節(jié)點(diǎn)是有限元模型最基本的單位，節(jié)點(diǎn)不代表任何的實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)只是用來確定構(gòu)件的位置。節(jié)點(diǎn)的建立可以采用捕捉柵格網(wǎng)、 輸入坐標(biāo)、復(fù)制已有節(jié)點(diǎn)、分割已有節(jié)點(diǎn)等方法來建立新的節(jié)點(diǎn)，另外在復(fù)制單元的同時(shí)程序會(huì)自動(dòng)生成構(gòu)成單元的節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)建立過程中可能會(huì)出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)號不連續(xù)的情況，這是可以通過對選擇節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重新編號或緊湊節(jié)點(diǎn)編號來進(jìn)行編輯。一般的情況下把第一個(gè)節(jié)點(diǎn)建在(0,0,0)點(diǎn)。5.建立單元： 在 MIDAS 中可以通過多種方法來建立單元，包括連接已有節(jié)

5、點(diǎn) 建立單元、對已有單元進(jìn)行分割建立新的單元、擴(kuò)展已有節(jié)點(diǎn)或單元生成更 高維數(shù)的單元、導(dǎo)入 AUTOCAD 的 DXF 文件來生成單元的方法等。對于復(fù)制單元、分割單元、擴(kuò)展單元都可以執(zhí)行等間距操作和任意間距操作。需要注意的是：使用鏡像功能復(fù)制單元時(shí)，新生成的單元的局部坐標(biāo)系 方向與源單元的局部坐標(biāo)系方向相反，因此需要調(diào)整單元的局部坐標(biāo)系方向 使得輸出的單元內(nèi)力方向統(tǒng)一。（在導(dǎo)入 AUTOCAD 的 DXF 文件時(shí)，只要 選擇需要的圖層中的圖形文件就可以方便的建立整體結(jié)構(gòu)模型，然后再對導(dǎo) 入的單元賦予單元屬性即可完成結(jié)構(gòu)模型的建立。）6.定義邊界條件： 在建立連續(xù)剛構(gòu)橋時(shí)，所用到的邊界條件是主墩

6、底部節(jié)點(diǎn) （六個(gè)自由度全部約束） 、墩梁固結(jié)（彈性約束中的剛性連接） 、邊墩（約束 Dy、 Dz、Rx、Rz）以及邊跨現(xiàn)澆段(1,1,1,1,0,1)。 7.MIDAS 對結(jié)構(gòu)自重荷載可以通過程序來自動(dòng)計(jì)算。 在定義自重時(shí)，首先要定義自重荷載的荷載工況名稱，并定義自重所屬的荷載組，然后輸入自重系數(shù)即可。對于荷載系數(shù)，通常在 Z 方向輸入-1 即可。因?yàn)橥ǔ？紤]的模型的重力作用方向都是豎直向下，而程序默認(rèn)的整體坐標(biāo)系 Z 的正方向是豎直向上的。如果自重作用時(shí)考慮結(jié)構(gòu)的容重與材料定義時(shí)的容重不同，這里自重系數(shù)只要輸入計(jì)算自重時(shí)要考慮的容重與材料定義的容重之比就可以了。 8. 鋼束預(yù)應(yīng)力荷載： 1)

7、 鋼束特性值定義：張拉形式、單根預(yù)應(yīng)力鋼筋面積、后張法導(dǎo)管直徑、松弛系數(shù)等與預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力計(jì)算參數(shù)。 2) 鋼束布置形狀：通過二維和三維的輸入方式來輸入，通過輸入鋼束形狀 主要控制點(diǎn)坐標(biāo)和預(yù)應(yīng)力鋼筋彎起半徑，并輸入插入點(diǎn)坐標(biāo)即預(yù)應(yīng)力鋼筋坐 標(biāo)參考位置坐標(biāo)即完成鋼束布置定義。 3) 輸入鋼筋張拉控制應(yīng)力：選擇要張拉德鋼束，輸入張拉控制應(yīng)力（或張 拉控制內(nèi)力）,并輸入注漿時(shí)間，即在哪個(gè)階段開始考慮按換算截面來進(jìn)行計(jì)算。9.定義溫度荷載：一般連續(xù)剛構(gòu)橋要考慮的溫度荷載有整體升溫、整體降溫和溫度梯度。 系統(tǒng)溫度適應(yīng)于整體結(jié)構(gòu)的整體升溫或整體降溫。溫度梯度適用于對梁沿截面高度和寬度方向溫度梯度作用。對于

8、結(jié)構(gòu)的初始溫度在模型結(jié)構(gòu)類型中指定，通常指定為 0 度即可。 11. 定義移動(dòng)荷載：對于連續(xù)剛構(gòu)橋，一般采用單梁結(jié)構(gòu)的梁單元建模，所以： 1) 首先選規(guī)范：CHINA 2) 首先要定義車道荷載（采用的是車道單元加載的方式。車道荷載里面有 幾個(gè)車道就定義幾個(gè)車道荷載，把每個(gè)車道荷載的偏心距和跨度算出來） 3) 再定義車輛類型（用規(guī)范數(shù)據(jù)庫里面的就可以） 4) 定義移動(dòng)荷載工況（主要需要考慮的是縱向荷載折減系數(shù)和最多加載車 道數(shù)、最少加載車道數(shù)，還有是否考慮組合情況，荷載橫向分布系數(shù)是程序 本身予以考慮） 5) 最后還要在“分析”欄中定義移動(dòng)荷載分析控制數(shù)據(jù)(加載位置、計(jì)算位置、計(jì)算選項(xiàng)、橋梁等級

9、和沖擊系數(shù)（基頻的的值的選定）) 10.變截面組：建立連續(xù)剛構(gòu)橋時(shí)，變截面組一般是不需要使用的，因?yàn)樵诮⒆兘孛鎲卧臅r(shí)候就基本上已經(jīng)考慮好了單元的長度，一般都是根據(jù)施工階段的需要來劃分的，一般一個(gè)節(jié)段用一個(gè)變截面單元來定義，像在主梁根部有橫膈板的情況，一個(gè)節(jié)段可以多劃分幾個(gè)單元。因?yàn)榻⒘俗兘孛娼M之后很影響程序運(yùn)行的速度，所以就算是用到變截面組，一般的情況下也會(huì)將其轉(zhuǎn)化為變截面來處理。（在分割變截面單元的時(shí)候，會(huì)使分割后的變截面變?yōu)殇忼X狀的一連串單元，這個(gè)時(shí)候必須要采用變截面組來分割才能避免這種現(xiàn)象。） 11.質(zhì)量的定義：一般連續(xù)剛構(gòu)橋都是進(jìn)行靜力分析，主要是在靜力狀態(tài)下模擬連續(xù)剛構(gòu)橋的施工

10、過程中以及成橋狀態(tài)下的內(nèi)力分布和位移情況，所以一般不需要將一些荷載轉(zhuǎn)化成質(zhì)量。（對于二期恒載，在進(jìn)行靜力分析時(shí)，一般都是按照荷載的形式施加的。 ）12. 定義 PSC 截面鋼筋：對于連續(xù)剛構(gòu)橋，當(dāng)要求分析結(jié)構(gòu)的主拉應(yīng)力時(shí)，作為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，除了配置縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋外，還要配置普通鋼筋。程序中的普通鋼筋按照縱向鋼筋和抗剪鋼筋這兩個(gè)對話框輸入。在連續(xù)剛構(gòu)橋中，縱向鋼筋一般可以對橋墩配置，其他的截面一般不配置縱向鋼筋。抗剪鋼筋包括了腹板豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋、彎起鋼筋、和抗扭鋼筋（抗扭箍筋和抗扭縱筋） 但是在 MIDAS 中, 一般只將腹板豎向預(yù)應(yīng)力筋配置給結(jié)構(gòu)，也是一種偏安全的處理方式。當(dāng)配置了縱向普通

11、鋼筋后，一定要在“分析主控?cái)?shù)據(jù)”中選擇“在計(jì) 算截面剛度時(shí)考慮鋼筋，否則程序在計(jì)算過程中不考慮縱向普通鋼筋對截面剛度和結(jié)構(gòu)承載能力的影響.13.定義節(jié)點(diǎn)荷載：在連續(xù)剛構(gòu)橋中，節(jié)電荷載用在有時(shí)橫膈板不建出來，而是 用節(jié)點(diǎn)荷載或是單元荷載的形式加上去，還有在施工階段中，掛藍(lán)、混凝土濕重、中跨頂推力、配重等要施加節(jié)點(diǎn)荷載。14.定義梁單元荷載：連續(xù)剛構(gòu)橋中二期恒載是通過梁單元荷載來施加的。15. 組的定義：連續(xù)剛構(gòu)橋要進(jìn)行施工階段分析，就要進(jìn)行組的定義。建立一個(gè) 連續(xù)剛構(gòu)橋的模型所要定義的組有 1) 結(jié)構(gòu)組：按每個(gè)施工節(jié)段來定義結(jié)構(gòu)組，將一個(gè)施工節(jié)段中的所有單元 和節(jié)點(diǎn)都定義為一個(gè)組 2) 邊界組：主墩的約束組、墩梁固結(jié)組、邊墩組，邊跨現(xiàn)澆段組 3) 荷載組： 首先也是和結(jié)構(gòu)組相對應(yīng)的那些按節(jié)段來劃分的