1、典尚設計-路橋效果圖、三維動畫midas CivilOne Stop Solution for Bridge and Civil Structures目錄簡要1設定操作環境及定義材料和截面2定義材料2定義截面3建立結構模型4主梁及橫向聯系梁模型4輸入橫向聯系梁5輸入橋墩5剛性連接7建立橋墩和系梁9輸入邊界條件10輸入支座的邊界條件10剛性連接11輸入橫向聯系梁的剛域12輸入橋臺的邊界條件13輸入二期恒載14輸入質量15輸入反應譜數據17輸入反應譜函數17輸入反應譜荷載工況18運行結構分析19查看結果20荷載組合20查看振型形狀和頻率21查看橋墩的支座反力24典尚設計-路橋效果圖、三維動畫htt

2、pmidas CivilOne Stop Solution for Bridge and Civil Structures簡要本例題介紹使用MIDAS/CIVIL的反應譜分析功能來進行抗震設計的方法。例題模型使用的是簡化了的鋼箱型橋梁模型，由主梁、橫向聯系梁和橋墩。橋臺部分由于剛度很大，不另外建立模型只輸入邊界條件；基礎部分假設完全固定，也只按邊界條件來定義。下面是橋梁的一些基本數據。跨橋徑：45 m + 50 m + 45 m =寬：11.4 m140 m主梁形式：鋼箱梁鋼混材：GB(S) Grade3（主梁）B_Civil(RC) 30（橋墩）凝：mm圖1. 橋梁剖面圖典尚設計-路橋效果圖

3、、三維動畫httpmidas CivilOne Stop Solution for Bridge and Civil Structures設定操作環境及定義材料和截面新項目），以Response.mcb為名保存(保存)。開新文件（文件 /新項目t文件 / 保存 ( Response )將體系設定為kN(力), m(長度)。工具 /體系長度m ; 力kN 定義材料分別輸入主梁和橋墩的材料數據。模型 / 材料和截面特性材料號 (1) ;規范GB(S) ;材料號 (2) ;/材料類型S鋼材數據庫Grade3 類型 混凝土數據庫30 規范GB-Civil(RC);圖2. 定義材料典尚設計-路橋效果圖、

4、三維動畫httpmidas CivilOne Stop Solution for Bridge and Civil Structures定義截面使用用戶定義來輸入主梁、橫向聯系梁以及橋墩的截面數據。主梁：箱型截面200025001216/18工字型截面12實腹長方形截面 1.51.5橫向聯系梁：柱橋帽：墩：實腹圓形截面1.5主梁與橋墩連接的支座部分使用彈性連接(Elastic Link)來模擬。模型 / 材料和截面特性 /數據庫/用戶截面名稱 (Girder) ;截面形狀箱型截面 ; 用戶偏心H ( 2 )心; B ( 2.5 ); tw ( 0.012 )tf1 (

5、 0.016 ) ;C ( 2.3 ); tf2 ( 0.018 )名稱 (Cross) ;截面形狀工型截面 ; 用戶偏心H ( 1.5 )名稱( Co偏心心; B ( 0.3 ) ;tw ( 0.012 ) ;tf1 ( 0.012 ); 截面形狀實腹長方形截面 心 用戶 ; H ( 1.5 ); B ( 1.5 ) 輸入截面尺寸時，若只輸入tf1，不輸入 t f 2 ， 則t f 2 與t f 1 相同。名稱 ( Column ); 截面形狀實腹圓形截面D ( 1.5 )用戶 ;圖3. 定義截面典尚設計-路橋效果圖、三維動畫httpmidas CivilOne Stop Solution

6、for Bridge and Civil Structures建立結構模型主梁及橫向聯系梁模型建立節點 建立節點后，通過單元來建立主梁。擴展單元 功能將節點按28使用5m擴展頂面,捕捉節點 (開),捕捉單元 (開)自動對齊 (開)模型 / 節點 /建立節點坐標 ( 0,0, 0 )次數 (1);距離 (0, 7.7, 0) 模型 / 單元 /全選擴展單元擴展類型節點線單元單元屬性單元類型梁單元材料1:Grade3 ;截面1 : Girder生成形式和移動和移動等間距dx, dy, dz ( 5, 0, 0 )次數( 28 ) ;圖4.輸入主梁典尚設計-路橋效果圖、三維動畫httpmidas C

7、ivilOne Stop Solution for Bridge and Civil Structures輸入橫向聯系梁在主梁起點處使用建立單元 功能連接兩個節點建立一個橫向聯系梁后，可通過將該梁按縱橋方向來建立剩余橫向聯系梁。節點號 (開)模型 / 單元/建立單元單元類型一般梁/變截面梁材料1:Grade3; 截面2:Cross ; Beta Angle ( 0 )節點連接( 1, 2模型/ 單元 /選擇和移動建立的形式;和移動等間距dx, dy, dz ( 5, 0, 0 ) ;次數( 28 )圖5. 輸入橫向聯系梁輸入橋墩如圖6所示，在橋墩的位置建立模型后，通過剛性連接(Rigid模擬實

8、際結構。橋墩的剖面如圖7所示。Link)來典尚設計-路橋效果圖、三維動畫httpmidas CivilOne Stop Solution for Bridge and Civil Structures圖6. 橋墩和上部結構連接示意圖圖7. 橋墩模型典尚設計-路橋效果圖、三維動畫http立面側面: m1.57.02.023.85=7.72.0: m50.75剛性連接剛性連接彈性連接剛性連接midas CivilOne Stop Solution for Bridge and Civil Structures剛性連接選擇主梁支座處的節點，將其向z軸方向，生

9、成要進行剛性連接的節點。(參考圖6)顯示邊界一般支承 (開)多邊形選擇( 單元 : 中跨中的單元)激活標準視圖,節點號 (開)模型/節點 /單選形式 方向z和移動( Nodes : 19, 20, 39, 40 );和移動任意間距間距 ( -1.25, -0.2, -0.75 ) ;圖8.節點典尚設計-路橋效果圖、三維動畫httpmidas CivilOne Stop Solution for Bridge and Civil Structures在要建立橋墩和系梁的位置生成節點。模型/ 節點 /分割節點間距分割等間距分割數量 (2)分割的節點號 (67, 68) ;(69, 70)模型/ 節

10、點 /單選形式和移動(節點 : 71, 72 );和移動任意間距方向y ; 間距 ( 11.7/2, -11.7 ) 前次選擇間距 -0.75, 7-1 ) 方向z;圖9. 輸入橋墩的節點典尚設計-路橋效果圖、三維動畫httpmidas CivilOne Stop Solution for Bridge and Civil Structures建立橋墩和系梁使用建立單元 功能建立橋墩和系梁。(參考圖7)模型/ 單元 /建立單元單元類型一般梁/變截面梁材料2:30 ; 截面3:CoBeta Angle ( 0 ); 交叉分割節點 (開) (圖10的1 )節點連接 ( 73, 75 )節點連接(

11、74, 76 )材料2:30 ; 截面4:ColumnBeta Angle ( 0 )節點連接( 77, 91節點連接( 78, 92交叉分割節點 (開);)圖10. 建立系梁和橋墩典尚設計-路橋效果圖、三維動畫httpmidas CivilOne Stop Solution for Bridge and Civil Structures輸入邊界條件輸入支座的邊界條件使用Zoom Window 放大系梁的連接部分，并使用彈性連接功能輸入支座的邊界條件。窗口縮放 (放大第一個橋墩的系梁部分)/ 邊界條件 / 彈性連接選擇添加/替換 ;連接類型一般類型模型SDx SRx兩點(1e11) ; SDy

12、(0) ; SRy(0) ( 59, 63 )(1e11) ; SDz (1e11) 彈性連接各方向彈簧的剛度需按單元坐;SRz(0)標系輸入。方向輸入為“0”, 固定方向輸入為“1e11”以保證其剛性運動。SDx(1e11) ; SDy SRx (0) ; SRy(0)兩點( 60, 64 )(0); SDz(1e11)SRz(0)對齊,SDx窗口縮放 (放大第二個橋墩的系梁部分)(1e11) ; SDy(1e11) ; SDz (0)SRx(0) ; SRy(0);SRz(0)兩點( 61, 65 )SDx(1e11) ; SDy(0); SDz(1e11)SRx (0) ; SRy兩點(

13、 62, 66 )(0)SRz(0)圖11. 只激活連接部分的單元典尚設計-路橋效果圖、三維動畫httpmidas CivilOne Stop Solution for Bridge and Civil Structures剛性連接將在實際位置建立的主梁和支座、支座和橋墩分別使用剛性連接接起來。（參考圖6）連對齊,窗口縮放 (放大第一個橋墩的系梁部分)/邊界條件/ 剛性連接單選( 節點 : 60 )模型)主節點號 ( 20剛性連接(開)方向x類型剛體 單選(節點 : 59 ); 間距 ( 50 ) 已輸入的剛性連接可進行。)主節點號( 19單選(節點: 68 )主節點號( 64單選(節點: 6

14、7 )主節點號( 63單選(節點: 77 )主節點號( 71圖12. 主梁和支座及橋墩間的剛性連接典尚設計-路橋效果圖、三維動畫httpmidas CivilOne Stop Solution for Bridge and Civil Structures輸入橫向聯系梁的剛域由于建模時所有的單元是以中心軸為準相互連接的，故會有如圖15所示的主梁和橫向聯系梁間由于主梁的梁寬導致的重復部分出現。對此可使用排除。剛域 功能通過輸入剛域長度使程序在計算剛度時將該部分的影響輸入 剛域長度的方法有整體坐標系和單元坐標系兩種類型。若選擇整體坐標系類型，則對于所輸入的剛域長度不考慮荷載，只針對剩余的單元長度計

15、算剛度和自重。相反選擇單元坐標系的話，只在計算剛度時排除輸入的剛域長度，而在計算自重和施加荷載時則將該部分包含在內。（參考手冊）這里使用單元坐標系來輸入剛域長度。此時由于需在梁單元的i、j端輸入軸向的剛域長度，故需事先確認梁單元的單元坐標系方向。左面,隱藏 (開)/ 邊界條件 /剛域交叉線選擇 (單元選擇添加/替換 ;模型: 橫向聯系梁)剛域長度類型單元坐標系RGDj ( 2.3/2 )RGDi ( 2.3/2 );圖13. 輸入橫向聯系梁的剛域長度典尚設計-路橋效果圖、三維動畫httpj 端i 端midas CivilOne Stop Solution for Bridge and Civi

16、l Structures輸入橋臺的邊界條件本例題主梁與橋墩系梁的支座部分使用彈性連接和剛性連接功能來模擬。橋臺的邊界條件如圖14所示。基礎則假設其完全固定，故約束所有度。雙向單向固定圖14. 橋臺的約束條件隱藏 (關)，標準視圖，全部激活一般支承模型/邊界條件 /單選 (節點 : 1, 57)選擇添加 ; 支承條件類型Dy, Dz (開) 單選 (節點 : 2, 58)選擇添加 ; 支承條件類型Dz (開) 單選 (節點 : 91, 92); 支承條件類型 D-All (開), R-All (開) 選擇添加 使用查詢查詢節點功能(圖12的)可在信息窗口查詢相應節點的各種輸入情況，并可非常容易地

17、查看兩個節點間的距離。圖15. 輸入邊界條件典尚設計-路橋效果圖、三維動畫http固定端橋臺45 m50 m45 mmidas CivilOne Stop Solution for Bridge and Civil Structures輸入二期恒載首先定義二期恒載的靜力荷載工況。荷載 /靜力荷載工況名稱 ( DL ) ;類型恒荷載圖16. 輸入靜力荷載工況假設二期恒載為10kN/m大小的均布荷載，使用梁單元荷載功能輸入。左面荷載 / 梁單元荷載窗口選擇 ( 單元 : 主梁，圖17的1 )荷載工況名稱DL ; 選擇添加荷載類型均布荷載方向整體坐標系 Z ; 投影否w ( -10) 數值相對值 ;

18、x1 ( 0 );x2 ( 1 );圖17. 輸入主梁二期恒載典尚設計-路橋效果圖、三維動畫httpmidas CivilOne Stop Solution for Bridge and Civil Structures輸入質量由于在進行反應譜分析之前需先進行特征值分析，故輸入進行特征值分析所需的結構的質量。在MIDAS/Civil中輸入質量有兩種類型。一個是將所建結構模型的自重轉換為質量，還有一個是將輸入的其它恒荷載（鋪裝及護欄荷載等）轉換為質量。對于結構的自重不需另行輸入，即可在模型結構類型框中完成轉換。而二期荷載一般是以外部荷載(梁單元荷載、樓面荷載、壓力荷載、節點荷載等)的形式輸入的，

19、可使用模型質量荷載轉換為質量能來轉換。本例題也使用上述兩種方法來輸入質量。首先將所輸入的二期荷載（梁單元荷載）轉換為質量。功模型/ 質量 / 將荷載轉換成質量質量方向X, Y, Z轉換的荷載種類梁單元荷載 (開)重力加速度 ( 9.806 ); 荷載工況DL組合值系數 ( 1 ); 添加圖18. 將梁單元荷載轉換為質量典尚設計-路橋效果圖、三維動畫httpmidas CivilOne Stop Solution for Bridge and Civil Structures下面將單元的自重轉換為質量。模型 / 結構類型將結構的自重轉換為質量轉換到 X, Y, Z 圖19. 將結構的自重自動轉換

20、為質量質量輸入結束后，可使用查詢質量統計表格 功能確認質量輸入得是否正確。表格中荷載轉化為質量是指被轉換成質量的外部荷載，結構質量指的是被轉換的自重。在表格下端的合計（圖20的1 ）里的數值為被轉換的所有質量的合計。查詢/ 質量統計表格圖20. 質量統計表格典尚設計-路橋效果圖、三維動畫httpmidas CivilOne Stop Solution for Bridge and Civil Structures輸入反應譜數據輸入反應譜函數進行抗震計算，這里使用振型分解反應譜法。輸入項參數如下。荷載所需的各基本烈度：場地類別：重要性修正系數：綜合影響系數：最大周期：7I 1.00.2010秒如

21、圖21，將以上參數輸入后就可自動得到公路工程抗震設計規范(JTJ004-89)的影響系數曲線。荷載 /反應譜分析數據/ 反應譜函數 添加設計反應譜 ; 設計反應譜China(JTJ004-89)基本烈度7場地類別重要性修正系數1.0綜合影響系數0.20 反應譜函數中輸入的最大周期必須包含特征值分析所計算出的最大、最小周期的范圍。最大周期( 10 )圖21. 輸入反應譜函數典尚設計-路橋效果圖、三維動畫httpmidas CivilOne Stop Solution for Bridge and Civil Structures輸入反應譜荷載工況輸入反應譜函數后，按橋梁縱向(整體坐標系X方向)和

22、側向(整體坐標系Y方向)分別定義反應譜荷載工況。荷載 / 反應譜函數/反應譜荷載工況荷載工況名稱 ( X-dir ); 函數名稱CH-JTJ004-89角度 ( 0 ) 方向X-Y;放大系數 ( 1 )操作添加荷載的方向與X-Y平面平行，則選擇X-Y方向。荷載工況名稱( Y-dir ) ; 函數名稱CH-JTJ004-89角度 ( 90 )角度是指荷載的方向X-Y放大系數;方向與整體坐標系X軸的夾角，角度的符號對于Z軸遵循右手法則。( 1 );操作添加圖22.輸入反應譜荷載工況典尚設計-路橋效果圖、三維動畫httpmidas CivilOne Stop Solution for Bridge

23、and Civil Structures下面定義進行特征值分析和反應譜分析時的分析方法。特征值分析控制(圖22的1 )頻率數量( 25 )反應譜分析控制 (圖22的2 )振型組合方法SRSS 如果分析后振型參與質量達不到規范所規定的90%，則需適當增加頻率數量重新進行分析。圖23. 特征值分析控制框 選 擇 振 型 組 合 方 法 (SRSS, Square Root -of the Sum of the Squa -res) 若選擇考慮振型的正負號，則在對各振型的結果進行組合時會考慮正負號，并需選擇符號的考慮方式，詳見手冊。圖24. 反應譜分析控制框運行結構分析建立模型并所有參數后，即可運行

24、結構分析。分析 /運行分析典尚設計-路橋效果圖、三維動畫httpmidas CivilOne Stop Solution for Bridge and Civil Structures查看結果荷載組合結構分析結束后，對于分析結果進行線性組合，并取組合結果中的絕對值最大值(ABS)。對于橋梁縱向和側向分別按以下方法進行荷載組合，來查看支座的水平方向反力。荷載組合1(LCB1)荷載組合2(LCB2): 1.0 |X-dir| + 0.3 |Y-dir|: 0.3 |X-dir| + 1.0 |Y-dir|結果 /荷載組合激活(開) ;名稱( LCB1 ); 類型ABS荷載工況X-dir(RS);荷

25、載工況Y-dir(RS) ;系數 (1 )系數 ( 0.3 )激活(開) ; 名稱 ( LCB2 ); 類型ABS荷載工況X-dir(RS)荷載工況Y-dir(RS);系數( 0.3 )系數( 1 )圖25.荷載組合框典尚設計-路橋效果圖、三維動畫httpmidas CivilOne Stop Solution for Bridge and Civil Structures查看振型形狀和頻率各振型的質量參與比率可通過結果分析結果表格振型形狀看。來查結果/ 分析結果表格 / 振型形狀激活模態 1 (on) 在激活框中不選擇右側的特征值模態并點擊的話， 則只顯示振型參與質量，不顯示特征值向量。 圖26 的表格中，1 、2分別為X、Y方向上相應模態的振型參與質量，合計(3 )欄中的數值為到該模態為止