目錄TOC\h\z\t"3??????,3,1???,1,2???,2"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輸入橋臺的邊界條件 10輸入支座的邊界條件 11剛性連接 12輸入橫向聯系梁的梁端剛域 13輸入二期恒載 14輸入質量 15輸入反響譜數據 17輸入反響譜函數 17輸入反響譜荷載工況 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簡要本例題介紹使用MIDAS/CIVIL的反響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、橫向聯系梁和橋墩構成。橋臺局部由于剛度很大，不另外建立模型只輸入邊界條件；根底局部假設完全固定，也只按邊界條件來定義。下面是橋梁的一些根本數據?？鐝剑?5m+50m+45m=140m橋寬：11.4m主梁形式：鋼箱梁鋼材：GB(S)Grade3〔主梁〕混凝土：GB_Civil(RC)30〔橋墩〕[單位：[單位：mm]圖1.橋梁剖面圖

設定操作環境及定義材料和截面開新文件〔新工程〕，以‘Response.mcb’為名保存(保存)。File/NewProjectFile/Save(Response)將單位體系設定為kN(Force),m(Length)。Tools/UnitSystemLength>m;Force>kN定義材料分別輸入主梁和橋墩的材料數據。Model/Property/MaterialMaterialNumber(1);Type>SteelStandard>GB(S);DB>Grade3MaterialNumber(2);Type>ConcreteStandard>GB-Civil(RC);DB>30圖2.定義材料

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2000×2500×12×16/18橫向聯系梁：工字型截面1500×300×12×12/12柱帽：實腹長方形截面1.5×1.5橋墩：實腹圓形截面1.5主梁與橋墩連接的支座局部使用彈性連接(ElasticLink)來模擬。Model/Property/SectionDB/UsertabName(Girder);SectionShape>Box;UserOffset>Center-CenterH(2);B(2.5);tw(0.012)tf1(0.016);C(2.3);tf2(0.018)Name(Cross);SectionShape>H-Section;輸入截面尺寸時，假設只輸入tf1，不輸入tf2輸入截面尺寸時，假設只輸入tf1，不輸入tf2，那么tf2與tf1相同。Offset>Center-CenterH(1.5);B(0.3);tw(0.012);tf1(0.012)Name(Coping);SectionShape>SolidRectangleOffset>Center-CenterUser;H(1.5);B(1.5)Name(Column);SectionShape>SolidRoundUser;D(1.5)圖3.定義截面

建立結構模型主梁及橫向聯系梁模型使用CreateNodes建立節點后，通過ExtrudeElements功能將節點按28@5m擴展成梁單元來建立主梁。TopView,NodeSnap(on),ElementSnap(on)AutoFitting(on)Model/Nodes/CreateNodesCoordinates(0,0,0)Copy>NumberofTimes(1);Distance(0,7.7,0)Model/Elements/ExtrudeElementsSelectAllExtrudeType>NodeLineElementElementAttribute>ElementType>BeamMaterial>1:Grade3;Section>1:GirderGenerationType>TranslateTranslation>EqualDistancedx,dy,dz(5,0,0);NumberofTimes(28)圖4.輸入主梁

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復制來建立剩余橫向聯系梁。NodeNumber(on)Model/Elements/CreateElementsElementType>Generalbeam/TaperedbeamMaterial>1:Grade3;Section>2:Cross;BetaAngle(0)NodalConnectivity(1,2)Model/Elements/TranslateElementsSelectRecentEntitiesMode>Copy;Translation>EqualDistancedx,dy,dz(5,0,0);NumberofTimes(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(RigidLink)來模擬實際結構。橋墩的剖面如圖7所示。

[[單位:m]0.750.750.201.250.750.750.201.25剛性連接剛性連接彈性連接剛性連接彈性連接剛性連接剛性連接剛性連接圖6.橋墩和上部結構連接示意圖[單位:m][單位:m]側面立面1.52.02.011.72@3.85=7.71.52.02.011.72@3.85=7.71.51.51.51.57.07.0圖7.橋墩模型

剛性連接選擇主梁支座處的節點，將其向z軸方向復制，生成要進行剛性連接的節點。(參考圖6)DisplayBoundary>Supports(on)SelectPolygon(Elements:中跨中的單元)ActiveIsoView,NodeNumber(on)Model/Nodes/TranslateNodesSelectSingle(Nodes:19,20,39,40)Mode>Copy;Translation>UnequalDistanceAxis>z;Distance(-1.25,-0.2,-0.75)圖8.復制節點

在要建立橋墩和系梁的位置生成節點。Model/Nodes/DivideNodesDivide>EqualDistance>NumberofTimes(2)NodestoDivide(67,68);(69,70)Model/Nodes/TranslateNodesSelectSingle(Nodes:71,72)Mode>Copy;Translation>UnequalDistanceAxis>y;Distance(11.7/2,-11.7)SelectPreviousAxis>z;Distance(-0.75,7@-1)圖9.輸入橋墩的節點

建立橋墩和系梁使用CreateElements功能建立橋墩和系梁。(參考圖7)Model/Elements/CreateElementsElementType>Generalbeam/TaperedbeamMaterial>2:30;Section>3:CopingBetaAngle(0);Intersect>Node(on)(圖10的eq\o\ac(○,1))NodalConnectivity(73,75)NodalConnectivity(74,76)Material>2:30;Section>4:ColumnBetaAngle(0);Intersect>Node(on)NodalConnectivity(79,91)NodalConnectivity(80,92)①①圖10.建立系梁和橋墩

輸入邊界條件輸入橋臺的邊界條件本例題主梁與橋墩系梁的支座局部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11所示。根底那么假設其完全固定，故約束所有自由度。橋臺橋臺45m50m45m雙向自由45m50m45m雙向自由單向自由固定圖11.橋臺的約束條件Model/Boundary/SupportsSelectSingle(Nodes:1,57)Options>Add;SupportTypes>Dy,Dz(on)SelectSingle(Nodes:2,58)Options>Add;SupportTypes>Dz(on)使用查詢>使用查詢>查詢節點功能(圖12的①)可在信息窗口查詢相應節點的各種輸入情況，并可非常容易地查看兩個節點間的距離。①①固定端固定端圖12.輸入邊界條件

輸入支座的邊界條件使用ZoomWindow放大系梁的連接局部，并使用彈性連接功能輸入支座的邊界條件。ZoomWindow(放大第一個橋墩的系梁局部)Model/Boundary/ElasticLinkOptions>Add/Replace;LinkType>GeneralType彈性連接各方向彈簧的剛度需按單元坐標系輸入。自由方向輸入為“0〞,固定方向輸入為“彈性連接各方向彈簧的剛度需按單元坐標系輸入。自由方向輸入為“0〞,固定方向輸入為“1e11〞以保證其剛性運動。SRx(0);SRy(0);SRz(0)2Nodes(59,63)SDx(1e11);SDy(0);SDz(1e11)SRx(0);SRy(0);SRz(0)2Nodes(60,64)ZoomFit,ZoomWindow(放大第二個橋墩的系梁局部)SDx(1e11);SDy(1e11);SDz(0)SRx(0);SRy(0);SRz(0)2Nodes(61,65)SDx(1e11);SDy(0);SDz(1e11)SRx(0);SRy(0);SRz(0)2Nodes(62,66)圖13.只激活連接局部的單元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連接起來?！矃⒖紙D6〕ZoomFit,ZoomWindow(放大第一個橋墩的系梁局部)Model/Boundary/RigidLinkSelectSingle(Node:60)MasterNodeNumber(20)已輸入的剛性連接可進行復制。CopyRigidLink(on)>Axis>x;Distances(50)已輸入的剛性連接可進行復制。TypicalTypes>RigidBodySelectSingle(Node:59)MasterNodeNumber(19)SelectSingle(Node:68)MasterNodeNumber(64)SelectSingle(Node:67)MasterNodeNumber(63)SelectSingle(Node:77)MasterNodeNumber(71)圖14.主梁和支座及橋墩間的剛性連接

輸入橫向聯系梁的梁端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局部出現。對此可使用梁端剛域功能通過輸入剛域長度使程序在計算剛度時將該局部的影響排除。輸入梁端剛域長度的方法有整體坐標系和單元坐標系兩種類型。假設選擇整體坐標系類型，那么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那么將該局部包含在內?！矃⒖荚诰€幫助手冊〕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。LeftView,Hidden(on)Model/Boundary/BeamEndOffsetsSelectIntersect(Elements:橫向聯系梁)Options>Add/Replace;BeamOffset>Type>ElementRGDi(2.3/2);RGDj(2.3/2)①①①①j端j端i端圖15.輸入橫向聯系梁的剛域長度

輸入二期恒載首先定義二期恒載的靜力荷載工況。Load/StaticLoadCasesName(DL);Type>DeadLoad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。ActiveAll,LeftViewLoad/ElementBeamLoadsSelectWindow(Elements:主梁，圖17的eq\o\ac(○,1))LoadCaseName>DL;Options>AddLoadType>UniformLoadsDirection>GlobalZ;Projection>NoValue>Relative;x1(0);x2(1);w(-10)①①①①圖17.輸入主梁二期恒載

輸入質量由于在進行反響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>結構類型對話框中完成轉換。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，可使用模型>質量>荷載轉換為質量功能來轉換。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。Model/Masses/LoadstoMassesMassDirection>X,Y,ZLoadTypeforConverting>BeamLoad(Line,Typical)(on)Gravity(9.806);LoadCase>DLScaleFactor(1);Add圖18.將梁單元荷載轉換為質量

下面將單元的自重轉換為質量。Model/StructureTypeConvertingTypesofModelweighttoMassesConverttoX,Y,Z圖19.將結構的自重自動轉換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eq\o\ac(○,1)〕里的數值為被轉換的所有質量的合計。Query/MassSummaryTable①①圖20.質量統計表格

輸入反響譜數據輸入反響譜函數進行抗震計算，這里使用振型分解反響譜法。輸入地震荷載所需的各項參數如下。根本烈度：7場地類別：I重要性修正系數：1.0綜合影響系數：0.20最大周期：10秒如圖21，將以上參數輸入后就可自動得到公路工程抗震設計標準(JTJ004-89)的地震影響系數曲線。荷載/反響譜分析數據/反響譜函數>添加設計反響譜;設計反響譜>China(JTJ004-89)反響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。根本烈度>7反響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。場地類別>Ⅰ重要性修正系數>1.0綜合影響系數>0.20最大周期(10)圖21.輸入反響譜函數

輸入反響譜荷載工況輸入反響譜函數后，按橋梁縱向(整體坐標系X方向)和側向(整體坐標系Y方向)分別定義反響譜荷載工況。Load/ResponseSpectrumAnalysisData/ResponseSpectrumLoadCasesLoadCaseName(X-dir);FunctionName>CH-JTJ004-89Direction>X-Y;ExcitationAngle(0)地震荷載的方向與X-Y平面平行，那么選擇地震荷載的方向與X-Y平面平行，那么選擇‘X-Y’方向。Operations>Add地震角度是指地震荷載的方向與整體坐標系X軸的夾角，角度的符號對于Z軸遵循右手法那么。LoadCaseName(Y-dir)地震角度是指地震荷載的方向與整體坐標系X軸的夾角，角度的符號對于Z軸遵循右手法那么。Direction>X-Y;ExcitationAngle(90)ScaleFactor(1);Operations>Add①①②②圖22.輸入反響譜荷載工況

下面定義進行特征值分析和反響譜分析時的分析方法。EigenvalueAnalysisControl(圖22的eq\o\ac(○,1))NumberofFrequencies(25)ResponseSpectrumControl(圖22的eq\o\ac(○,2))ModalCombinationType>SRSS如果分析后振型參與質量達不到標準所規定的如果分析后振型參與質量達不到標準所規定的90%，那么需適當增加頻率數量重新進行分析。圖23.特征值分析控制對話框選擇振型組合方法(SRSS,SquareRoot-oftheSumoftheSqua-res)選擇振型組合方法(SRSS,SquareRoot-oftheSumoftheSqua-res)假設選擇假設選擇考慮振型的正負號，那么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，詳見在線幫助手冊。圖24.反響譜分析控制對話框運行結構分析建立模型并所有參數后，即可運行結構分析。Analysis/PerformAnalysis

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):1.0|X-dir|+0.3|Y-dir|荷載組合2(LCB2):0.3|X-dir|+1.0|Y-dir|Results/LoadCombinationsActive(on);Name(LCB1);Type>AbsLoadCase>X-dir(RS);Factor(1)LoadCase>Y-dir(RS);Factor(0.3)Active(on);Name(LCB2);Type>AbsLoadCase>X-dir(RS);Factor(0.3)LoadCase>Y-dir(RS);Factor(1)圖25.荷載組合對話框

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>振型形狀來查看。Results/ResultTables/VibrationModeShapeActiveDialog>Mode1(on)在激活紀錄對話框中不選擇右側的特征值模態并點擊在激活紀錄對話框中不選擇右側的