邁達斯教程及使用手冊

1、01-材料的定義通過演示介紹在程序中材料定義的三種方法。1、通過調用數據庫中已有材料數據定義示范預應力鋼筋材料定義。2、通過自定義方式來定義示范混凝土材料定義。3、通過導入其他模型已經定義好的材料示范鋼材定義。無論采用何種方式來定義材料，操作順序都可以按下列步驟來執(zhí)行：選擇設計材料類型（鋼材、混凝土、組合材料、自定義）選擇的規(guī)范選擇相應規(guī)范數據庫中材料。對于自定義材料，需要輸入各種控制參數的數據，包括彈性模量、泊松比、線膨脹系數、容重等。圖1 材料定義對話框混凝土規(guī)范鋼材規(guī)范02-時間依存材料特性定義我們通常所說的混凝土的收縮徐變特性、混凝土強度隨時間變化特性在程序里統(tǒng)稱為時間依存材料特性。定

2、義混凝土時間依存材料特性分三步驟操作：1、定義時間依存特性函數（包括收縮徐變函數，強度發(fā)展函數）（圖1，圖2）；2、將定義的時間依存特性函數與相應的材料連接（圖3）；3、修改時間依存材料特性值（構件理論厚度或體積與表面積比）（圖4）；圖1 收縮徐變函數圖2 強度發(fā)展函數圖3 時間依存材料特性連接圖4 時間依存材料特性值修改定義混凝土時間依存材料特性時注意事項：1）、定義時間依存特性函數時，混凝土的強度要輸入混凝土的標號強度；2）、在定義收縮徐變函數時構件理論厚度可以僅輸入一個非負數，在建立模型后通過程序自動計算來計算構件的真實理論厚度；3）、混凝土開始收縮時的材齡在收縮徐變函數定義中指定，加載

3、時的混凝土材齡在施工階段定義中指定（等于單元激活時材齡+荷載施加時間）；4）、修改單元時間依存材料特性值時要對所有考慮收縮徐變特性的混凝土構件修改其構件理論厚度計算值。計算公式中的a代表在空心截面在構件理論厚度計算時，空心部分截面周長對構件與大氣接觸的周邊長度計算的影響系數；5）、當收縮徐變系數不按規(guī)范計算取值時，可以通過自定義收縮徐變函數來定義混凝土的收縮徐變特性；6）、如果在施工階段荷載中定義了施工階段徐變系數，那么在施工階段分析中將按施工階段荷載中定義的徐變系數來計算。03-截面定義截面定義有多種方法，可以采用調用數據庫中截面（標準型鋼）、用戶定義、采用直接輸入截面特性值的數值形式、導入

4、其他模型中已有截面（圖1圖3）。輸入截面控制參數定義截面調用數據庫中標準截面在這個例題中分別采用這四種方式定義了幾個截面，采用調用數據庫中標準截面定義角鋼截面；采用用戶輸入截面形狀參數定義箱形截面；用戶輸入截面特性值定義矩形截面；通過導入其他模型中的PSC截面來形成當前模型中的兩個新的截面。對于在截面數據庫中沒有的截面類型，還可以通過程序提供的截面特性計算器來生成截面數據，截面特性計算器的使用方法有相關文件說明，這里就不贅述。圖1 數據庫/用戶截面定義對話框圖2 數值型截面定義對話框圖2 數值型截面定義對話框圖3 導入截面對話框04-建立節(jié)點節(jié)點是有限元模型最基本的單位，節(jié)點的建立可以采用捕捉

5、柵格網、輸入坐標、復制已有節(jié)點、分割已有節(jié)點等方法來建立新的節(jié)點，另外在復制單元的同時程序會自動生成構成單元的節(jié)點。節(jié)點建立過程中可能會出現節(jié)點號不連續(xù)的情況，這是可以通過對選擇節(jié)點進行重新編號或緊湊節(jié)點編號來進行編輯。以上幾個命令在語音資料中都將為大家一一演示。05-建立單元在MIDAS/Civil中可以通過多種方法來建立單元，包括連接已有節(jié)點建立單元、對已有單元進行分割建立新的單元、擴展已有節(jié)點或單元生成更高維數的單元、導入AUTOCAD的DXF文件來生成單元的方法等。對于復制單元、分割單元、擴展單元都可以執(zhí)行等間距操作和任意間距操作。需要注意的是：使用鏡像功能復制單元時，新生成的單元的局

6、部坐標系方向與源單元的局部坐標系方向相反，因此需要調整單元的局部坐標系方向使得輸出的單元內力方向統(tǒng)一。在導入AUTOCAD的DXF文件時，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構模型，然后再對導入的單元賦予單元屬性即可完成結構模型的建立。06-定義邊界條件MIDAS/Civil里包含多種邊界表現形式。這里介紹的比較常用的一般支撐、節(jié)點彈性支撐、面彈性支撐、剛性連接等邊界條件的定義方法。一般支撐是應用最廣的邊界條件，選擇要施加一般支撐的節(jié)點，選擇約束自由度方向即完成一般支撐的定義。節(jié)點彈性支撐的定義方法同一般支撐，不同的是在定義約束的自由度方向要輸入約束剛度。輸入基床系數面彈性支撐

7、不僅可以針對板單元來定義彈性支撐條件，而且可以對梁單元、實體單元來定義面彈性支撐。這種支撐條件在模擬結構與土體的連接條件時應用比較廣。需要輸入的參數地基彈性模量，這個可以在地質勘查報告中查得。圖1所示為面彈性支撐定義對話框。圖1 面彈性支撐定義指定主節(jié)點，與選擇的從屬節(jié)點建立剛性連接。圖3 剛性連接對話框圖2 彈性連接局部坐標系對于彈性連接和剛性連接涉及的都是兩個節(jié)點間的連接情況。對于彈性連接選擇連接的自由度方向和該方向的剛度參數就可以了，彈性連接的方向是按照連接的兩個節(jié)點間的局部坐標系方向來定義的（如圖2）！剛性連接是強制從屬節(jié)點的某些自由度從屬于主節(jié)點（如圖3所示）。07-定義自重荷載MI

8、DAS/Civil對結構的自重荷載可以通過程序來自動計算。程序計算自重的依據是材料的容重、截面面積、單元構件長度、自重系數來自動計算結構自重。自重系數輸入圖1 自重定義對話框在定義自重時，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，然后輸入自重系數即可。對于荷載系數，通常在Z方向輸入-1即可，因為通?？紤]的模型的重力作用方向都是豎直向下，而程序默認的整體坐標系Z的正方向是豎直向上的。如果自重作用時考慮結構的容重與材料定義時的容重不同，這里自重系數只要輸入計算自重時要考慮的容重與材料定義的容重之比就可以了。演示例題中以計算自重時混凝土自重按26KN/m3考慮。08-鋼束預應力荷載圖

9、1 鋼束特性值定義鋼束預應力荷載模擬的是預應力混凝土結構中張拉預應力鋼束的作用。在程序中通過三個步驟來實現，首先要定義模型中采用的預應力鋼束的性質，其次要定義預應力鋼筋布置形狀，然后對布置到結構中的預應力鋼束輸入張拉控制應力即可完成鋼束預應力荷載的定義。1、鋼束特性值定義定義鋼束特性值時可以選 擇預應力張拉形式、單根預應力鋼筋面積、后張法導管直徑、松弛系數等與預應力鋼筋應力計算參數。如果在分析中不考慮預應力損失，那么圖1中標示圖框的部分內容可以不輸入或輸入為0，那么鋼束預應力因松弛、超張拉、摩擦、錨具變形引起的損失將不予考慮，對于預應力鋼筋的其他兩項損失：混凝土收縮徐變引起的損失和混凝土彈性壓

10、縮引起的損失在施工階段分析控制中選擇定義（圖2）。2、鋼束布置形狀操作例題中參考的預應力鋼筋布置形式如圖3所示。預應力鋼束布置可以通過二維或三維的輸入方式來輸入，通過輸入鋼束形狀主要控制點坐標和預應力鋼筋彎起半徑，并輸入插入點坐標即預應力鋼筋坐標參考位置坐標即完成鋼束布置定義（圖4）。3、輸入鋼束張拉控制應力選擇要張拉的鋼束，輸入張拉控制應力（或張拉控制內力），并輸入注漿時間，即在哪個階段開始考慮按換算截面來進行計算。如圖5所示。圖2 施工階段分析控制選項圖3 鋼束布置形狀圖5 鋼筋張拉應力對話框圖4 鋼束布置定義對話框09-溫度荷載定義MIDAS/Civil可以考慮5種溫度荷載的施加方式。這

11、幾種不同的溫度荷載分別適用于不同的溫度荷載定義。系統(tǒng)溫度適用于整體結構的整體升溫或整體降溫。圖1 溫度荷載類型節(jié)點溫度和單元溫度適用于對選擇節(jié)點或單元的整體升、降溫作用。 圖2 溫度梯度荷載溫度梯度適用于對梁或板沿截面高度和寬度方向考慮溫度梯度作用。例如在梁高方向輸入溫度梯度5度（圖2），梁截面實際溫度荷載作用如圖3所示。梁截面溫度荷載適用于對梁截面施加折線形溫度荷載。通過輸入折線形溫度荷載的每個線性溫度作用的截面寬度，作用截面高度及該高度范圍內的溫度。需要注意的是對于空心截面，溫度荷載實際作用寬度一定要扣除空心部分截面寬度影響。截面高度位置的溫度值為實際溫度值，不是相對于系統(tǒng)溫度的相對值。當

12、截面為聯(lián)合截面或組合截面時，輸入每段線性溫度荷載時的材料特性應依據截面位置不同而輸入不同的材料特性（圖4）。圖4 梁截面溫度荷載定義對話框圖3 溫度梯度5度時實際溫度荷載對于結構的初始溫度在模型結構類型中指定，通常指定為0度即可。10-移動荷載定義移動荷載定義分四個步驟：1. 定義車道（適用于梁單元）或車道面（適用于板單元）；2. 定義車輛類型；3. 定義移動荷載工況；4. 定義移動荷載分析控制選擇移動荷載分析輸出選項、沖擊系數計算方法和計算參數。（一）、車道及車道面定義移動荷載的施加方法，對于不同的結構形式有不同的定義方法。對于梁單元，移動荷載定義采用的是車道加載；對于板單元，移動荷載定義采

13、用的是車道面加載。對梁單元這里又分為單梁結構和有橫向聯(lián)系梁的梁結構，對于單梁結構移動荷載定義采用的是車道單元加載的方式，對于有橫向聯(lián)系梁的結構移動荷載定義采用的是橫向聯(lián)系梁加載的方式。對于單梁結構的移動荷載定義在PSC設計里邊已經講過了，這里介紹的是有橫向聯(lián)系梁結構的移動荷載定義以及板單元移動荷載定義。橫向聯(lián)系梁加載車道定義：在定義車道之前首先要定義橫向聯(lián)系梁組，選擇橫向聯(lián)系梁，將其定義為一個結構組。車道定義中移動荷載布載方式選擇橫向聯(lián)系梁布載（圖1），然后選擇車道分配單元、偏心距離、橋梁跨度后添加即可完成車道的定義。橫向聯(lián)系梁組定義圖1 采用橫向聯(lián)系梁布載時車道定義車道面定義（圖2）：對于板

14、單元建立的模型進行移動荷載分析時，首先需要建立車道面。輸入車道寬度、車道偏心、橋梁跨度、車道面分配節(jié)點后添加即可完成車道面定義。（二）、車輛類型選擇無論是梁單元還是板單元在進行移動荷載分析時，定義了車道或車道面后，需要選擇車輛類型，車輛類型包括標準車輛和用戶自定義車輛兩種定義方式（圖3）。（三）、移動荷載工況定義定義了車道和車輛荷載后，將車道與車輛荷載聯(lián)系起來就是移動荷載定義。在移動荷載子工況中選擇車輛類型和相應的車道，對于多個移動荷載子工況在移動荷載工況定義中選擇作用方式（組合或單獨），對于橫向車道折減系數程序會自動考慮（圖4）。（四）移動荷載分析控制 在移動荷載分析控制選項中選擇移動荷載加

15、載位置、計算內容、橋梁等級、沖擊系數計算方法及計算參數（圖5）。圖3 車輛類型選擇圖2 車道面定義各子荷載工況組合類型子荷載工況定義圖4 移動荷載工況定義加載位置計算內容橋梁等級沖擊系數計算方法和計算參數圖5 移動荷載分析控制選項注意事項總結：1、車道面只能針對板單元定義，否則會提示“影響面數據錯誤”。2、車道定義中，當為多跨橋梁時，對應下面的車道單元應輸入不同的橋梁跨度。該功能主要為了對不同跨度的橋梁段賦予不同的沖擊系數。3、移動荷載工況定義中當考慮各子荷載工況的組合效果時，組合系數在各子荷載工況定義中的系數中定義。圖6 沖擊系數計算方法4、移動荷載分析控制選項中影響線加載點的數量越多在移動

16、荷載追蹤時荷載布置位置越精確；計算內容選項中如果不選擇計算應力，那么在后處理中將不會顯示由移動荷載引起的結構應力；當沖擊系數不按基頻來計算時，選擇規(guī)范類型為其他規(guī)范，這里提供了多種常用的沖擊系數計算方法（圖6）。11-變截面及變截面組的定義通過對一個簡支梁單元截面的定義來演示變截面和變截面組如何定義，及各自的適用范圍。變截面是針對某個單元的截面形式；對于一組連續(xù)的單元，當截面類型相同、變化形式相同時，可以采用變截面組的功能。圖1 采用相同變截面的一組單元定義變截面時，只需在“截面變截面”里定義即可。定義變截面組時，首先要先針對一組單元定義一個變截面，這個變截面的i端截面形式為這一組單元i端截面

17、形式，這個變截面的j端截面形式采用的這一組單元j端的截面形式，然后將這個變截面賦予給這一組單元形成如圖1所示的結構形式，然后再在模型變截面組中定義變截面組數據，這里包括變截面組名稱、變截面組包含的變截面單元、截面高度方向和截面寬度方向的變化形式，然后選擇添加，即可將采用相同變截面的一組單元轉變?yōu)檫m用于一組單元的變截面組，形成如圖2所示的結構形式。圖2 定義變截面組后的結構形式定義了變截面組后，如果要查看每個單元的截面特性，可以使用轉變變截面組為的變截面的功能，將適用于一組單元的變截面組轉變?yōu)獒槍γ總€單元的變截面。圖3變截面組轉變?yōu)樽兘孛婧?2-質量數據定義在進行動力分析時要對結構輸入結構的質量

18、數據，質量數據在程序里包含三部分內容，自重轉化的質量、荷載轉化的質量、節(jié)點質量數據。其中前兩個在結構分析計算比較常用。圖1 自重轉化為質量定義自重引起的質量也就是結構自身的質量只能在“模型結構類型將結構的自重轉化為質量”中定義，只要選擇轉化的方向就可以了。圖2 荷載轉化為質量定義對于二期恒載，程序在進行結構分析的時候都是按照荷載的形式施加的，在進行動力分析時，二期恒載實際上是作為結構的一部分要參與動力分析的，因此需要考慮它的質量影響。二期恒載的質量定義需要在“模型質量將荷載轉化為質量”中來定義（圖1）。對于節(jié)點質量，通常對局部結構考慮附加質量時可以將附加質量按節(jié)點質量考慮來施加（圖2），但這種

19、情況并不多見。對于結構的質量數據可以通過“查詢質量統(tǒng)計表格”來查看具體的不同質量的定義情況（圖3）。圖3 結構質量數據查詢13-PSC截面鋼筋定義對于預應力混凝土結構，除了配置預應力鋼筋外，還要配置一定數量的普通鋼筋。在這里普通鋼筋包含以下鋼筋內容：縱向普通鋼筋、彎起鋼筋、腹板豎向預應力鋼筋、抗扭鋼筋（抗扭箍筋和抗扭縱筋）、抗剪鋼筋（圖1，圖2）。圖2 其他類型普通鋼筋配置圖1 縱向普通鋼筋配置演示例題中采用的是T形截面，縱向普通鋼筋配置情況是：在馬蹄部分配置了兩層縱向普通鋼筋，在上翼緣配置了一層普通鋼筋。對于縱向鋼筋輸入鋼筋配置位置數據后，在PSC截面鋼筋輸入對話框中會時時顯示鋼筋的布置情況

20、，可以方便用戶檢查鋼筋輸入是否正確。“抗剪鋼筋”數據輸入中包含縱向彎起鋼筋、腹板豎筋、抗扭鋼筋、抗剪鋼筋的配置數據。對以上數據輸入需要注意的有以下幾點：1）、對于彎起鋼筋需要輸入的是該截面處彎起鋼筋的間距、彎起角度、彎起鋼筋面積；2）、對于縱向抗扭鋼筋不包含在PSC截面縱向鋼筋數據中，而是要在抗扭鋼筋中單獨定義。在PSC截面縱向鋼筋中輸入的是僅提供抗彎作用的縱向鋼筋數據，同樣在抗扭鋼筋中定義的箍筋數據也僅用來驗算剪扭構件的抗扭和抗剪承載力；3）、在箍筋數據定義中輸入的是提高斜截面抗剪承載能力的箍筋數據；4）、對于所有的箍筋數據輸入的都是單肢箍筋截面積，程序計算時會按雙肢箍筋進行計算。因此對截面

21、可能配置多肢箍筋的情況要先將多肢箍筋面積按雙肢箍筋面積進行換算后輸入換算后的單肢箍筋面積。圖3 分析主控數據配置了縱向普通鋼筋后在分析中如果要考慮普通鋼筋對截面剛度的影響以及對結構承載能力的影響就要在“分析主控數據”中選擇“在計算截面剛度時考慮鋼筋”。否則程序在計算過程中不考慮縱向普通鋼筋對截面剛度和結構承載能力的影響。14-節(jié)點荷載定義圖1 節(jié)點荷載定義對話框選擇要定義節(jié)點荷載的節(jié)點，針對6個自由度方向輸入定義的節(jié)點荷載即可。如果針對節(jié)點定義了節(jié)點局部坐標系，那么定義的節(jié)點荷載是在節(jié)點局部坐標系下的荷載情況，否則是在整體坐標系的荷載施加情況。15-梁單元荷載定義梁單元荷載包括梁單元均布荷載、

22、梁單元集中荷載、梁單元梯形荷載幾種形式（圖1所示）。定義梁單元荷載時，首先選擇梁單元荷載類型，然后選擇作用方向，再按荷載作用位置輸入作用位置處荷載集度即可完成梁單元荷載的定義。在例題中為大家分別演示了集中荷載、均布荷載、梯形荷載的定義方法，相同類型的梁單元彎矩和扭矩荷載采用相同的定義方法。各種荷載值見表1。梁單元集中荷載梁單元均布荷載梁單元梯形荷載相對位置10.500.1位置1荷載集度-1KN-2KN-1KN相對位置2110.4位置2荷載集度-5KN-2KN-3KN相對位置30.6位置3荷載集度-5KN相對位置41位置4荷載集度-2KN表1 各類梁單元荷載值圖1 梁單元荷載類型16.1-組的定

23、義進行施工階段分析時一定要定義組信息。組是MIDAS/Civil一個非常有特色的概念可以將一些節(jié)點和單元定義為一個結構組，以便于建模、修改和輸出；將在同一施工階段同時施加或同時撤除的邊界條件定義為一個邊界組；對于在同一施工階段施加或撤除的荷載定義為一個荷載組；對于受力性能相同、預應力損失情況一致的鋼束定義為一個鋼束組。組的定義極大的方便了施工階段的定義。圖1 定義結構組名稱定義組時，首先要定義組的名稱，然后選擇該組中包含的節(jié)點或單元，將組的名稱拖放到模型窗口中，選擇適當的內容即可完成對組的定義。對于邊界組和荷載組的定義也可以在定義邊界條件和定義荷載時實時地選擇各邊界或各荷載所屬的邊界組或荷載組

24、情況。例題中給出的是在已經定義過邊界條件和荷載條件的模型中通過修改邊界和荷載信息來定義邊界組和荷載的情況。實時定義的情況如圖2所示。針對某節(jié)點或單元定義的邊界條件，通過選擇邊界類型邊界組名稱約束類型，即可完成邊界組的定義；對于荷載組，通過選擇荷載類型荷載工況名稱荷載組名稱荷載集度，即可完成荷載組的定義。圖2 定義邊界時指定邊界組需要修改邊界組和荷載組時，可以通過修改邊界信息和荷載信息來完成。如3圖所示為邊界組的編輯情況，在邊界條件信息表格中通過下拉菜單來選擇修改邊界組信息。圖3 修改邊界組進行施工階段分析時，首先要定義組信息，然后就可以定義施工階段信息了。選擇在同一個施工階段施工的構件定義為一

25、個結構組，并在該施工階段中激活，將在同一施工階段拆除的構件定義為一個結構組，在該施工階段鈍化。邊界組和荷載組的定義同結構組的定義。定義好施工階段信息后，進行施工階段分析時，還要選擇施工階段分析控制選項。選擇計算分析的施工階段、考慮收縮徐變效果的計算控制選項、結果輸出控制等內容。圖5 施工階段分析控制圖4 施工階段定義17-支座沉降和支座強制位移支座沉降和支座強制都是用來分析支座變形對結構影響的，但針對的情況有所不同，對于已知支座沉降變形值的情況下，可以通過定義支座強制位移來進行分析；當不確定具體哪個支座發(fā)生沉降，但可以預估沉降值，可以通過定義支座沉降荷載工況來分析。對于支座強制位移分析，通過定

26、義節(jié)點強制位移即可。選擇荷載節(jié)點強制位移，選擇發(fā)生位移的節(jié)點，輸入已知的各自由度方向變形值，程序對定義了變形的自由度自動施加約束。圖3 支座沉降荷載工況定義圖1 節(jié)點強制位移定義圖2 支座沉降組定義對于支座沉降分析，首先要定義可能會發(fā)生沉降的支座的沉降值，即支座沉降組定義，然后針對支座沉降組定義支座沉降荷載工況，選擇可能發(fā)生沉降的最多和最少沉降組個數，由程序自動組合各種可能的沉降工況進行分析，最終給出最不利沉降下的分析結果。18-施工階段聯(lián)合截面定義兩種以上材料組成的聯(lián)合截面，要進行考慮聯(lián)合效果后的結構分析。特別是包含混凝土的聯(lián)合截面考慮混凝土的收縮和徐變時必須要使用施工階段聯(lián)合截面功能。首先

27、采用聯(lián)合后截面建立結構模型，并定義施工階段信息，然后才能定義施工階段聯(lián)合截面。選擇荷載施工階段分析數據施工階段聯(lián)合截面功能來定義。本文以鋼管混凝土為例（圖1），鋼管直徑1m，鋼管壁厚0.1m，鋼管采用Q235鋼材，內部填充C40混凝土。采用的施工順序為：架設第一跨鋼管灌注第一跨混凝土架設第二跨鋼管灌注第二跨混凝土，其中混凝土考慮收縮徐變效果。圖1 鋼管混凝土截面(單位，mm)圖2 施工階段聯(lián)合截面定義在定義施工階段聯(lián)合截面時，首先要選擇聯(lián)合截面開始的施工階段，對于建模時采用的截面為組合截面或聯(lián)合截面時，聯(lián)合形式包括標準和用戶兩種方式，當建模時采用的截面為一般截面時，聯(lián)合方式只有用戶這一種方式。

28、本例題中采用的是普通截面，所以聯(lián)合形式只有用戶一種形式，分兩次聯(lián)合，所以位置號輸入2。在施工順序一欄中輸入聯(lián)合前各截面的材料類型、參與聯(lián)合階段、材齡、聯(lián)合前截面相對于聯(lián)合后截面位置、聯(lián)合前截面剛度等數據。這里要注意的是聯(lián)合前截面的相對位置參考點是聯(lián)合后截面輪廓的左下角。每個位置處對應的剛度是聯(lián)合前的截面剛度，可以數值輸入，也可以通過建立聯(lián)合前截面并在剛度定義中導入聯(lián)合前截面即可。19-截面特性計算器對于一些特殊截面可以通過程序自帶的截面特性計算器功能來計算這些截面的截面特性值，并導入到程序中定義新的截面。對于一般截面通過生成plane形式截面來計算截面特性，對于薄壁結構采用line形式生成截面

29、并計算截面特性。例題中分別針對plane形式截面和line形式截面分別建立模型計算截面特性值。通過導入dxf文件生成plane形式截面來計算截面特性值：在AutoCAD中的截面導入spc中生成截面并計算截面特性值，導出MIDAS Section文件（只有plane形式截面可以導出section文件）。在spc中畫得截面輪廓，并對薄壁截面各邊賦予壁厚值，生成截面并計算截面特性值，導出mct文件。使用line形式計算截面特性值時需要注意的是：對于閉合截面必須對閉合部分首先生成封閉曲線（register closed loop），才可通過生成截面并計算截面特性值，否則計算得到的抗扭剛度值是按非閉合薄

30、壁截面的抗扭剛度計算方法得到的計算值。預應力混凝土連續(xù)T梁的分析與設計北京邁達斯技術有限公司目 錄概要2設置操作環(huán)境6定義材料和截面7建立結構模型12PSC截面鋼筋輸入17輸入荷載18定義施工階段26輸入移動荷載數據31運行結構分析35查看分析結果36PSC設計51概要本例題使用一個簡單的預應力混凝土兩跨連續(xù)梁模型（圖1）來重點介紹MIDAS/Civil軟件的PSC截面鋼筋的輸入方法、施工階段分析功能、鋼束預應力荷載的輸入方法、移動荷載的輸入方法和查看分析結果的方法、設計數據的輸入方法和查看設計結果的方法等。 圖1. 分析模型橋梁概況及一般截面2分析模型為一個兩跨連續(xù)梁，其鋼束的布置如圖2所示

31、，分為兩個階段來施工。橋梁形式：兩跨連續(xù)的預應力混凝土梁橋梁長度：L = 302 = 60.0 m 區(qū) 分鋼束坐標x (m)0122430364860鋼束1z (m)1.50.22.61.8鋼束2z (m)2.02.80.21.5圖2. 立面圖和剖面圖注：圖2中B表示設置的鋼絞線的圓弧的切線點。預應力混凝土梁的分析與設計步驟預應力混凝土梁的分析步驟如下。1. 定義材料和截面2. 建立結構模型3. 輸入PSC截面鋼筋4. 輸入荷載恒荷載鋼束特性和形狀鋼束預應力荷載5. 定義施工階段6. 輸入移動荷載數據定義車道定義車輛移動荷載工況7. 運行結構分析8. 查看分析結果9. PSC設計PSC設計參數

32、確定運行設計查看設計結果使用的材料及其容許應力q 混凝土采用JTG04（RC）規(guī)范的C50混凝土q 鋼材采用JTG04（S）規(guī)范，在數據庫中選Strand1860荷載q 恒荷載自重 在程序中按自重輸入q 預應力鋼束(15.2 mm31)截面面積: Au = 4340 mm2孔道直徑: 130 mm鋼筋松弛系數(開),選擇JTG04和0.3(低松弛)超張拉(開)預應力鋼筋抗拉強度標準值(fpk):1860N/mm2預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數:0.25管道每米局部偏差對摩擦的影響系數:1.5e-006(1/mm)錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值:開始點:6mm結束點:6mm張拉力:抗拉強度標準值的

33、75%q 徐變和收縮條件水泥種類系數(Bsc): 5 (5代表普通硅酸鹽水泥)28天齡期混凝土立方體抗壓強度標準值,即標號強度(fcu,f):5000tonf/m2長期荷載作用時混凝土的材齡:5天混凝土與大氣接觸時的材齡:3天相對濕度: 大氣或養(yǎng)護溫度: 構件理論厚度:程序計算適用規(guī)范:中國規(guī)范(JTG D62-2004)徐變系數: 程序計算混凝土收縮變形率: 程序計算q 移動荷載適用規(guī)范：公路工程技術標準(JTG B01-2003) 荷載種類：公路I級，車道荷載，即CH-CD設置操作環(huán)境打開新文件(新項目)，以 PSC Beam 為名保存(保存)。將單位體系設置為 tonf和m。該單位體系可

34、根據輸入數據的種類任意轉換。文件 / 新項目文件 / 保存 ( T-PSC-Beam ) 單位體系還可以通過點擊畫面下端狀態(tài)條的單位選擇鍵()來進行轉換。工具 / 單位體系 長度 m ; 力tonf 圖3. 設置單位體系定義材料和截面下面定義PSC Beam所使用的混凝土和鋼束的材料特性。模型 / 材料和截面特性 / 材料類型混凝土 ; 規(guī)范 JTG04（RC） 同時定義多種材料特性時，使用鍵可以連續(xù)輸入。數據庫 C50 名稱(Strand1860 ) ; 類型鋼材 ; 規(guī)范 JTG04（S）數據庫 Strand1860 圖4. 定義材料對話框定義截面PSC Beam的截面使用比較簡單的T形截

35、面來定義。模型 /材料和截面特性 / 截面數據庫/用戶 截面號 ( 1 ) ; 名稱 (T-Beam Section) 截面類型PSC-工形截面名稱:None對稱:(開) ; 剪切驗算:(開); Z1自動:(開); Z2自動: (開)抗剪用最小腹板厚度: (開) t1:自動(開); t2:自動(開); t3:自動(開)抗扭用: (開)HL1:0.2 ; HL2:0.05 ; HL3:1.15 ; HL4:0.25 ; HL5:0.25 BL1:0.11 ; BL2:0.75 ; BL4:0.35 ;考慮剪切變形(開)偏心中-下部圖5. 定義截面的對話框定義材料時間依存特性并連接為了考慮徐變、收

36、縮以及抗壓強度的變化，下面定義材料的時間依存特性。材料的時間依存特性參照以下數據來輸入。 28天強度 : fck = 5000 tonf/m2 相對濕度 : RH = 70 % 理論厚度 : 1m(采用程序自動計算) 拆模時間 : 3天模型 /材料和截面特性 / 時間依存性材料(徐變和收縮)名稱 (Shrink and Creep) ; 設計標準China(JTG D62-2004)28天材齡抗壓強度 (5000)環(huán)境年平均相對濕度(40 99) (70) 截面形狀比較復雜時，可使用模型材料和截面特性值修改單元材料時間依存特性 的功能來輸入h值。構件的理論厚度 (1) 水泥種類系數(Bsc):

37、5開始收縮時的混凝土材齡 (3) 圖6. 定義材料的徐變和收縮特性 參照圖8將一般材料特性和時間依存材料特性相連接。即將時間依存材料特性賦予相應的材料。模型 / 材料和截面特性 / 時間依存材料連接時間依存材料類型徐變和收縮徐變和收縮選擇指定的材料材料1:C50 選擇的材料 圖8. 連接時間依存材料特性建立結構模型利用建立節(jié)點和擴展單元的功能來建立單元。點格(關) ; 捕捉點(關) ; 捕捉軸線(關) 正面 ; 自動對齊 模型節(jié)點 建立節(jié)點坐標 (0,0,0) 模型單元 擴展單元 全選擴展類型節(jié)點 線單元單元類型梁單元 ; 材料1:C50 ; 截面 1: T-Beam section生成形式復

38、制和移動 復制和移動等間距dx,dy,dz(2, 0, 0) 復制次數(30) 圖7. 建立幾何模型修改單元的理論厚度模型/材料和截面特性/修改單元的材料時間依存特性選項添加/替換單元依存材料特性構件的理論厚度自動計算(開)規(guī)范中國標準公式為：a( 0 )圖8.修改單元理論厚度定義結構組、邊界條件組和荷載組為了進行施工階段分析，將在各施工階段(construction stage)所要激活和鈍化的單元和邊界條件定義為組，并利用組來定義施工階段。 組結構租 新建定義結構組名稱( Structure ) ; 后綴 ( 1to2 ) 為了利用 橋梁內力圖 功能查看分析結果而將其定義為組。 定義結構組

39、名稱 ( All ) 單元號 (on)窗口選擇 (單元 : 1 to 18)組結構組 Structure1 (拖&放) 窗口選擇 (單元 : 19 to 30)組結構組 Structure2 (拖&放) 全選組結構組All (拖&放)Drag & Drop Structure2 Structure1 圖10. 定義結構組(Structure Group) 新建邊界組邊界組名稱的建立方法如下。 組邊界組新建定義邊界組名稱 (Boundary ) ; 后綴( 1to2 ) -圖11. 建立邊界組(Boundary Group)新建荷載組恒荷載組和預應力荷載組名稱的新建方法如下。 組荷載組新建定義荷

40、載組名稱 ( Selfweight ) 定義荷載組名稱 ( Prestress ) ; 后綴 ( 1to2 ) 圖12. 建立荷載組(Load Group) 輸入邊界條件邊界條件的輸入方法如下。單元號 (關) ; 節(jié)點號 (開)模型 /邊界條件 / 一般支承單選(節(jié)點 : 1)邊界組名稱Boundary1選擇添加支承條件類型 Dy, Dz, Rx (開) 單選 (節(jié)點 : 16)邊界組名稱Boundary1選擇添加支承條件類型Dx, Dy, Dz, Rx (開) 單選 (節(jié)點 : 31)邊界組名稱Boundary2選擇添加支承條件類型 Dy, Dz, Rx (開) 圖13. 定義邊界條件PSC

41、截面鋼筋輸入PSC截面鋼筋輸入方法如下模型材料和截面特性PSC截面鋼筋截面列表TBeam Section縱向鋼筋(i,j)兩端鋼筋信息相同(開)I端1 直徑(d16) 數量(14) Ref.Y(中央) Y(0) Ref.Z(上部) Z(0.06) 間距(0.10)2 直徑(d16) 數量(6) Ref.Y(中央) Y(0) Ref.Z(下部) Z(0.06) 間距(0.10)抗剪鋼筋(i,j)兩端鋼筋信息相同(開)I端彎起鋼筋(開) 間距(1.5m) 角度(45) Aw(0.000509m2)抗扭鋼筋(開) 間距(0.2m) Awt(0.0002262m2) Alt(0.0002262m2)箍

42、筋(開) 間距(0.2m) Aw(0.0002262m2) 圖14. PSC截面鋼筋輸入輸入荷載輸入施工階段分析中的自重荷載和預應力荷載。 荷載/ 靜力荷載工況名稱 (selfweight)類型 (施工階段荷載) 名稱 (Prestress1)類型 (施工階段荷載) 名稱 (Prestress2)類型 (施工階段荷載) 圖15. 輸入靜力荷載工況的對話框輸入恒荷載使用 自重 功能輸入恒荷載。荷載 / 自重荷載工況名稱 Selfweight荷載組名稱 Selfweight自重系數 Z (-1)圖16. 輸入恒荷載輸入鋼束特性值荷載/ 預應力荷載 / 預應力鋼束的特性值預應力鋼束的名稱 (Tend

43、on ) ; 預應力鋼束的類型內部(后張)材料2: Strand1860 鋼束總面積 (0.00434) 或者 鋼鉸線公稱直徑15.2mm(1x7) 鋼鉸線股數 ( 31 ) 導管直徑 (0.13) ; 鋼束松弛系數(開)：JTG04 0.3 預應力鋼筋抗拉強度標準值(fpk):1860N/mm2預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數:0.3管道每米局部偏差對摩擦的影響系數: 0.0066（1/mm）錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值:開始點:0.006m結束點:0.006m粘結類型粘結 圖17. 輸入鋼束特性值輸入鋼束形狀首先輸入第一跨的鋼束形狀。隱藏(開) ; 單元號 (開) ; 節(jié)點號 (關) 荷載/

44、 預應力荷載 / 預應力鋼束形狀鋼束名稱 (Strand1) ; 鋼束特性值Tendon 窗口選擇 (單元 : 1 to 18)輸入類型2-D 曲線類型圓弧鋼束直線段開始點 (0) ; 結束點(0)無應力場長度：用戶定義長度，開始(0)，結束(0)布置形狀y軸1x ( 0 ), y ( 0 ), R( 0 ),傾斜(無)2x ( 36 ), y ( 0 ), R ( 0 ), 傾斜(無)Z軸1x ( 0 ), Z ( 1 ), R ( 0 )2x ( 12 ), Z ( 0.1 ), R ( 20 )3x ( 30 ), Z ( 1.7 ), R ( 20 )4x ( 36 ), Z ( 1.

45、2 ), R ( 0 )對稱點最后；鋼束形狀直線鋼束布置插入點 ( 0, 0, 0)；假想x軸方向X 繞x軸旋轉角度0,投影(開)繞主軸旋轉角度(Y),(0) 圖18. 定義鋼束形狀下面輸入第二跨的鋼束布置形狀。荷載/ 預應力荷載 / 預應力鋼束形狀鋼束名稱 (strand2) ; 鋼束特性值Tendon 窗口選擇 (單元 : 19 to 30)輸入類型2-D 曲線類型圓弧鋼束直線段開始點 (0) ; 結束點(0)無應力場長度：用戶定義長度，開始(0)，結束(0)布置形狀y軸1x ( 24 ), y ( 0 ), R( 0 ),傾斜(無)2x ( 60 ), y ( 0 ), R ( 0 ),

46、 傾斜(無)Z軸1x ( 24 ), Z ( 1.3 ), R ( 0 )2x ( 30 ), Z ( 1.9 ), R ( 20 )3x ( 48 ), Z ( 0.1 ), R ( 20 )4x ( 60 ), Z ( 1 ), R ( 0 )對稱點最后；鋼束形狀直線鋼束布置插入點 ( 0, 0, 0)；假想x軸方向X 繞x軸旋轉角度0,投影(開)繞主軸旋轉角度(Y),(0) 圖19. 定義第二跨的鋼束布置形狀下面按如下方法確認所輸入的鋼束的形狀。 單元號(關) 顯示綜合鋼束形狀名稱，鋼束形狀控制點(開) 圖20. 確認輸入的鋼束形輸入鋼束預應力荷載定義完鋼束的形狀后，在各施工階段施加相應的預應力荷載。荷載/ 預應力荷載/ 鋼束預應力荷載荷載工況名稱Prestress1 ; 荷載組名稱Prestress1 選擇兩端張拉時的先張拉端。 鋼束 Strand1 已選鋼束張拉力應力 ; 先張拉開始點開始點 (139500 )