Midas学习总结-典尚设计.doc

一、活载
1、活载基本输入
在定义车道中定义桥梁跨度的意义在于，一个是程序根据输入的值按JTG D60-2004的4.3.1条自动选择公路-I级荷载Pk值、按4.3.5自动选择人群荷载标准值；二是用于计算冲击系数，当用户在分析>移动荷载分析控制中选择按输入的跨度计算冲击系数时，将按在定义车道时输入的跨度计算冲击，选择跨度实始点的用途: 当用户在分析>移动荷载分析控制中选择按影响线加载长度计算冲击时，程序将根据跨度始点间的距离计算冲击。
程序不能自动考虑汽车荷载的纵向折减，当跨径大于150m时，用户应在定 义移动荷载分析子荷载工况时，在系数中自行输入纵向折减系数。
连续梁桥的各跨跨度不同时，程序自动按在定义车道时输入的各跨跨度中最 大值选用Pk值(偏于安全)。
选择的公路工程技术标准(JTG B01-2003)的荷载，程序默认为公路-I级荷 载，当为公路-II级荷载时，应在分析>移动荷载分析控制中选择公路-II级，程序会自动将公路-I级荷载乘0.75的系数。
汽车离心力：可按下列步骤加载: 首先进行一般的移动荷载分析，在后处理利用移动荷载追踪器功能获得某项结果的最不利加载位置和荷载，然后通过按JTG D60-2004的4.3.3条计算离心力系数，将其与最不利荷载相乘，用梁单元荷载中集中荷载方式(局部坐标系)加载到最不利加载位置。因为离心力不考虑冲击的影响，而程序中提供的最不利荷载中包括了冲击系数，所以在将离心力与最不利荷载相乘时应除以(1+μ)。
人群荷载：在荷载>移动荷载分析数据>车辆中选择公路工程技术标准(JTG B01-2003)的荷
注意:
a. 人群荷载也要单独定义一个车道
b. 当在移动荷载工况中分别将汽车荷载和人群荷载定义为子荷载工况，并在
移动荷载工况中将其定义为组合时，人群荷载的加载车道也将被认为是一个车道参与横向车道折减，定义人群荷载子荷载工况时，系数取0.8(根据通用规范4.1.6条第1项)。如果用户不想让其参与横向车道数折减，则应分别定义为移动荷载工况，然后在荷载组合中手工进行组合(自动组合功能不能将两个移动荷载工况组合一个组合名称下。)，此时在定义人群荷载子荷载工况时，系数取1.0。
c. 人群荷载程序未计冲击力。
d. 人群荷载是按移动荷载计算的，工况是单列的，并不需要在荷载>静力荷载工况中定义名称和类型，在荷载>静力荷载工况对话框中列出了人群荷载的目的是当用户不使用程序提供的移动荷载分析功能，而是为按外部静力荷载(比如均布力)加载时提供的功能，即让程序知道该荷载类型以便在荷载组合对话框中使用自动生成功能。
汽车制动力：a. 可按下列步骤加载: 首先进行一般的移动荷载分析，在后处理利用移动荷载追踪器功能获得某项结果的最不利加载位置，然后通过按JTG D60-2004的4.3.6条计算制动力，用梁单元荷载中集中荷载方式(局部坐标系)加载到最不利加载位置。
b. 注意制动力不考虑冲击的影响。
定义移动荷载工况。例如可将车道荷载定义为工况-1，车辆荷载定义为工况-2。在定义移动荷载工况对话框中的子荷载工况中，需要定义各车辆要加载的车道。例如: 用户定义了8个车道，其中4个为左侧偏载、4个为右侧偏载，此时可定义两个子荷载工况，并选择“单独”，表示分别单独计算，程序自动找出最大值。在定义子荷载工况时，如果在“可以加载的最少车道数”和“可以加载的最大车道数”中分别输入1和4，则表示分别计算1、2、3、4种横向车辆布置的情况(15种情况)。布置车辆选择车道时，不能包含前面定义的人群的步行道。
定义移动荷载工况时，如果有必要将人群移动荷载与车辆的移动荷载进行组合时，需要在定义移动荷载工况对话框中的子荷载工况中，分别定义人群移动荷载子荷载工况(只能选择步道)和车辆的移动荷载子荷载工况，然后选择“组合”。
当使用板单元建立模型时
a. 程序对城市桥梁的车道荷载及人群荷载默认为做影响面分析，其他荷载(公路荷载和铁路荷载)做影响线分析。
b. 只能使用车道面定义车的行走路线。对于城市桥梁的车道荷载及人群荷载以外的荷载，输入的车道面宽度不起作用，按线荷载或集中荷载加载在车道上。
c. 对于城市桥梁的车道荷载及人群荷载，在程序内部，自动将输入的荷载除以在”车道面”中定义的车道宽后按面荷载加载在车道上。
d. 车道宽度应按规范规定输入一个车辆宽度，如城市车道荷载应输入3m，人群荷载可输入实际步道宽。
当使用梁单元建立模型时
a. 程序默认为做影响线分析。
b. 只能使用车道定义车的行走路线。
c. 对于城市桥梁的车道荷载，目前版本按线荷载加载在车道上。
d. 对于人群移动荷载，按用户定义方式中的汽车类型中的车道荷载，定义成线荷载加载。
挂车荷载布置中应注意的问题
布置挂车荷载时，需要在主菜单>移动荷载分析数据>移动荷载工况中点击‘添加’，在弹出的对话框中再点击‘添加’，在弹出的‘子荷载工况’对话框中的‘可以加载的最少车道数’和‘可以加载的最大车道数’均输入1。
移动荷载的横向布置
移动荷载的横向布置，在板型桥梁、箱型暗渠等建模助手中由程序自动从左到右，从右到左进行布置，并输出包络结果。
对于用户手动建立的桥梁，需要由用户手动布置车道。将布置的一系列车道布置车辆后定义为一种荷载工况，将另一些车道布置车辆后定义为另一种荷载工况，对不同的荷载工况分别做分析后，在荷载组合中定义包络组合。
2、关于移动荷载是否应计入偏载系数的问题
在浏览midas的网站Q/A栏目时看到关于箱型梁偏载系数的帖子，对于midas技术人员的回答有些不同意见，想再此讨论一下
我们知道，箱型梁的在偏心荷载下纵向正应力有挠曲正应力、扭转正应力、畸变正应力三部分组成；剪应力由纵向挠曲剪应力、自由扭转环向剪应力、约束扭转剪应力、畸变翘曲剪应力四部分组成；
对于挠曲引起的应力，通过材料力学的古典公式就可以求解；但对于畸变和扭转引起的应力，必须建立箱梁横向框架的变形协调方程才能求解；方法相当烦琐；而他们对应力的影响，对于混凝土箱型梁来说，比重不是很大。（详见桥梁工程P315页）；因此，在国内的箱型梁设计中，计算时不对此进行详细的计算，而是引入偏载系数对活载的效应进行增大的办法对材料力学经典公式进行修正，以考虑此项影响（详见程祥云编著《梁桥理论与设计》（下册））。
 如果软件中考虑了此项影响，那就不必要引入此偏载系数进行修正；那我们来看看midas的一般梁单元需不需要进行此项修正：在midas的帮助文件<梁单元应力(PSC)>中，我们看到如下解释：
Sig-xx(仅轴力)：输出轴力引起的单元坐标系x轴方向的应力。
Sig-xx(弯矩-y)：绕单元坐标系y轴的弯矩引起的单元坐标系x轴方向的应力。
Sig-xx(弯矩-z)：绕单元坐标系z轴的弯矩引起的单元坐标系x轴方向的应力。
Sig-xx(仅竖筋)：腹板竖筋引起的单元坐标系x轴方向的应力。
Sig-xx(合计)：单元坐标系x轴方向的应力之和(上面四个sigma_xx项之和)。

Sig-zz(竖筋)：腹板竖筋引起的单元坐标系z轴方向的正应力。
Sig-xz(剪力-包含竖筋)：剪力和腹板竖筋引起的剪应力之和。
Sig-xz(扭矩)：扭矩引起的剪应力
Sig-xz(仅竖筋)：腹板竖筋引起的剪应力。

Sig-Is(主拉－不含扭矩): 不包含扭转引起的剪应力的主应力。
Sig-Is(主拉－含扭矩)：考虑了扭转和剪力引起的剪应力的主应力。
Sig-Ps1(大)：最大主应力（一般为主拉应力），包含扭矩引起的剪应力。
Sig-Ps2(小)：最小主应力（一般为主压应力），包含扭矩引起的剪应力。

    可以看出：midas的正应力没有包括扭转。畸变的影响、剪应力只计算了自由扭转引起的剪应力，而没有包括约束扭转、畸变引起的剪应力。因此midas在进行箱型梁分析时，还是需要偏载系数这个概念的。根据midas的帮助文件，可以借助子荷载工况的<系数》这个参数进行修正。
1.一般情况下，箱梁截面都是对称的，即恒载也是对称的，这里排除恒载“三条腿”的情况，则在对称荷载作用下，是不会发生刚性扭转和畸变效应的。也就是说产生刚性扭转和畸变效应是由于活载的的偏载产生的。
2.是一回事，我们一般所说的偏载系数1.15就是考虑了下挠作用与约束扭转作用的。当然采用这个系数是有条件的，首先箱壁要厚，而且有横隔板。如果不具备这些条件的话，那么就必须要考虑畸变产生的畸变正应力了。
3.简单梁计算，程序只能考虑竖向扰曲和自由扭转这两种效应，即使是MIDAS的空间杆系它也仅仅属于简单梁理论，不能计算约束扭转和畸变。所以在midas车道偏载的情况下考虑偏载系数，只是多考虑了自由扭转产生的剪应力。在这里有一点要特别注意，对于扭转我们一定要分自由扭转和约束扭转两种概念分别来说，因为这两种概念产生的效应是不同的，即自由扭转只产生剪应力，而约束扭转既产生正应力也产生剪应力，另外程序对这两种概念的处理也是不同的，MIDAS偏载仅仅是考虑了自由扭转，还不能考虑约束扭转。
 如果是直桥，对于midas的车道如果考虑了偏载的情况下进行了最不利的布车，算出来结果里面内力只是增加了扭矩一项，应力里面只是增加了扭转剪应力一项，对于弯矩和截面的正应力的结果跟平面计算的结果是一样的，而偏载系数的定义指的是箱梁腹板弯矩的增大系数，也就是说由于内力分布在整个截面内的分布不均造成的腹板位置内力或应力的增大，基于这个定义，不管是不是考虑了车道的偏载布置，对于箱梁的内力或者正应力计算都应该加上1.15的偏载系数，但是在扭矩和剪应力计算以及看支座反力的时候不应该记入1.15的偏载系数，因此应该设定不同的荷载组合，看不同的结果用不同的组合。
       如果是弯桥，考虑了偏载布置车道，由于其弯扭耦合作用，弯矩会引起扭矩，扭矩也会引起弯矩，无法简单的将其区分，因为单纯偏载引起的扭矩和这一扭矩引起的弯矩不应该乘系数，所以真实结果我认为应该是介于考虑系数和不考虑系数的结果之间，可以在计算时取一个小于1.15的系数来进行分析。
由上可知，个人认为应该添加1.15的偏载系数。
3.关于移动荷载组里面子荷载工况单独和组合的含义
一般选单独选项，如果有不同的活载，比如车辆荷载与列车荷载，在组合中只会组合其中的一个活载，而特殊情况下选组合选项，是指这些移动荷载可以进行组合在一起。
单独的意义在于用户想将不能一起组合的移动荷载定义在一个移动荷载工况中时，比如车道荷载和车辆荷载，车队荷载和挂车荷载。 组合的意义在于用户要将可以在一起组合的移动荷载定义在同一个移动荷载工况时，如前所述，人群荷载和车辆荷载、公铁两用桥梁中的列车和汽车荷载。

二、后处理
1.梁单元应力、梁单元应力PSC、PSC设计截面应力的区别
梁单元应力和梁单元应力PSC是应力分析结果的两种表达方式，PSC设计截面应力是结构验算的结果表达方式；
在进行移动荷载分析和支座沉降分析时，应力分析结果是根据应力影响线计算得到的，因此与通过内力按照材料力学方法计算得到的应力有所区别。输出的结果是各个应力计算点通过影响线分析得到的应力最大或最小值。
PSC设计截面应力是根据同时发生的内力按照指定规范的应力计算方法得到的截面应力，且输出的是截面应力验算点中某点发生最不利应力结果时，其他各点在相同内力情况下的同时发生应力结果。
桥梁内力图只是梁单元内力、梁单元应力、梁单元应力PSC的另一种表达方式，在结果处理上没有特别的规定，桥梁内力图仅适用于施工阶段分析模型的结果查看。
三、荷载的处理
1、如何考虑支座宽度对弯矩折减的影响
规范4.2.4条说明在计算连续梁中间支承的负弯矩时，可考虑支座宽度对弯矩折减的影响；程序中在“结果〉内部支座弯矩折减”中设置支座宽度对支座位置处的弯矩予以折减。可以考虑对某些荷载工况（包括施工阶段荷载）、某些支座位置进行弯矩折减。支座宽度为在形心位置支座的影响宽度，可以人为输入，也可自动计算，当选择自动计算时，程序根据约束位置，按照约束位置向形心方向做45度角扩散求得影响宽度。

如下图所示，为梁底定义约束的情况——

其中，a——支座影响宽度；
yc——支座点到形心的距离，当支座在梁底时，yc=Czm（截面形心到截面下边缘的距离）；
R——支座反力；
M——原始计算弯矩；
M’——支座处弯矩折减；
M1——考虑支座处弯矩折减后的计算弯矩。
需要注意的是，虽然规定规定的是对支座处负弯矩进行折减，但在程序中，如果定义了支座弯矩折减系数，那么无论是正负弯矩在此处都会进行折减，且设计内力调取的也是此折减后的弯矩。
2、材料材龄的两次定义
程序中有两个地方需要输入材龄，一处是收缩徐变函数定义时需输入材龄，用于计算收缩应变；一处是施工阶段定义时结构组激活材龄，用于计算徐变系数和混凝土强度发展。因此当考虑徐变和混凝土强度发展时，施工阶段定义时的激活材龄一定要准确定义。
当进行施工阶段联合截面分析时，计算徐变和混凝土强度发展的材龄采用的是施工阶段联合截面定义时输入的材龄，此时在施工阶段定义时的结构组激活材龄不起作用。
为了保险起见，在定义施工阶段和施工阶段联合截面分析时都要准确的输入结构组的激活材龄。
3.温度荷载
系统温度：输入季节温差。初始温度对结果没有影响。当需要分别计算成桥前后的温差变化和成桥后年度的温差变化的影响时，可定义两个荷载工况名称，分别输入不同的系统温度温差，程序将分别计算不同温差的影响。
节点温度：主要用于输入沿单元长度方向(如梁长度方向)的温差。
单元温度：主要用于输入各单元的温升和温降，是对节点温度的补充。例如，用于地下结构的上板和侧墙的单元的温差不同时。
温度梯度：主要用于计算温度梯度引起的弯矩，其中高度数值没有具体物理概念，其中温差和高度的比值相等时，即梯度相等时，计算结果相同。梁截面温度：主要用于定义梁上折线型的温度梯度变化。