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迈达斯桥梁建模基础介绍

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  • 卖家[上传人]:l****
  • 文档编号:145339278
  • 上传时间:2020-09-19
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    • 1、. . . 迈达斯桥梁建模基础介绍对于结构工程师来说,掌握一款简单易用的有限元计算软件对于工作效率的提升,是必不可少的。现在流行的各种通用以及专业有限元软件均具有良好的可视化功能,通过数据以及图形的交互功能,结构工程师可以更好的分析结构的受力情况,从而加深对于结构整体以及局部受力特性的认识。然而,并非所有的有限元计算软件都具有快捷、简便而人性化的操作界面以及程序语言,笔者曾使用Midas Civil、JQJS、桥梁博士、ANSYS及SAP等有限元程序进行桥梁结构分析,通过对比后发现,Midas Civil在进行线弹性静力分析,尤其是施工阶段分析时,相比其他几种有限元软件更加便捷,而目前全球市场化最好的大型有限元通用软件ANSYS由于其特有的程序化设计语言APDL,在进行高端结构分析时,具有明显优势。所以,对于刚刚接触有限元程序的桥梁结构工程师来说,笔者推荐选用Midas Civil作为起步软件,它人性化的界面设置以及与Excel良好的互通性将帮助使用者更快的走入有限元程序的大门。下面将介绍Midas Civil用于桥梁结构分析的基本建模过程。1 定义材料与截面特性作为有限元计算的第一步

      2、工作,笔者习惯首先定义材料特性,迈达斯中提供了国外常用的各种材料的材料特性,使用者可根据实际情况选择,对于跨径较大的桥梁上部结构来说,一般采用的混凝土为C50,而钢绞线一般选取Strand1860,选取方法如下所示(注意,普通钢筋材料特性无需在此添加):点击右上角的添加键,弹出如下对话框,选取完成后点击适用键,如下图所示:之后需要定义截面特性,这里需要注意的是,对于需要配置普通钢筋的截面,需采用设计截面,设计截面中提供了多种截面类型供使用者选择,但笔者认为更加便捷的定义方式为使用AutoCAD绘制截面,并另存为dxf格式,而后使用程序提供的截面特性计算器导入dxf格式的截面,并进行截面特性计算,最后将其存为设计用数值截面导入迈达斯主程序中。2 定义节点与单元最基础的建立节点与单元的方法如上图所示,通过定义复制,镜像,扩展等功能建立节点与单元,各迈达斯学习资料上均有详细介绍。但笔者认为,桥梁结构建模时所需节点与单元往往不具备很强的规律性,故上述方法对于建模效率的提高往往不尽如人意,笔者推荐利用迈达斯与Excel良好的交互性提高建模的速度,具体方法如下所示:首先建立结构初始节点,然后选取查

      3、看节点表格,按照表格格式在Excel中输入节点坐标,并将其复制到迈达斯节点表格中,然后打开迈达斯单元表格,仍按其格式输入单元的材料与截面类型,初始与结束节点,即可方便快捷的定义结构的节点与单元。3 定义预应力钢束特性与形状首先应在窗口菜单中点击荷载选项,然后于下拉菜单中选取预应力荷载选项,再在子菜单中选择钢束特性值,并根据所使用的预应力钢束特性输入如下图所示的菜单项。然后选择钢束布置形状,填写所需的菜单项,笔者同样推荐首先在Excel中做好钢束形状特征值,而后复制到相应列表中的方法,以便提高效率。这里需要注意的是,对于曲线桥梁来说,为了保证钢束形状与曲线良好吻合,推荐使用单元的输入方式,而对于直线桥梁来说,为了方便的进行复制等操作,推荐使用直线的输入方式。4 定义各种组如图所示,在进行结构分析前,需先定义好各种组,对于结构来说,不同施工阶段所激活的单元需定义为不同的结构组,边界组、荷载组与钢束组同理。且为了查看结果时的便捷性,往往也将使用者所关心单元定义为一个结构组,总而言之,组的定义应尽量详尽,以便于模型的修改与查看。5 定义边界条件如图所示,在理想的桥梁约束条件下,仅需对相应位置的节点施加一般支承,定义时需注意选择相应的边界组以及支承约束方向。这里需要注意的是,一般支承的坐标系方向为局部坐标轴的方向,往往与整体坐标轴不同,定义前应首先显示该处的局部坐标方向,以便建立正确的约束条件。6 定义静力荷载工况与荷载如图所示,在定义荷载前,首先需定义静力荷载工况,这是为了按照规进行荷载组合,静力荷载工况的定义项一般与荷载组的定义项相同。需要注意的是,自重等要在施工阶段添加的荷载要定义为施工阶段荷载,而人群荷载,车道荷载,支座沉降等及不定义荷载组,也不定义静力荷载工况。7 定义施工阶段最后,需定义施工阶段,如图所示,首先点击荷载,然后点击下拉菜单中的施工阶段分析书据,再点击子菜单中的定义施工阶段。需要注意哦是,在设定施工阶段菜单中,单元、边界与荷载均需按照实际施工阶段时所施加的添加,并保证结构为不可变体系。且施工阶段持续时间较长时,应定义子步骤。8 定义荷载组合如图所示,在结果的下拉菜单中选择荷载组合选项,在子菜单中,点击自动生成选项,则迈达斯会根据用户所定义的荷载分项按照规自动进行荷载组合。荷载组合定义完毕后,即可运行计算分析,如下图所示。. .

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