midas/civil技术讨论汇总

23m预应力空心板梁格分析反力计算的困惑
问：最近分析一23m的预应力空心板，采用纵梁加虚拟横梁的方法，截面采用civil 2006的PSC数值型截面，可以显示真实截面形状。分析时横梁采用二型截面，释放横梁之间的弯距约束。具体的约束见模型：遇到的问题：
1.采用模型中的约束，计算第二阶段的支座反力，有些是正的，有些是负的，不合理，但不知道问题出在那里？
2.修改模型中的越束，即将释放梁端部的约束的数值逐渐的修改变化，一直变为1，可以看出支座反力趋向合理，但 不知原因所在？实际上我也见过有人完全释放约束的，但不知道我的模型为什么会有这个问题？
3.如果修改模型中的支座越束，将每个支座的RX全部约束，结果同2的修改，应该比较符合实际，但实际上不知道要不要约束这个RX?
请诸位帮忙看看我得模型，多谢！
答：对铰接空心板，我自己做过详细的比较，发现其内力包括反力的横向分布受横向刚度的影响很大，内力数值对横梁的刚度以及边界条件的变化十分敏感，在计算中很难找到确定性的建立模型的方法。
所以最可靠的办法就是用传统的办法计算其横向系数，然后进行单梁计算，空间梁格模型我还从来没见过谁曾经成功模拟过，所以就铰接空心板来说，空间梁格模型是一种代价大而不可靠的方法。其根本原因，我认为铰接空心板的线铰且只传剪力的力学机理，属于力法范畴，根本不是以位移法为基础的目前狭义上的有限元法能解决的。
当然空间模型可能带来的一个好处是下部，比如盖梁计算的方便，能建立统一模型的话，会让盖梁设计更加经济。
请教：连续梁施工阶段支座反力不对称与桥梁预应力的关系
问：本人属初学者，请教问题如下：
本人所建模型如下如附件（为70+120+70m变截面边续梁），在建模过程中发现：若不导入合拢段预应力束，则各施工阶段的支座反力均左右对称，但若是在模型中导入合拢段预应力钢束，则在各施工阶段中的支座支反力不对称。
请问大侠：本模型左右不对称的原因是否是支座设置不当吗？
若不是，请教为什么在MIDAS中，合拢段预应力束会对施工阶段的支座支反力产生影
响？这是不合常理的。
答：你首先要保证结构的支座，预应力束的位置、张拉力、张拉顺序等都是对称的。
另外，预应力会对施工阶段的支座反力产生影响。
如果结构、预应力都对称的话，按道理，你的支座反力应该对称的，要是有差别应该也很小。
最终整体结果的不对称是由ZD9的钢束错误引起的，而你所说的施工过程中从CS5开始的反力不对称是正常的结果，因为从CS5开始激活的主梁都是与跨中合龙段预应力钢束有关的，在施工阶段分析控制中的“截面特征值变化”选项中你选择的是“钢束引起的变化”，所以程序在计算截面特形时会考虑预应力钢束孔道引起的变化，由于这些阶段还没有长拉预应力钢束和注浆，所以计算的时候截面特性是扣除孔道的，如果你选择了“常量”，则结果肯定是对称的。
midas中如何模拟各种支座
问：在建立桥梁结构的计算模型时，会遇到各种类型支座，不知道各位都是怎么模拟的?是不是用弹性连接进行模拟？同时支座也有一定的高度，具体应该怎么考虑？
请教各位大侠给予回复
答： （1）对于支座的模拟，板式橡胶支座比较容易清楚地模拟，具体的模拟可以采用相应的梁单元，该梁单元的单元长度为板式橡胶支座的橡胶层厚度，需要查表得到总厚度后计算其中钢板的厚度，然后总厚度减钢板厚度，因为钢板起的作用只是限制橡胶的横向变形。支座材料的弹性模量可以有形状系数计算得到66s-162就是了。对于其他支座，一般来说就是用约束或者弹性支撑了，如果该方向是固定的，就输入一个很大的k值，无法准确用梁单元来模拟。
具体的我是这样做的，大家参考一下：
板式橡胶支座刚度采用三维弹性连接器来模拟计算：
单元局部坐标系x轴方向刚度（该桥为支座竖向刚度计算）：
SDx = EA/l
单元局部坐标系y、z轴方向刚度(该桥为支座横、纵刚度计算）：
SDy = SDz = GA/l
单元局部坐标系x轴方向转动刚度（该桥为支座平面内转动刚度计算）：
SRx = GIp/l
单元局部坐标系y轴方向转动刚度（该桥为支座横向转动刚度计算）：
SRy = GIy/l
单元局部坐标系z轴方向转动刚度（该桥为支座纵向转动刚度计算）：
SRz = GIz/l
式中：EG为板式橡胶支座抗压、抗剪弹模；A为支座承压面积；Iy,Iz为支座承压面对局部坐标轴y、z的搞弯惯性矩；Ip为支座搞扭惯性矩；l为支座净高。
固定盆式支座以较大的刚度约束板体的位移而放松对转动的约束，故模拟在墩顶设置一个横、纵、竖三维抗压、抗剪的大值，各方向抗弯的小值，即SDx=SDy=SDz=+∞，而SRx=SRy=SRz=0的弹性连接。
（2）个人觉得如果按楼上所说的用弹性连接器来模拟板式橡胶支座的话存在一定问题，就是无法判断支座是否出现局部脱空，因为支座不但会出现整体脱空还会出现局部脱空，判断是否局部脱空就需要从支座角点是否出现拉应力来判断，但是弹性连接是无法观察角点应力的。
另外，逐项输入弹性连接的刚度不但麻烦而且还容易出错，假如按楼上所说的l为支座净高的话，模拟是错误的，应该是支座中橡胶层的总厚度，如果了解板式橡胶支座的原理就会知道，钢板的厚度对弹模是没有影响的，钢板只起限位作用，因此不能把钢板也作为受力结构的一部分。
（3）个人观点：
单元局部坐标系x轴方向刚度（该桥为支座竖向刚度计算）：
SDx = EA/l
单元局部坐标系y、z轴方向刚度(该桥为支座横、纵刚度计算）：
SDy = SDz = GA/l
单元局部坐标系x轴方向转动刚度（该桥为支座平面内转动刚度计算）：
SRx = GIp/l
单元局部坐标系y轴方向转动刚度（该桥为支座横向转动刚度计算）：
以上三项应该可以这样模拟
但是
单元局部坐标系y轴方向转动刚度（该桥为支座横向转动刚度计算）：
SRy = EIy/l
单元局部坐标系z轴方向转动刚度（该桥为支座纵向转动刚度计算）：
SRz = EIz/l
（4）支座刚度模拟应如wentao8401兄所言！
对于bridgedlut (井中蛙) 兄所提“无法判断支座是否出现局部脱空，因为支座不但会出现整体脱空还会出现局部脱空，判断是否局部脱空就需要从支座角点是否出现拉应力来判断，但是弹性连接是无法观察角点应力的”，既然无法通过观察弹性连接的角点应力来判断，那不妨通过节点位移来判断支座的受力状态：支座上节点位移向下——受压，支座位移向上——抗拔！
问：midas gen 如何进行大跨度楼板的震动频率计算？
答：（1）个人经验：midas gen的面单元没有内部剖分功能，和线单元的变形协调需要硬剖分、公用节点，所以用起来不方便，不推荐采用，推荐改用Sap2k。
（2）可以看一下附件里的资料。

前、后处理中的相关问题
1、拱桥稳定系数的计算问题
问：近日设计一座下承式系杆拱桥（钢管混凝土），用midas进行屈曲分析时发现5阶稳定系数是负数，百思不得其解。按说解刚度矩阵的时候负根是假根，应该去掉的，为何程序里会出现负值呢？请大家帮忙看看。
答：（1）稳定系数出现负值是反向加载地意思，如果你的实际结构不会出现这种情况，只要只看正值地计算结果就可以了。因为机械上很多情况都是荷载可以反向加的，而这个软件本身又是通用有限元的内核，所以会出现这种情况。
（2） 拱桥的稳定分为面内失稳和面外失稳，在拱肋的横向支撑不够或拱截面的抗扭刚度不大的情况下，面外失稳一般先于面内失稳（。
系杆拱桥吊杆中的力为非保守力。拱肋发生横向位移时，吊杆也发生倾斜，但是吊杆的下端由于受到桥面系侧向刚度的约束而无法产生与上端同样大小的横向位移。这种情况下，吊杆的拉力会有使拱肋回归原位的一个分力，这个分力能提高拱轴的面外稳定性。
算出来的结果为负，极有可能使吊杆非保向力的影响。
2、civil中有关“荷载组增减系数”和有关施工阶段的讨论
问：MIDAS中移动荷载工况里的子荷载工况中有个“荷载组”增减系数，哪位知道是什么意思？
接上题，如果说两个车道的话，那么加载时，最少为一个车道，最多是两个车道，这个时候是不是系数应为2呢？
答：（1）MIDAS中"分析"里"施工阶段分析控制"默认的"最后施工阶段"是用户定义的第一施工阶段,当我改变最后施工阶段的定位时怎么计算后又回到默认值了?
（2）那个系数通常取1就行了，与车道数也没关系，车道折减系数系统也已经默认如他表中所示了，如果你计算时有需要，所用的不同于系统的系数，你可以用这个增减系数来改变。
3、用midas建立自锚式悬索桥模型的讨论
问：如何用midas建立自锚式悬索桥模型？midas的悬索桥建模助手好像只能见地锚式悬索桥，现在想建自锚式的，用midas的索单元如何建模呢？我用cable单元建了个经典算例的模型，即一根无应力索长为100米的索，一端固定（坐标0，0，90），另一端从（0，0，30）沿水平线移动到（100，0，30），且升温100度，线膨胀系数为6.5e-6，弹性模量为3e7KN/m2,面积为1m2,单位长度重量10kn.求任意位置时索端水平及竖直分力大小。
答：（1）用ansys建立吧，现在midas还没有这个功能，不用建模助手自己建立模型是可以的，不过不能调成桥状态，只能用其他软件调出成桥状态后再将成桥索力导入midas成为几何刚度，所以midas模型只能在别的软件的帮助下建立成桥模型，而且还只能用于活载、屈曲、抗震等成桥后期的计算。总而言之，它不能自己调出成桥、不能模拟施工张拉吊杆的过程，只能算成桥以后的情况。所以建议还是暂时不要用midas做自锚式吊桥
（2）新版本也就是6.3.7版本已经可以了，建模助手里面考虑了自锚式悬索桥的计算，决定自锚式悬索桥形状的精确分析一般分为两个阶段。确定整体结构形成前状态(无应力索长状态)，第二个阶段确定包含加劲梁、索塔墩等全部结构体系形成后的状态。悬索桥建模助手用于前面所述的确定整体结构形成前状态(无应力索长状态)的程序，建模助手内部又经历了两个步骤的分析过程。第一个步骤使用Ohtsuki博士的简化计算方法进行简化的初始平衡分析，在此阶段通过输入的加劲梁的均布荷载和Y、Z方向的垂度确定主缆的水平力和其三维坐标。第二个步骤为精确的初始平衡分析阶段，是使用前一步骤得到的主缆坐标和水平张力，通过非线性分析计算准确的索无应力长状态。
4、有关用MIDAS计算曲线梁的讨论
问;用midas建立曲线梁模型怎么办，是用单元》建立曲线并分割成线单元》么？如果这样的话，那么从模型上看，内弧与外弧自重相等，即外弧侧有空隙，内弧侧重叠，那么对自重情况下的扭转有影响，这种情况下该如何处理？
答：（1）如果你的模型中心线是规则的曲线，则可以用单元》建立曲线并分割成线单元》，如果是不规则的，需要先在cad里面划分好单元然后导入节点坐标，如果单元划分的足够细那么外弧侧有空隙内弧侧重叠的现象就不会很明显，我想要想很精确的模拟内外侧的差异如果建立单梁模型好像还没有哪个软件可以模拟得很好，只有建立实体或者板单元的模型，但是一般又没有建立板活实体模型来进行整体计算的，所以大部分还是用另一种近似的方法，梁格法。事实上个人认为如果是等宽的窄曲线桥如果曲线半径不是很小只要单元划分细一些，计算是没有问题的。
再问：难道单元划分细了计算就精确了么？我觉得只是视觉上的效果，对于计算应当一样，对于反力，内弧与外弧自重一样，单元划分详细程度对反力应当没影响的，还请解答？
答：说得没错，所以我才说只要建立单梁模型你就很难实现所谓的内外重力不等，除非你另外加等效的扭矩，如果真要计算自重的扭矩你可以在梁单元上加均布扭矩，加二期恒载的时候同样也要加均布扭矩。如果想比较精确的模拟的话就像上面说得你只能用板单元或者实体单元了，但这又不太实际，另外一个选择就是比较麻烦的梁格法，说麻烦主要是他的梁格划分要满足单个梁格的中性轴要保持与原截面的中性轴一致才能计算比较准确，如果计算对象是变宽的的曲线梁要满足个要求将会是一个比较麻烦的过程。
MIDAS地震荷载输入的问题
问：请问一下，在MIDAS中如果要输入地震荷载，一定要手算结构的质量吗？我想，应该不会，但是我不知道为什么，也不知道哪个命令可以让程序帮助我完成。所以，请有经验的朋友帮助一下。
答：您好！

中国规范里地震作用的分析有基底剪力法、振型分解法、静力弹塑性分析(Pushover)、动力弹性时程分析、动力弹塑性时程分析等。

在MIDAS程序里的实现：

基底剪力法: 在"荷载>横向荷载>静力地震荷载"中定义. 该方法因为需要层的概念，有些通用有限元程序不提供该方法。

振型分解法: 在"荷载>反应谱分析数据"中定义. 在后处理上MIDAS提供振型参与质量系数，供设计人员判断所取振型数量是否足够。并提供规范规定的层间剪力、层间位移、剪重比、每层各构件所负担的剪力等。

静力弹塑性分析(Pushover): 需要先做结构分析和设计。然后在"设计>静力弹塑性分析控制"等命令中实现。提供梁、柱、桁架、剪力墙的Pushover分析。

动力弹性时程分析: 在"荷载>时程分析数据"中定义.

动力弹塑性时程分析: 开发完毕。模块增加预计在7~8月份。

定义结构的自重: 在"荷载>自重"中给出Z的系数"-1"。
将结构的自重转化为质量: 在"模型>结构类型"中将自重转化为质量。推荐使用转化为X、Y、Z方向(当不计算竖向地震时，可选转化为X、Y方向)。
将活荷载转化为质量: 根据规范要求应将部分活荷载转化为质量。在"模型>质量>将荷载转化成质量"中实现。

另：MIDAS的计算楼板和筏式基础(可自动布桩)的程序MIDAS/SDS正在优惠销售(5000元)。该程序可计算无梁楼盖(包括不平衡弯矩的冲切计算)。楼板配筋计算是按有限元分析进行的，并考虑了梁、柱、剪力墙的刚度协调。还可进行楼板振动分析(可用于居住性能评价-该功能将为结构人员增加新的饭碗)。

MIDAS程序将不断进取，使之更适合于中国的工程设计要求。
MIDAS预应力损失计算分析

Midas的预应力混凝土结构计算是相当出色的，加上空间分析的能力，是我花很大精力学习和研究的原因。
预应力混凝土桥，两个问题最重要，一个是预应力损失，一个是收缩徐变。无论是使用什么软件，一定要彻底详细的搞明白细节。所以我对Midas的预应力损失计算方法做了些验证。
还是用“后张铰接板”的例子，桥博和Midas对比。
首先说明桥博中的设置：
6中预应力损失
（1）摩擦系数=0.3 偏差系数=0.0066
（2）钢束回缩：各0.006
（3）无
（4）按先1，2，后3，4的顺序张拉。
（5）这个是固定的0.07*1395=97.65
(6)施工阶段设置为第一阶段10天，安装结构，张拉钢束，第2阶段：收缩徐变1000天

由于在midas里不能象桥博那样分别输出，所以分别考虑这些损失。
首先把所有损失关闭，除了摩阻损失项系数
梁格法研究
问：最近在研究梁格法，看了不少的论文，也看了论坛上不少的贴子，感觉基本上都是汉勃.利那本书上的东西，我有几个疑问：
1.划分截面后要保证梁格截面与原截面行心保持一致，对单箱单室，可以对称划分，对单箱双室，顶底板分别在1/3处划开，所以对单箱单室和单箱双室还是好划分的，但对单箱多室就不是蛮好划分了，我看有的论文上有一种说法就是对于多室可以在各相邻两腹板中间划开，行心不需要保证一定要在一线上，但在计算惯性矩时仍按整体结构的主轴计算，不知这样到底行不行？
2.梁格法的截面特性特别是抗扭惯性矩是要按相关公式计算后调整的，因为软件计算不准，现在一般计算采用的就是桥博与midas了，桥博中我看截面特性的调整一般只有一个自设定抗扭惯矩，midas中可以直接修改截面特性的数值，难道在实际计算中真的要一个一个截面去调吗，那样的计算工作几乎很难完成并且很容易犯错的
不知道各位大侠在实际设计工作中是怎么作的，希望一起交流，谢谢！！！
答：1.划分截面后要保证梁格截面与原截面行心保持一致，理论上要求这样，但在MIDAS中出于建模方便，各个纵梁截面形心不一定要在一直线上。
（2）1.划分后的截面中性轴偏离了原整体截面的中性轴，应该对各个截面特性计算完毕后，利用移轴公式换算成整体截面的参数特性。
2.扭转可按照箱梁扭转的相应理论进行计算，但应考虑箱梁约束扭转效应，一般乘1.15系数。
再问：是不是用midas分析箱梁必须使用梁格法建模啊 可不可以直接使用自带的截面形式 直接采用梁单元建模呢？望高手指点
答：选用哪种方式建模只是进行不同的假设而已，取决于结构的特点和你要求的精度。
单梁模型是假设梁的横向是刚性的。当梁的宽度比跨度小很多时适用。
梁格模型考虑了梁的横向弯曲作用和扭转变形作用。
板单元和实体单元考虑了泊松比的影响，计算结果最为准确，但也最麻烦。
问：在做施工过程模拟分析时，计算结果中增加了postcs工况，此工况下的内力及位移含义是什么？
解释一下postcs的含义，用法，以及采用时应该注意什么问题。
答：（1）Postcs阶段的模型和边界为在施工阶段分析控制对话框中定义的“最终施工阶段”的模型。
再问：你说的，我早已核实过。模型分析的最后阶段的结果与postcs结果不一样。
例如：我把某桥的施工控制分析模型分了100个工况进行模拟，其中最后一个阶段，也就是第100阶段就是成桥阶段（这一阶段就是二期恒载阶段，增加了52kN/m的均布荷载）。
计算完毕后。在后处理模式下，第100阶段的计算结果（主梁内力和位移）与postcs下的结果不一样。不是差的一点。
还是望高手解释一下postcs是什么意思。弄不明白这个含义，就不知道结果的意义。
答：midas帮助中荷载组合里面有说明
Postcs阶段的模型和边界为在施工阶段分析控制对话框中定义的“最终施工阶段”的模型，荷载为该最终施工阶段上的荷载和在“基本”阶段上定义的没有定义为“施工阶段荷载”类型的所有其他荷载。