Midas-移动荷载-设置流程

midas Civil 技术资料----移动荷载设置流程目录midas Civil 技术资料1 ----移动荷载设置流程1 一、定义车道线（车道面）2 二、定义车辆荷载5 三、定义移动荷载工况7 四、移动荷载分析控制9 五、运行并查看分析结果12 参考文献14北京迈达斯技术有限公司 桥梁部 2013/05/17本章主要结合中国规范JTG D60-2004[1]进行纵向（顺桥向）移动荷载分析介绍，移动荷载分析主要是计算移动荷载（车道、车辆或人群荷载）在指定路径上（车道线、车道面）移动时产生的各种效应（反力、内力、位移、应力）的包络结果，具体分析过程如下：（1）定义车道线/面；（2）定义车辆荷载--车道荷载、车辆荷载、人群荷载等活荷载；（3）定义移动荷载工况；（4）定义移动荷载分析控制；（5）运行分析并查看结果。

一、定义车道线（车道面）荷载>移动荷载>移动荷载规范-china，定义车道线或车道面，确定移动荷载路径，程序提供车道单元和横向联系梁两种方法，其中，车道单元法是将作用在车道中心线上的荷载换算到车道单元上（换算为集中力和扭矩），单梁模型中常用；而横向联系梁法是将移图1-1车道单元法及横向联系梁法示意图动荷载作用在横梁上，然后由横梁按比例传递到临近的纵梁单元上，梁格模型中常用，此时需要将横梁定义成为一个结构组，传力示意如图1-1所示。

随后即可进行车道线定义，首先是“斜交角”设置，对于斜桥梁格模型可以输入起点和终点的斜交角度，此设置需跟横向联系梁法配合使用，车道单元法不需要设置此项。

“车辆移动方向”，对于直桥，选择三者无差别；如果是斜桥，则车辆移动方向不同，分析结果也不同，故要选择“往返”。

图1-2车道单元法及横梁联系梁法定义图示 “偏心距离”的输入，蓝色虚线为车道中心线的位置，Start-End 为车道单元，以顺桥向为基准，当车道中心线在车道单元的左侧时，偏心距离a 为负值，右侧为正值。

同时，偏心距离可在不同车道单元输入不同数值，以此模拟变宽或匝道交汇等情况的车道位置，可先输入一个偏心距离，随后在图1-2中生成的表格里进行偏心距离修改。

“车轮间距”可以按照JTG D60-2004规范中输入车辆荷载间距1.8m ，轴重将平均分配在两个轮上，两车轮荷载加在各自对应影响线上；也可根据实际车辆车轮间距进行输入；输入0，则表示轴重直接传递到车道中心线上，且只有一个车道影响线。

“桥梁跨度”可输入连续梁最大跨的跨径，主要用来确定公路及城市桥梁设计规范中车道荷载集中力Pk 的大小及车道纵向折减系数。

“比例系数”输入车道的纵向折减系数，按照规范D60-04的4.3.1-8规定，当桥梁最大计算跨径大于150m 时，需按照规范规定考虑汽车荷载效应的纵向折减。

“选择”主要是选择作为车道单元的主梁单元，车道单元最好是编号由小到大，首尾相连且单元坐标轴（x 、y 、z ）与整体坐标轴（X 、Y 、Z ）最好一致，便于查看分析结果。

对于采用车道单元法的单梁直接选择纵梁单元即可，采用横向联系梁法的梁格模型需要选择距离车道中心线较近的纵梁单元作为车道单元，选择完成后即可完成车道线的定义，如图1-3和图1-4所示，其中绿色箭头代表车道中心线的位置，两侧绿色的点代表车轮，红色线为车道单元即主梁单元。

图1-3车道单元法车道线图示图1-4横向联系梁法车道线图示除了车道线定义之外，对于移动荷载纵向、横向分布宽度较大且结构中存在板单元时需要定义车道面，用于影响面分析。

对于车道面的定义，主要是定义一个车道宽度(b)，此处输入实际车道宽度即可；然后选择距离车道面中心线距离较近的节点作为参考位置，其他参数说明同车道线定义。

定义好的车道面如下图1-6示，红色虚线表示车道面中心线，红色点为车轮，蓝色虚线之间宽度为车道宽度b值。

注意，在车道面定义时要求宽度方向上至少要跨越两个板单元，如果车道面只位于一个板单元内时，信息窗口会提示“车道面数据中发生错误”，提示错误主要是要保证板单元划分的细致些，过于粗糙会导致结果精度下降。

图1-5 车道面定义图示图1-6 车道面图示二、定义车辆荷载定义车辆荷载，可以添加标准车辆(A)，主要包括各个规范中的荷载；另外也可采用用户定义(U)的方法进行定义，主要包括汽车荷载、列车/特殊荷载、人群荷载。

两种定义荷载的方式，根据需要选用，一般进行结构整体计算分析时按照规范选择标准车辆中的车道荷载（CD）；如果进行车辆荷载的分析，可以选择车辆荷载（CL）或是通过用户定义的方法定义；对于特殊车辆荷载可以通过用户定义方式中列车/特殊车辆进行定义。

c图2-1 车辆荷载定义图示对于人群荷载的定义方法，同样是先定义车道线，主要是确定人群荷载的加载位置，偏心距离取人行道中心距离主梁单元的距离，车轮间距输入0，桥梁跨度和比例系数及选图2-2规范人群荷载及用户自定义人群荷载择车道单元均同上节内容；定义好车道线后，定义人群荷载，可以选择添加标准车辆（A）中公路或城市桥梁规范中的人群荷载（RQ）进行定义，其中公路工程技术标准中输入人行道宽度值，城市桥梁设计规范输入单边人行道宽度wp，在专用非机动车桥上wp取1/2桥宽，大于4m时仍按4m计[2]，或是采用用户定义中的人群荷载进行自定义，计算时单位长度人群荷载为dw×宽度（wp），如图2-2所示。

另外人群荷载定义中，人行道宽度不超过3.5米时，都是按照人行道宽度×dW得到单位长度人群荷载，当人行道宽度超过3.5米时仍按3.5米计，所以如果要模拟超过3.5米的人行道荷载，以5米宽为例，可以通过定义人行道荷载时宽度输入1米，最后在定义移动荷载荷载工况时在子荷载工况中系数输入5来考虑。

对于板单元定义人群荷载车道面时，此时车道宽度b输入人行道宽度值，w车轮间距可输入0，其他参数同上；定义人群荷载时，此时公路、城市桥梁规范及用户自定义中的宽度及wp值可直接输入1，计算时程序不调用此宽度值，而是调用车道面定义时输入的车道宽度b，计算时单位长度人群荷载为dw×车道宽度b，在车道面边线上添加根据离参考节点距离而分配的荷载，如下图根据车道面人群荷载追踪得到的191号板单元内力，此例中人行道宽度为 1.5m，定义车道面时车道面中心线距离参考节点的距离为-0.5m，故车道面左侧边线距离参考节点 1.25（1.5/2+0.5=1.25）m，右侧边线距离参考节点0.25（1.5/2-0.5=0.25）m，人行道面荷载为3KN/m²，乘以宽度1.5m，得到加载在车道面上的荷载共为4.5KN/m，两边线上按1.25:0.25的比例分配，分别添加3.75 KN/m 、0.75 KN/m，如下图2-3所示，图示中参考节点上的4.5KN/m只是图示作用，不参与计算。

图2-3车道面人群荷载板单元内力追踪结果三、定义移动荷载工况定义移动荷载工况，主要是将车辆荷载加载到车道上，然后进行计算分析，首先是考虑横向折减系数，此处按照D60-04中4.3.1.-7给出了不同车道的折减系数，当车道数大于2时需要考虑横向折减，因为每个车道上进行移动荷载加载分析时都是将移动荷载按最不利位置（同号影响线区域或影响线峰值处）布置，但是当车道数量较多时，使结构某一截面产生最大效应时，各车道的移动荷载同时位于最不利位置的可能性会减小。

在此处程序会根据后面子荷载工况中的车道数自动调用表格中的横向折减系数，如果想增大或减小折减系数或者是输入其他规范的横向折减系数，可以在横向折减系数表格中手动进行修改，如图3-1所示。

然后定义子荷载工况，当存在多个子荷载工况时，需要进行工况的组合，组合选项包括“组合”和“单独”两种类型。

其中“单独”表示程序以多个子荷载工况的包络结果作为移动荷载的计算结果，即将各子荷载工况的计算结果作对比，取最不利结果输出；“组合”表示以多个子荷载工况的相加结果作为移动荷载工况的计算结果，但是此时各子荷载工况必须针对不同的移动荷载类型，例如人群荷载和车道荷载组合，如果是同种移动荷载类型，那么“组合”不起作用，程序默认“单独”起作用，取包络值。

图3-1移动荷载工况定义点击添加，即可弹出“子荷载工况”对话框，如图示3-1，首先选择“车辆组”下拉选项中的车辆荷载；“系数”选项可以按默认值1，也可以输入其他值，表示对移动荷载分析结果进行放大或折减；加载的最少车道数可以输入1，加载的最多车道数输入要加载该移动荷载的车道数量，以图示中3个车道为例，加载最少车道数输入1，加载最多车道数为3，那么程序会自动考虑每1个车道加载、每2个车道加载、3个车道同时加载的情况，然后输出最不利结果；“分配车道”将要加载的车道选中到右侧列表；点击确认即可完成子荷载工况的定义。

图3-2影响面板单元、并发反力组、车辆组另外，在程序定义移动荷载工况的右侧可以看到有三个选项，从上至下依次是“影响面板单元”、“并发反力组”、“车辆组”，如图3-2所示。

对于影响面板单元，主要是进行影响面分析时，当需要了解车道面范围以外的其他板单元的影响面分析结果时，可选择相应板单元；因为影响面分析的数据庞大，在midas/Civil中默认提供的分析结果为车道面内的板单元。

对于并发反力组，因为移动荷载和支座沉降分析都是输出最大最小的包络结果，如果想知道一个支座产生最大/最小支反力的同时，其他支座的反力情况，即可将支座节点定义在并发反力组中，计算完成后在结果>分析结果表格>并发反力（Max/Min)中查看。

对于车辆组，表示输入移动荷载分析所需的车辆荷载组；同一个车辆荷载组内的车辆将分别加载在桥梁上，程序做出分析比较后，为用户提供最大最小值；同一车辆荷载组内的车辆也可以同时加载，但必须符合相应规范的要求；国外某些设计规范要求上述进行分析，国内各种桥梁的设计规范中均没有上述分析要求，因而采用中国规范定义移动荷载时，不需要定义车辆荷载组。

四、移动荷载分析控制图4-1移动荷载分析控制对话框最后需要定义分析>移动荷载分析控制数据，选择移动荷载分析的方法和分析结果的输出位置。

首先“荷载控制选项”选择加载位置，其中“影响线加载”适合于公路城市桥梁，移动荷载只加载在同号影响线或影响面区域，将移动荷载中的集中荷载依次添加在同号影响线（面）区域中的峰值节点上；“生成影响点”有两种方法，主要是选择影响线的分析和加载位置，可以指定每个线单元上影响线点数量，也可以输入影响点之间距离来确定影响点。

“所有点”适合于铁路、轨道交通等桥梁，此类桥梁移动荷载较大且跨越长度也较大，需要将移动荷载的各个集中荷载按顺序沿着车道移动方向依次加载在各节点上（而并非只加在同号影响线、影响面区域峰值节点上），如果其他车轴的集中荷载没有处于节点时使用内插方法计算影响线或影响面值，所以计算时间也较长。