迈达斯斜桥与弯桥分析
midas分析弯桥的一点经验总结
midas分析弯桥的一点经验总结分析弯桥的一点经验总结(2007-05-24 21:23:31)今天看了桥头堡的一个帖子感觉不错可以作为设计弯桥的借鉴。
关于MIDAS曲线桥双支座的模拟用MIDAS建立了一个曲线桥的试验模型，模型所采用的材料是有机玻璃。
模型分析的目的是根据各种工况下不同支承布置方式的不同来验证曲线梁桥支承布置方式的不同对桥梁内力分布的影响。
实验基本资料见附图一。
首先我采取的是相关书籍都比较推崇的两端采用抗扭支座，而中间采用点铰支承。
我分别用MIDAS的梁单元以及板单元对该模型进行了模拟。
加载工况是在外腹板处加一个F=400N的力其中，梁单元采取两种方式布置支座1.截面下偏心，然后用弹性连接的刚性连接截面形心和沿桥横向即Y轴正负方向的两个节点，分别建立两个支左。
2.截面上偏心，先用刚性连接形心节点和其Y轴正负两侧的两个节点，然后用弹性连接中的刚性连接这两个节点和它们沿Z轴负向所对应的支左节点。
板单元则直接在支座相应的节点进行约束即可。
得出的分析结果梁单元的两种支座布置方式所得的支反力结果是相同的，均是曲桥内侧产生支座悬空现象出现拉力。
而它们跟板单元的支反力却有很大的差别（最明显的地方是表现在梁两端的抗扭支座的数值上，方向还是大致一样的）我自己分析结果的差别主要是因为对梁单元进行分析的时候，我所加的集中力进行了力的平移动，也就是把位于腹板处的集中力平移到了箱梁质心处，变为了一个集中力加一个力矩，力矩的值为F*E（腹板中心到截面中心的距离）。
但是我们知道曲线桥的实际的扭转中心并不是位于各截面形心的连线处的，所以我认为我的这个作用力的简化有问题。
因此板单元所得出的分析结果肯定是相对准确的，可是按理说这个小小的错误也不能导致支座反力会有如此大的差别啊。
请大家讨论下MIDAS梁单元双支座的模拟，应该还有更多的错误需要发现，请大家指教一二。
我发现了自己模拟支座时的错误。
原来我在用梁单元进行双支座模拟的时候，端部两侧的支座的间距跟用板单元分析的时候不一致，所以这就直接导致了结果的不同。
MIDAS／Civil技术培训-斜桥与弯桥
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01-斜桥
斜交梁格
建模方法
对斜交桥梁多用梁格方 法建立模型。（斜交梁格 与正交梁格） 斜交角度小于20度时， 使用斜交梁格是非常方便 的。但是对于大角度的斜 交桥，根据它的荷载传递 特性，建议选用正交梁格， 而且配筋时也尽量向正交 方向配筋。
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正交梁格
02-弯桥
概述
弯梁桥在现代化的公路及城 市道路立交中的数量逐年增加， 应用已非常普遍。尤其在互通 式立交的匝道桥设计中应用更 为广泛。 目前出现了很多小半径的曲 线梁桥，特别是匝道桥梁更是 如此。此类桥梁具有斜、弯、 坡、异形等特点，给桥梁的线 型设计和构造处理带来很大困 难。
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02-弯桥 受力特点
a) 弯桥在外荷载的作用下 会同时产生弯矩和扭矩， 并且互相影响。
使梁截面处于弯扭共同 作用的状态，其截面主 拉应力往往比相应的直 梁桥大得多。
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02-弯桥
受力特点
b) 弯桥在外荷载的作用下，还会出现横向弯矩。
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02-弯桥 受力特点
c) 由于弯扭耦合，弯桥的变形比同样跨径直线桥要大，外边 缘的挠度大于内边缘的挠度，而且曲率半径越小、桥越宽， 这一趋势越明显。2202-弯桥离心力
首先进行一般的移动荷载分析，利用移动荷载追踪器 获得最不利加载位置。按照规范计算离心力系数， 将其与最不利荷载相乘，再除以1+u（离心力不考虑 冲击系数）。然后用梁单元荷载施加即可。
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02-弯桥
弯桥建模例题
桥梁类型：4跨连续箱梁 桥梁长度：L＝4×30m AutoCAD DXF File 曲线半径：70m 截面类型：单箱单室
1
01-斜桥
概述
桥梁设计中，会因为桥位、 线型的因素，而需要将桥梁做 成斜交桥。斜交桥受力性能较 复杂，与正交桥有很大差别。 平面结构计算软件无法对其进 行精确的分析，限制了此类结 构桥型的运用。
Midas斜拉桥成桥阶段和施工阶段分析
2点(163,159)
2点(161,157)
图23 生成桥墩上的主梁支座
输入边界条件
本例题中斜拉桥模型的边界条件如下。
索塔、桥墩下端: 固端 (Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)
主梁与支座的连接: 弹性连接 (Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)
图8 斜拉桥建模助手对话框
使用斜拉桥建模助手建立斜拉桥模型时，边跨和中间跨主梁均被建成为简支梁，所以在主梁与索塔相交处，将生成重复的节点。因为本例题桥梁为自锚式斜拉桥，所以主梁应为三跨连续梁形式，重复的节点需使用合并节点功能删除，从而使主梁满足连续条件。
节点号 (开) 正面
模型 / 单元 / 合并节点
图1 斜拉桥分析模型
桥梁基本数据
为了说明斜拉桥分析的步骤，本例题桥梁采用了比较简单的分析模型，可能与实际桥梁设计内容有所不同。
本例题桥梁的基本数据如下。
桥梁形式:
三跨连续斜拉桥(自锚式)
桥梁等级:
1级
桥梁全长:
100.0 m + 220.0 m + 100.0 m = 420.0 m
桥梁宽度:
15.6 m
支座的基本数据如下。
SDx :20,367,407tonf/m, SDy :7,483tonf/m, SDz :7,483tonf/m
自动对齐
模型 / 边界条件 /弹性连接
窗口缩放(图23的①)
选项 >添加/替换;连接类型 >General 类型
SDx (tonf/m)(20367407); SDy(tonf/m)(7483); SDy(tonf/m)(7483)
MIDAS／Civil技术培训-斜桥与弯桥
问题一
斜桥和弯桥在设计中有哪些 特殊考虑？
解答
问题二
斜桥和弯桥设计需考虑地形、 地质、水文等因素，进行结 构分析和优化，确保桥梁安 全性和稳定性。
在施工过程中如何保证斜桥 和弯桥的质量？
解答
施工过程中需严格控制材料 质量、加强现场监管、进行 质量检测和验收等环节，确 保施工质量符合要求。
经验分享和互动交流环节
边界条件设置
在弯桥模型中，需要根据实际情况设置边 界条件。例如，对于简支梁桥，可以在桥 墩处设置固结边界条件；对于连续梁桥， 可以在桥墩处设置弹性支撑边界条件。
荷载施加方法
在弯桥模型中，需要根据设计资料施加荷 载。例如，可以施加均布荷载、集中荷载 、移动荷载等。同时，需要考虑荷载的组 合和工况，以确保模型的准确性。
05
结构分析结果解读与评估
位移、内力、应力等结果展示
位移结果
通过有限元分析，可以得到桥梁结构在荷载作用下的位移分布情况，包括竖向位移、横向 位移和纵向位移等。这些位移结果可以帮助工程师判断结构刚度是否满足要求。
内力结果
内力分析是桥梁结构设计的核心环节之一，通过有限元分析可以得到桥梁结构在荷载作用 下的内力分布情况，包括弯矩、剪力、轴力等。这些内力结果可以为桥梁结构的安全性和 稳定性评估提供依据。
内力异常
可能原因包括荷载施加不准确、截面特性输入错误等，处理措施可 以包括重新校核荷载、修正截面特性等。
应力异常
可能原因包括材料特性不准确、网格划分不精细等，处理措施可以 包括重新校核材料特性、加密网格划分等。
结构优化建议提供
01
结构形式优化
针对不同类型的桥梁结构，可以采用不同的结构形式进行优化设计，例
应力结果
midas培训-斜弯桥
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0202-弯桥 支座（多支座模拟） 支座（多支座模拟）
在实际支座的顶、底位置分别建立节点， 在实际支座的顶、底位置分别建立节点，支座底部节点采用一 般支承约束（约束D ALL），利用弹性连接（一般） ），利用弹性连接 般支承约束（约束D-ALL），利用弹性连接（一般）来模拟支 输入相应方向的刚度值与Beta ），支座顶节点和主梁节 Beta角 座（输入相应方向的刚度值与Beta角），支座顶节点和主梁节 AutoCAD DXF File 点通过刚性连接来连接。 点通过刚性连接来连接。
2
0101-斜桥 受力特点
钝角角隅处出现较大的反力和剪力， a) 钝角角隅处出现较大的反力和剪力，锐角角隅处出现较小 的反力，还可能出现翘起。 的反力，还可能出现翘起。
3
0101-斜桥 受力特点
出现很大的扭矩。 b) 出现很大的扭矩。
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0202-弯桥 弯桥建模例题
桥梁类型： 桥梁类型：4跨连续箱梁 桥梁长度：L＝4×30m 桥梁长度： AutoCAD DXF File 曲线半径： 曲线半径：70m 截面类型： 截面类型：单箱单室
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斜桥与弯桥
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1
0101-斜桥
概述
桥梁设计中，会因为桥位、 桥梁设计中，会因为桥位、 线型的因素， 线型的因素，而需要将桥梁做 成斜交桥。 成斜交桥。斜交桥受力性能较 复杂，与正交桥有很大差别。 复杂，与正交桥有很大差别。 平面结构计算软件无法对其进 行精确的分析， 行精确的分析，限制了此类结 构桥型的运用。 构桥型的运用。
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0202-弯桥
受力特点
根据以上受力特点，对于弯桥，在结构设计中， 根据以上受力特点，对于弯桥，在结构设计中，应对 其进行全面的整体的空间受力计算分析， 其进行全面的整体的空间受力计算分析，只采用横向分 布等简化计算方法，不能满足设计要求。 布等简化计算方法，不能满足设计要求。 必须对纵向弯曲、扭转作用下，结合自重、预应力和 必须对纵向弯曲、扭转作用下，结合自重、 汽车活载等荷载进行详细的受力分析， 汽车活载等荷载进行详细的受力分析，充分考虑其结构 的空间受力特点才能得到安全可靠的结构设计。 的空间受力特点才能得到安全可靠的结构设计。
midas_斜拉桥正装分析操作例题
midas_斜拉桥正装分析操作例题目录概要错误!未定义书签。
桥梁基本数据错误!未定义书签。
荷载错误!未定义书签。
设定建模环境错误!未定义书签。
定义材料和截面特性值错误!未定义书签。
成桥阶段分析错误!未定义书签。
建立模型错误!未定义书签。
建立加劲梁模型错误!未定义书签。
建立主塔错误!未定义书签。
建立拉索错误!未定义书签。
建立主塔支座错误!未定义书签。
输入边界条件错误!未定义书签。
索初拉力计算错误!未定义书签。
定义荷载工况错误!未定义书签。
输入荷载错误!未定义书签。
运行结构分析错误!未定义书签。
建立荷载组合错误!未定义书签。
计算未知荷载系数错误!未定义书签。
查看成桥阶段分析结果错误!未定义书签。
查看变形形状错误!未定义书签。
正装施工阶段分析错误!未定义书签。
正装施工阶段分析错误!未定义书签。
正装施工阶段分析错误!未定义书签。
正装分析模型错误!未定义书签。
定义施工阶段错误!未定义书签。
定义结构组错误!未定义书签。
定义边界组错误!未定义书签。
定义荷载组错误!未定义书签。
定义施工阶段错误!未定义书签。
施工阶段分析控制数据错误!未定义书签。
运行结构分析错误!未定义书签。
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查看变形形状错误!未定义书签。
查看弯矩错误!未定义书签。
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查看计算未闭合配合力时使用的节点位移和内力值错误!未定义书签。
成桥阶段分析和正装分析结果比较错误!未定义书签。
概要斜拉桥是塔、拉索和加劲梁三种基本结构组成的缆索承重结构体系，桥形美观，且根据所选的索塔形式以及拉索的布置能够形成多种多样的结构形式，容易与周边环境融合，是符合环境设计理念的桥梁形式之一。
为了决定安装拉索时的控制张拉力，首先要决定在成桥阶段恒载作用下的初始平衡状态，然后再按施工顺序进行施工阶段分析。
一般进行斜拉桥分析时首先通过倒拆分析计算初张拉力，然后进行正装施工阶段分析。
在本例题将介绍建立斜拉桥模型的方法、计算拉索初拉力的方法、施工阶段分析方法、采用未闭合配合力功能只利用成桥阶段分析张力进行正装分析的方法。
MIDAS-斜拉桥正装分析
MIDAS-斜拉桥正装分析1.斜拉桥正装分析和未闭合配合力功能在斜拉桥设计中，可通过成桥阶段分析得到结构的一些必要数据、拉索的截面和张力等，除此之外斜拉桥还需要进行施工阶段分析。
根据施工方法的不同，斜拉桥的结构体系会发生显著的变化，施工中有可能产生比成桥阶段更不利的结果，所以斜拉桥的设计要做施工阶段分析。
按施工的顺序进行分析的方法叫施工阶段的正装分析(Forward Analysis)。
一般通过正装分析验算各个施工阶段的产生应力，检查施工方法的可行性，最终找出最佳的施工方法。
进行正装分析比较困难的是如何输入拉索的初始张拉力，为了得到初始张拉力值通常先进行倒拆分析，然后再利用求出的初始张拉力进行正装分析。
采用这种分析方法，工程师普遍会经历的困惑是：1)在进行正装分析时可以看出正装和倒拆的张力不闭合。
2)因为合拢段在倒拆分析和正装分析时的结构体系差异，导致正装分析时得到的最终阶段(成桥阶段)的内力与单独做成桥阶段分析(平衡状态分析)的结果有差异。
初始平衡状态分析（成桥阶段分析）时，同时考虑了全部结构的自重、索拉力以及二期荷载的影响。
但在正装分析时，合拢之前所有阶段的加劲梁会因为自重、索拉力产生变形，合拢时合拢段只受自身的自重影响而不受其它结构的自重和索拉力的影响。
如上所述，结构体系的差异导致了初始平衡状态分析（成桥阶段分析）与正装分析的最终阶段的结果产生了差异。
产生上述张力不闭合的原因，大部分是因为工程师没有完全把握索的基本原理或没有适当的分析软件。
实际上是不应该产生内力不闭合的，其理由如下：1)从理论上讲，在弹性范围内正装分析和倒拆分析在同一阶段的结果应该相同。
2)如果在计算时考虑合拢段在合拢时的闭合力，就能够得出与初始平衡状态分析(成桥阶段分析)相同的结果。
从斜拉索的基本原理上看，倒拆分析就是以初始平衡状态（成桥阶段）为参考计算出索的无应力长，再根据结构体系的变化计算索的长度变化，从而得出索的各阶段张力。
MIDAS-Civil技术培训-斜弯桥
弯桥建模例题
桥梁类型：4跨连续箱梁 桥梁长度：L＝4×30m AutoCAD DXF File 曲线半径：70m 截面类型：单箱单室
在实际支座的顶、底位置分别建立节点，支座底部节点采用一 般支承约束（约束D-ALL），利用弹性连接（一般）来模拟支 座（输入相应方向的刚度值与 Beta角），支座顶节点和主梁节 AutoCAD DXF File 点通过刚性连接来连接。
支座（局部坐标轴）
为了使约束方向与曲梁的切向或径向一致，各支座节点需要定 义节点局部坐标轴。弹性连接模拟支座时，输入相应的Beta角 即可。 DXF File AutoCAD
概述
桥梁设计中，会因为桥 位、线型的因素，而需要将 桥梁做成斜交桥。斜交桥受 力性能较复杂，与正交桥有 很大差别。平面结构计算软 件无法对其进行精确的分析， 限制了此类结构桥型的运用。
受力特点
a) 钝角角隅处出现较大的反力和剪力，锐角角隅 处出现较小的反力，还可能出现翘起。
受力特点
b) 出现很大的扭矩。
受力特点
a) 弯桥在外荷载的 作用下会同时产 生弯矩和扭矩， 并且互相影响。
使梁截面处于弯扭共同 作用的状态，其截面主 拉应力往往比相应的直 梁桥大得多。
受力特点
b) 弯桥在外荷载的作用下，还会出现横向弯矩。
Байду номын сангаас
受力特点
c) 由于弯扭耦合，弯桥的变形比同样跨径直线桥 要大，外边缘的挠度大于内边缘的挠度，而且 曲率半径越小、桥越宽，这一趋势越明显。
d) 弯桥的支点反力与直 线桥相比，有曲线外 侧变大，内侧变小的 倾向，内侧甚至可能 产生负反力，出现梁 体与支座的脱空的现 象。预应力效应对支 反力的分配也有较大 影响。
受力特点
迈达斯斜桥与弯桥分析
北京迈达斯技术有限公司2007年8月目录1。
............................................... 斜桥11.1 概述 (1)1.2 斜交桥梁的受力特点 (1)1。
3 建模方法 (2)2. 弯桥 (3)2。
1 概述 (3)2.2 弯桥的受力特点 (3)2。
3 建模方法 (4)2。
4 弯桥建模例题 (5)1. 斜桥1.1 概述桥梁设计中，会因为桥位、线型的因素，而需要将桥梁做成斜交桥。
斜交桥受力性能较复杂，与正交桥有很大差别。
平面结构计算软件无法对其进行精确的分析，限制了此类结构桥型的应用。
1.2 斜交桥梁的受力特点a) 钝角角隅处出现较大的反力和剪力,锐角角隅处出现较小的反力，还可能出现翘起；（图1.2。
1）b) 出现很大的扭矩；（图1.2。
2）c) 板边缘或边梁最大弯矩向钝角方向靠拢。
(图1.2。
3 ~ 图1。
2。
4)图1.2.1 斜交空心板桥支点反力图1.2.2 斜交空心板桥扭矩图图1.2.3 正、斜交板桥自重弯矩图（板单元）图1。
2.4 正、斜交空心板桥自重弯矩图（梁格单元）这些效应的大小与斜交角度大小也有很大的关系，斜交角度越大，上述效应就越大.一般来说斜交角度小于20度时，对于简支斜交桥的上述影响可以忽略.如果斜交角度超过20度就必须考虑上述效应的影响。
设计人员还应根据实际情况，找出适当的处理方案。
1.3 建模方法对斜交桥梁多用梁格法建立模型.可用斜交梁格或正交梁格来建模.对于斜交角度小于20度时,使用斜交梁格是非常方便的。
但是对于大角度的斜交桥，根据它的荷载传递特性,建议选用正交梁格,而且配筋时也尽量沿正交方向配筋。
图1.3.1 斜交梁格与正交梁格2. 弯桥2.1 概述目前弯梁桥在现代化的公路及城市道路立交中的数量逐年增加，应用已非常普遍。
尤其在互通式立交的匝道桥设计中应用更为广泛。
目前出现了很多小半径的曲线梁桥，特别是匝道桥梁更是如此。
此类桥梁具有斜、弯、坡、异形等特点,给桥梁的线型设计和构造处理带来很大困难.2.2 弯桥的受力特点a) 弯桥在外荷载的作用下会同时产生弯矩和扭矩,并且互相影响，使梁截面处于弯扭共同作用的状态,其截面主拉应力往往比相应的直梁桥大得多（图2。
midas28度斜交桥分析
3.7 定义其他荷载工况
在施工过程中 激活的荷载，建议 定义成“施工阶段 荷载”； 对于定义温度 荷载，建议初始温 度为0度，防止出 现错误。
We Analyze And Design the Future
MIDAS IT
3.8 定义施工阶段
定义时间依存 材料特性；
材龄的含义， 注意收缩与徐变材 龄不一样； 边界条件中， 变形前与变形后的 区别。
3.2 定义建模助手数据
3、定义截面信息
We Analyze And Design the Future
MIDAS IT
3.2 定义建模助手数据
4、定义横桥向信息
1）注意各参数的含义 2）程序生成的边界条 件，后期可能需做些 修改；
We Analyze And Design the Future
1、定义布置信息
1） 注意不同边界对结 构的影响；
2）斜交角度小，可用 斜交梁格；若角度大， 建议用正交梁格；
We Analyze And Design the Future
MIDAS IT
3.2 定义建模助手数据
2、定义跨度信息
We Analyze And Design the Future
MIDAS IT
We Analyze And Design the Future
MIDAS IT
2.1 支座反力
钝角角隅处出现较大的反力和剪力，锐角角隅处 出现较小的反力，还可能出现翘起。
We Analyze And Design the Future MIDAS IT
2.2 扭矩分布
结构出现较大扭矩，同时对于边梁靠近支承位置处， 扭矩最大。
MIDAS IT
1.4 虚拟边构件
midas关于斜弯桥
midas关于斜弯桥-柔性梁格法如果解决实际问题的方面，介绍的都不是很详细，在此希望能通过此论题的开始，起到抛砖引玉的作用，一方面为困惑的设计人员深入了解，另一方面彼此交流互相提高弯桥的设计水平。
目前解决曲线桥梁计算方法有以下几种：1、空间梁元模型法2、空间薄壁箱梁元模型法3、空间梁格模型法4、实体、板壳元模型法第一种方法，是不能考虑桥梁的横向效应的，使用时要求桥梁的宽跨比不易太大。
第二种方法，是第一种方法的改进，主要区别是采用了不同的单元模型，考虑了横向作用如翘曲和畸变。
第四种方法，是解决问题最有效的方法，能够考虑各种结构受力问题。
第三种方法，是目前设计及科研中常采用的方法，其特点是容易掌握，且对设计能保证足够的精度，其中采用比较多的方法是剪力-柔性梁格法，能充分考虑弯桥横向的受力特性。
弯桥的受力特性如下：弯桥由于弯扭耦合现象的存在，其应力和变形不再仅仅是弯矩单独的影响，这样使得外梁弯曲应力大于内梁的弯曲应力，外梁的挠度大于内梁的挠度。
一般不主张采用加大外腹板高度的箱梁截面形式来改善受力特性。
剪力-柔性梁格法的原理是当梁格节点与结构重合的点承受相同挠度和转角时，由梁格产生的内力局部静力等效与结构的内力。
其实质是将传统的一维杆单元计算模式推进到二维计算模型，用一个二维的空间网格来模拟结构的受力特性有了以上的理论知识后便可以开始弯桥的设计，步骤如下：1、截面尺寸的拟订2、模型的划分3、模型特性的计算4、结果整理，并根据内力输出结果配筋5、检算各项设计指标：设置预偏心，支承反力的调整应力、挠度、裂缝宽度、斜截面承载力检算、抗扭检算等。
现以一三跨曲线梁桥为例说明以上的设计过程。
跨径20m+25m+20m;梁高1.6m，端横梁宽1.0m,中横梁宽度均为2.0m桥面宽为：净8+2x0.5m(防撞栏)；双支座径向距离5.0m,单支座设在横梁中心，曲线半径50.0m,其截面形式如下：目前弯梁桥在现代化的公路及城市道路立交中的数量逐年增加，应用已非常普遍。
MIDAS-Civil技术培训-斜弯桥
预应力钢束
任意线型的曲线桥可以当作是直桥来输入 钢束形状。将坐标轴类型选择“曲线” 或“单元”即可。
自重
梁单元内外侧长度不等造成的扭矩，可通过施加偏心均布荷载 或均布扭矩来调整。
离心力
首先进行一般的移动荷载分析，利用移动荷载追踪器获得最不 利加载位置。按照规范计算离心力系数，将其与最不利荷载相 乘，再除以1+u（离心力不考虑冲击系数）。然后用梁单元荷 载施加即可。
受力特点 弯桥在外荷载的作用下，还会出现横向弯矩。
受力特点
由于弯扭耦合，弯桥的变形比同样跨径直线 桥要大，外边缘的挠度大于内边缘的挠度， 而且曲率半径越小、桥越宽，这一趋势越 明d) 显弯桥。的支点反力与直
线桥相比，有曲线外 侧变大，内侧变小的 倾向，内侧甚至可能 产生负反力，出现梁 体与支座的脱空的现 象。预应力效应对支 反力的分配也有较大 影响。
概述
桥梁设计中，会 因为桥位、线型的因 素，而需要将桥梁做 成斜交桥。斜交桥受 力性能较复杂，与正 交桥有很大差别。平 面结构计算软件无法 对其进行精确的分析，
受力特点 钝角角隅处出现较大的反力和剪力，锐角角
隅处出现较小的反力，还可能出现翘起。
受力特点 出现很大的扭矩。
受力特点 板边缘或边梁最大弯矩向钝角方向靠拢。
建模方法（Civil程序中建立）
AutoCAD DXF File
支座（单、双）
在实际支座位置建立节点，定义该节点的节点局部坐标，保证 约束方向与曲梁的切向或径向一致，利用弹性连接（刚性）连接
A支ut座oC节A点D 与DX主F梁F节ile点，然后利用一般支承来定义支座节点的约 束条件。
支座（多支座模拟）
斜交斜梁交格板
正正交交板梁格
MIDAS索单元应用(悬索桥、斜拉桥分析)
悬索桥分析：悬索桥分析控制
定义“悬索桥分析控制”，再运行分析的目的：
❖通过建模助手得到的模型大部分与实际结构有所不同，如主塔与加 劲梁的关系、主塔横梁位置，且也有可能是自锚式悬索桥。（建模助 手只能得出地锚时的状态）
② 打开主菜单“模型/结构建模助手/悬索桥”，输入相应参数 （各参数意义可参考在线帮助）；
③ 将建模助手的数据另存为“*.wzd”文件，以便以后修改或 确认；
④ 运行建模助手后，程序将自动生成悬索桥模型，且提供所有 索单元的几何刚度初始荷载和初始单元内力；
⑤ 将模型根据实际桥梁进行修改。如边界条件、横梁、加劲梁 等，或改为自锚式悬索桥。
可） ； ⑥ 定义自重、二期等荷载 ⑦ 定义斜拉索的单位初力（例如输入1tonf）
斜拉桥分析：基本操作步骤
⑧ 运行静力分析后，利用 “未知荷载系数法” ，计算符合 设计要求的成桥平衡状态的拉索张拉力。
⑨ 利用成桥状态模型，通过倒拆施工阶段分析，计算各施工 阶段，每根斜拉索张拉控制应力。
⑩ 再利用求得的拉索张拉控制应力，进行正装施工阶段分析 。查看最终施工阶段的变形、内力等结果是否符合设计要 求。（因跨中合拢时，合拢段构件存在未必和配合力，最 终阶段的成桥状态可能与初始成桥分析结果不同）
两端构件的刚度，发生新的变形以及内力重分配，索力发生变化。 只有在拉索两端为固接状态下，张拉后的内力与输入初拉力相同。
体外力（类似于后张法预应力）
将索的初拉力视为外力。 首先将拉索连接在两端构件，再将拉索张拉至初拉力值。因随着张
MIDAS弯桥受力分析
② 模 型 2 中 内 侧 支 座 反 力 为 1.7 ×102 kN ( −4.6 ×102 kN ) ， 中 间 支 座 反 力 为
7.6 ×102 kN ( 8.7 ×103 kN ),外侧支座反力为 1.3 × 103 kN ( 2.2 ×103 kN );
d 2v φ M x = − EI x k x = − EI x dz 2 − R
T = − EI w d 2kz + GI d k z dz 2
（16）
d 3φ 1 d 3 v d φ 1 dv = − EI w dz 3 + R dz 3 + GI d dz + R dz
（1） 结构自重荷载作用下的支座反力 结构自重荷载作用下各桥的支反力如图（5）所示：
图(5)
自重荷载作用下各梁支座反力 （单位： kN ）
从上图可以看出在结构自重荷载作用（相当于对称荷载作用）下有： ① 模 型 1 中 内 侧 支 座 反 力 为 −1.7 ×102 kN ( 7.9 ×102 kN ) ， 中 间 支 座 反 力 为
③模型 3 中左端支座反力都为 6.8 ×102 kN ，右端支座反力都为 7.2 ×102 kN 从以上数据可以看出，弯桥在对称荷载作用下，内侧支座反力小于中间支座反力， 中间支座反力小于外侧支座反力，当增大主梁材料容重时，内侧支座甚至出现负反力， 而直线桥不出现，因此在设计弯桥支座时，尽量避免出现负支反力,或在可能出现支座 反力的位置设置拉压支座。 （2）预应力荷载+结构自重荷载作用下支座支力
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斜桥与弯桥分析北京迈达斯技术有限公司2007年8月目录1. 斜桥 (1)1.1 概述 (1)1.2 斜交桥梁的受力特点 (1)1.3 建模方法 (2)2. 弯桥 (3)2.1 概述 (3)2.2 弯桥的受力特点 (3)2.3 建模方法 (4)2.4 弯桥建模例题 (5)1. 斜桥1.1 概述桥梁设计中，会因为桥位、线型的因素，而需要将桥梁做成斜交桥。
斜交桥受力性能较复杂，与正交桥有很大差别。
平面结构计算软件无法对其进行精确的分析，限制了此类结构桥型的应用。
1.2 斜交桥梁的受力特点a) 钝角角隅处出现较大的反力和剪力，锐角角隅处出现较小的反力，还可能出现翘起；（图1.2.1）b) 出现很大的扭矩；（图1.2.2）c) 板边缘或边梁最大弯矩向钝角方向靠拢。
（图1.2.3 ~ 图1.2.4）图1.2.1 斜交空心板桥支点反力图1.2.2 斜交空心板桥扭矩图图1.2.3 正、斜交板桥自重弯矩图（板单元）图1.2.4 正、斜交空心板桥自重弯矩图（梁格单元）这些效应的大小与斜交角度大小也有很大的关系，斜交角度越大，上述效应就越大。
一般来说斜交角度小于20度时，对于简支斜交桥的上述影响可以忽略。
如果斜交角度超过20度就必须考虑上述效应的影响。
设计人员还应根据实际情况，找出适当的处理方案。
1.3 建模方法对斜交桥梁多用梁格法建立模型。
可用斜交梁格或正交梁格来建模。
对于斜交角度小于20度时，使用斜交梁格是非常方便的。
但是对于大角度的斜交桥，根据它的荷载传递特性，建议选用正交梁格，而且配筋时也尽量沿正交方向配筋。
图1.3.1 斜交梁格与正交梁格2. 弯桥2.1 概述目前弯梁桥在现代化的公路及城市道路立交中的数量逐年增加，应用已非常普遍。
尤其在互通式立交的匝道桥设计中应用更为广泛。
目前出现了很多小半径的曲线梁桥，特别是匝道桥梁更是如此。
此类桥梁具有斜、弯、坡、异形等特点，给桥梁的线型设计和构造处理带来很大困难。
2.2 弯桥的受力特点a) 弯桥在外荷载的作用下会同时产生弯矩和扭矩，并且互相影响，使梁截面处于弯扭共同作用的状态，其截面主拉应力往往比相应的直梁桥大得多（图2.2.1）；图2.2.1 弯桥弯矩与扭矩b) 弯桥在外荷载的作用下，还会出现横向弯矩（图2.2.2）；图2.2.2 横向弯矩c) 由于弯扭耦合，弯桥的变形比同样跨径直线桥要大，外边缘的挠度大于内边缘的挠度，而且曲率半径越小、桥越宽，这一趋势越明显。
d) 弯桥的支点反力与直线桥相比，有曲线外侧变大，内侧变小的倾向，内侧甚至可能产生负反力，出现梁体与支座的脱空的现象。
预应力效应对支反力的分配也有较大影响；（图2.2.3）；图2.2.3 弯桥反力e) 因内、外侧反力的不同，也会使各墩柱所受竖向力出现较大差异。
下部结构除了承受移动荷载制动力、温度变化引起的内力、地震力等外，还承受离心力产生的径向力等。
根据以上受力特点，对于弯桥，在结构设计中，应对其进行全面的整体的空间受力计算分析，只采用横向分布等简化计算方法，不能满足设计要求。
必须对纵向弯曲、扭转作用下，结合自重、预应力和汽车活载等荷载进行详细的受力分析，充分考虑其结构的空间受力特点才能得到安全可靠的结构设计。
为了减少上述效应的影响，可以采取一些相应的措施：桥跨中间设置一些横隔板，提高桥梁的稳定性；设置偏心支座或非对称预应力钢筋，尽可能改善弯梁的受扭状态。
2.3 建模方法及要点对于弯桥，可以把它简化为单根曲梁、平面梁格计算，也可以用实体单元、板单元计算。
单根曲梁模型。
优点：简单，缺点：几乎所有类型的梁单元都有刚性截面假定、因而不能考虑桥梁横截面的畸变，总体精度较低。
梁格法。
优点：可以直接输出各主梁的内力，便于利用规范进行强度验算，整体精度能满足设计要求。
缺点：它对原结构进行了面目全非的简化，大量几何参数要预先计算准备，如果由计算者手工准备，不仅工作量大，而且人为偏差较难避免。
实体单元、板单元模型。
优点：与实际模型最接近，不需要计算横截面的形心、剪力中心、翼板有效宽度，截面的畸变、翘曲自动考虑；缺点：输出的是梁横截面上若干点的应力，不能直接用于强度计算；不能直接考虑预应力问题。
a) 建立梁单元方法i. 导入CAD图的方法建立模型。
此方法要求CAD图的桥梁中心线必须是line线或pline线（多根直线段代替曲线，精度越高越好），CAD中导入的线在Civil中自动生成单元，一条线对应一个单元。
ii. Civil程序直接建立曲线单元。
利用桥梁中心线的控制点坐标，在程序中直接建立曲线，然后分割生成多个线单元。
b) 支座i. 单、双支座模拟。
在实际支座位置建立节点，定义该节点的节点局部坐标，保证约束方向与曲梁的切向或径向一致，利用弹性连接（刚性）连接支座节点与主梁节点，然后利用一般支承来定义支座节点的约束条件。
ii. 多支座模拟。
对于多支座的情况利用单、双支座的方法会导致反力结果误差较大。
因弹性连接（刚性）在程序中是一种刚度较大的梁单元，传递荷载时，也会发生微小变形，与平截面假定不符。
此时，应在实际支座的顶、底位置分别建立节点，支座底部节点采用一般支承约束（约束D-ALL），利用弹性连接（一般）来模拟支座（输入支座刚度），支座顶节点和主梁节点通过刚性连接来连接。
（图2.3.1）iii. 为了使约束方向与曲梁的切向或径向一致，各支座节点需要定义节点局部坐标轴。
弹性连接模拟支座时，输入相应的Beta角即可。
一般支承+ 弹性连接（刚性）弹性连接（一般）+ 刚性连续图2.3.1 不同连接方法反力结果c) 预应力钢束任意线型的曲线桥可以当作是直桥来输入钢束形状。
将坐标轴类型选择“曲线”或“单元”即可。
d) 自重梁单元内外侧长度不等造成的扭矩，可通过施加偏心均布荷载或均布扭矩来调整。
e) 离心力首先进行一般的移动荷载分析，利用移动荷载追踪器获得最不利加载位置。
按照规范计算离心力系数，将其与最不利荷载相乘，再除于1+u（离心力不考虑冲击系数）。
然后用梁单元荷载施加即可。
2.4 弯桥建模例题a) 基本资料桥梁类型：4跨连续箱梁桥梁长度：L＝4×30m截面类型：单箱单室（图2.4.1）曲线半径：150m图2.4.1 箱梁跨中截面（单位：m）b) 建立单元采用导入CAD图中心线的方法建立弯桥梁单元，具体步骤如下：工具/ 单位体系长度> m m ↵模型/ 导入/ AutoCAD DXF 文件DXF文件名：（弯桥桥梁中心线.dxf）选择的层：CENTER ↵（图2.4.2）图2.4.2 导入CAD图c) 边界条件本例题桥梁除了两侧桥台为双支座，中间桥墩支座均为单支座。
为了保证每跨的扭矩分布均匀，对于中间桥墩安装了预偏心支座。
首先利用程序中的旋转节点功能建立实际支座处节点，并利用一般支承定义各支座的约束条件。
（图2.4.3）模型/ 节点/ 旋转窗口选则(节点2)复制次数> 1旋转角度> -90间距(径向) > 1.55-0.4 （径向复制距离=支座至梁中心距离－1号单元长度）旋转轴> 绕z 轴第一点： 选择（节点1）适用支座节点节点1节点2图2.4.3 旋转节点利用模型〉边界条件〉弹性连接（刚性），把各支座节点与相应主梁节点刚性连接起来。
（图2.4.3）图2.4.4 支座布置图在主菜单中选择模型〉边界条件〉节点局部坐标轴，定义各个支座处节点的局部坐标轴，使约束方向与曲梁的切向或径向一致（图2.4.4）。
具体步骤如下：模型 / 边界条件 / 节点局部坐标轴窗口选则 (桥台支座节点：133，134) 选择 > 添加/替换 输入方法 > 3点P0： 选择（节点 1） P1： 选择（节点 3） P2： 选择（节点 2）适用↵窗口选则 (桥墩支座节点：130) 选择 > 添加/替换 输入方法 > 3点P0： 选择（节点 32） P1： 选择（节点 34） P2： 选择（节点 33）适用↵窗口选则 (桥墩支座节点：131) 选择 > 添加/替换 输入方法 > 3点P0： 选择（节点 96） P1： 选择（节点 98） P2： 选择（节点 97）适用↵窗口选则 (桥台支座节点：135，136) 选择 > 添加/替换 输入方法 > 3点P0： 选择（节点 127） P1： 选择（节点 129） P2： 选择（节点 128）适用↵Zoom Window图2.4.5 定义支座局部坐标轴d) 预应力钢束弯桥的预应力钢束线型是较复杂的空间线型，不仅有竖向弯曲，而且还有横向弯曲。
将坐标轴类型选择“曲线”或“单元”，就可以把弯桥当作直线桥来输入预应力钢束的形状，无需考虑y 坐标值。
荷载 / 预应力荷载 / 钢束布置形状钢束名称 (N1-1-N) ； 钢束特性值>15-9 分配给单元 (1to128)输入类型 > 2D ； 曲线类型 > 圆弧 布置形状坐标轴> 曲线 x y R1 0.5000 0.0000 0.0000 260.3000 0.0000 0.00003 120.1000 0.0000 0.0000xzR1 0.5000 1.6300 0.0000 25.2090 0.1000 20.0000Zoom Window3 21.2770 0.1000 30.00004 28.6500 1.4000 10.00005 31.6500 1.4000 10.00006 39.0230 0.1000 30.00007 51.1440 0.1000 30.00008 58.8000 1.4500 10.00009 60.3000 1.4500 0.000010 61.8000 1.4500 10.000011 69.4560 0.1000 30.000012 81.5770 0.1000 30.000013 88.9500 1.4000 10.000014 91.9500 1.4000 10.000015 99.3230 0.1000 30.000016 115.3910 0.1000 20.000017 120.1000 1.6300 0.0000钢束插入点(-58.7048, 138.85, 0 )曲梁圆心坐标(0, 0)偏心（-1.77）图2.4.5 定义钢束形状e) 结果查看i. 双支座位置要避免内侧支座反力较小，甚至出现负反力，导致支座脱空。
引起这种现象的荷载主要有恒载和预应力荷载。
ii. 避免桥墩支座处的横向水平反力超过支座能够提供的横向摩擦力，以至桥梁爬移。
iii. 查看反力结果，应查看局部坐标系的反力结果。