常用桥梁计算软件的分析

常用桥梁计算软件的分析

目前对桥梁进行计算分析可供选择的计算软件很多，国内专用软件有桥梁博士、GQJS和QLJC及桥梁荷载试验静动力分析系统等，国外的大型通用有限元程序如ANSYS、MIDAS等，这些软件在桥梁计算方面都各有所长和不足之处。

1）公路桥梁结构设计系统GQJS

GQJS由交通部科学研究院开发推出，其适用于任意可作为平面杆系处理的桥梁结构体系及组合结构等。结构材料可以随意定义为多种材料，且结构的不同构件可采用不同的材料类型。系统可进行施工阶段和使用阶段综合分析。系统使用阶段计算荷载包括了各种常见静荷载和现阶段绝大部分常见的设计荷载，并可自定义车辆荷载。系统后处理强大，可给出各阶段内力、累计内力、截面沿高度6点的正应力、剪应力、主应力及其方向，使用阶段各种荷载作用下的截面内力、位移、应力及其最不利组合，可以根据需要绘制各施工阶段静力计算图示、挠度图及应力包络图等。

2）桥梁博士

由同济大学桥梁工程系开发完成，和GQJS功能相近，操作亦十分简易，后处理丰富，内嵌截面验算功能，是一款优良的桥梁设计软件。

3）MIDAS/Civil

MIDAS/Civil是为了能够迅速完成对土木结构的结构分析与设计而开发的“土木结构专用结构分析与优化设计软件”。其适合所有桥梁结构形式，同时可以做非线性边界分析、材料非线性分析、静力弹塑性分析、动力弹塑性分析等。系统单元丰富，具有工程常用的单元类型；系统界面友好，结构外观可三维动态显示，操作简单易学，拥有快速建模助手，建模迅速，系统后处理强大，可输出各种内力图、应力图及动力视频文件等。是一款优良的通用有限元程序。

4）大型有限元程序ANSYS

ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发。其功能极为强大，对土木工程可进行结构静力非线性分析和动力分析，是目前世界上最为通用的大型有限元程序之一。

ANSYS是通用有限元软件，他们各自有自己的优点和不足，他的优点在于应用范围广，功能非常强大，对于结构计算来说，基本上是只要想得到，就能做得到。这种通用有限元软件比较其优劣不外乎三点，一是前处理的方便性，比如能否做到模型与CAD互相导入，建模是否方便，这方面ANSYS比ADINA强很多，二是网格划分的功能，比如ANSYS对于六面体网格划分就不如MARC好使，三就是他的求解效率了，光从非线性分析这一块来说，ADINA更加容易收敛，特别对于体单元来说，而且计算速度也更加快，可能是迭代算法和ANSYS有所需别吧。不过这种通用有限元软件都存在着通病，一是它基本上是英文版，帮助文件也是英文，基本上只是高校或者科研单位才会用到这样的软件，二是用在桥梁设计或者其他结构计算的时候很麻烦，很多桥梁结构特有的问题无法直接地去考虑，比如预应力、收缩徐变、活载等等，这些只能由用户自己来模拟，很多高校的研究生都在这方面发表过论文，但是这种模拟毕竟有其局限性，而且不是每个人都能够很容易掌握的。更加麻烦的是有限元模拟仍然无法解决的问题，要涉及二次开发的时候，最典型的就是斜拉桥的调索，以及如何自动计入索的垂度效应，这些只能用二次开发来实现了。另外就是不能直接套用桥梁规范，后处理的时候就会增加很多不必要的烦恼了。在应该说ANSYS是各大高校应用非常广泛的一种软件，功能非常强大也非常全面，但是正因为全面也就造成了他的不够专业，对于桥梁的计算，用ANSYS应该说不是很方便，他不能考虑混凝土的收缩徐变，也不能直接加预应力筋，只能通过一些等效的办法例如升降温，加LINK单元等来实现，这些办法的弱点一个是计算不够准确，再就是做起来太麻烦，浪费大量的时间和精力，这也跟上面所说的软件的最大功用背道而驰。ANSYS还有另外一个弱点就是帮助文件是英文的，对于大部分的设计人员来说这是一个挑战，并且ANSYS的单元种类太多，要想学好需要花大量的时间。因此个人觉得ANSYS对于桥梁设计来说并不实用，可能比较实用于高校做科研或者作构件局部分析。

现在大家讨论比较多的桥梁计算软件应该是国产软件桥梁博士和韩国的MIDAS，对于桥梁博士，大部分设计院都比较熟悉，应用比较广泛，应该可以说是国产桥梁计算软件的老大。是一个比较实用和全面的平面杆系计算软件，特别是在3.03版本加入了调索和调束工具以后，应该说是更加人性化，可以计算者节省大量的反复调整试算的时间。桥博的长处就在于它是针对中国专门设计的桥梁计算软件，更了解国内桥梁设计者的一些习惯和思路。更贴近设计者，并且实现了一些直

接出图以及直观的调索调束等方便快捷的功能。并且在平面杆系计算方面与midas 形成了互补。

MIDAS是一个年轻的软件，但是他在中国的普及和发展速度应该说是非常之快。MIDAS他刚刚进入中国市场的时候，在各大高校进行了广泛的推广，进行免费赠送，这个思路应该说是非常正确的，高校学生学习了这个软件以后毕业很多都到了设计院，这对软件的推广起到了非常大的作用。当然这只是其中的一方面。凭心而论，MIDAS的售后服务和对软件的不断开发更新是很多软件不能比的。尽管在更新过程中经常会出现一些bug，事实上这也是在所难免的。他们对用户反馈的一些信息应该说也是非常重视，经常会反映在新的版本中。这些应该算作他们服务上的优势。从软件的应用上来说个人感觉对于空间有限元软件来说，MIDAS的前处理做得算是比较好的一个，有很多使用起来特别方便的小东西。对于计算模型的建立非常方便，例如节点的投影功能以及很多向量方式的操作都使得建模方便了很多，并且对模型的检查也有一些比较方便的操作选项。对于节点的投影功能，建立的空间模型就是利用的投影到柱面，在用这一功能以前想了很多办法，包括用cad建立空间模型导入等，都实现不了。另外MIDAS的后处理也比较全面，画面也比较漂亮，对于投标来说有一些帮助，并且随着版本的不断更新，添加了越来越多的适合中国规范的内容，以及悬索桥计算功能的增强也让我们使用起来更加方便。

基于桥梁检测对计算分析软件的要求和现有桥梁分析程序的功能特点，在选择桥梁检测分析程序时可按以下原则方法进行：桥梁静力分析，一般梁桥计算分析较为简单，对软件的要求不高，上述几款软件均能满足要求。MIDAS为大型三维有限元程序，适应性强，能基本涵盖中心检测业务，但对于刚构桥、斜拉桥最好使用桥梁博士校核验算，以确保准确，分析结果可靠。桥梁动力分析，GQJS不能进行动力计算，目前许多桥梁均设有减震支座和其他减隔震措施，改变了桥梁的计算模型的边界条件进而改变桥梁自振特性，而无法对此进行准确模拟，因此导致计算结果不准确，桥梁计算适用性，ANSYS并非桥梁专用软件，且较为复杂，中心检测业务基本不需要使用ANSYS。

综合以上对桥梁计算软件特点的分析，结合我中心桥梁计算软件的应用，MIDAS进行原始模型的计算，桥梁博士进行计算结果复核。两款软件的结合能有效提高中心检测质量。