midas迈达斯《5月、6月技术答疑手册》解答

midas Civil 2011 技术答疑 1、问题：边界激活选择“变形前”与“变形后”的区别： 我们在施工阶段定义时，针对边界，具体在什么情况下选择“变形前”，什 么情况下选择“变形后”。 解释： 1、“变形前”与“变形后”仅仅针对边界条件中的“一般支撑”起作用， 对其他的边界类型不起作用。 2、在某一个施工阶段激活边界组时，所施加边界的节点在上一个阶段可能 已经发生位移； a、如果把边界加在结构变形前（原建模时）的节点上，程序内部会在 该节点施加强制位移，使其上一个施工阶段发生的变形强制恢复到建模时的节 点位置，此时的边界存在反力，而变形变为 0。这是以“变形前”的方式激活的 边界； b、如果把边界加在结构变形后（非原建模时）的节点位置上，即已经 发生一定位移的节点上施加边界，此时的边界是没有反力的，发生的变形也是 上一个施工阶段下的变形。这是以“变形后”的方式激活的边界。 c、但是，如果加边界的节点在上一个施工阶段没有发生位移，则选择 “变形前”和“变形后”对结果是没有影响的。 模型测试，在上个施工阶段已经发生变形的悬臂梁自由端加边界，分别选 择变形前和变形后的对比如下： 选择“变形前”： 有反力 位移强制变为 0 选择“变形后”： 反力为 0 位移为上一个施工阶段的位移 建议：我们在工程应用中，对于顶推施工，我们必须采用“变形前”来模 拟已经发生变形的悬臂端的边界。 2、问题：对于带有横坡的截面，在查看应力时为什么组合应力值≠ Sax+Sby+Sbz（轴力+弯矩）？ 引出：我们经常会收到用户提出这样的疑问：就是组合应力值与所查看的 弯矩和轴力作用的应力之和对应不上，这是怎么回事？ 其实这个问题的关键是 1、弄清楚组合应力以及弯矩和轴力下的应力分别输 出的是哪部分；2、查看梁截面是否有横坡。 我们先看看测试的模型，分别是不带横坡的简支梁桥和带横坡的简支梁桥， 在自重作用下，查看组合应力以及弯矩和轴力下的应力情况。我们先推测：在 结构自重作用下的简支梁桥，Sax=0；Sby=0；组合应力=Sax+Sby+Sbz， 组 合应力=Sbz。 对于不带横坡的截面： 组合应力（1 号点）=3.83816MPa Sbz=3.83816MPa 组合应力（1 号点）=Sbz 对于带横坡的截面： 组合应力（1 号点）=3.19467MPa Sbz=3.89642MPa 组合应力（1 号点）＜Sbz 解释：带横坡的截面和不带横坡的截面分别如图 带横坡 不带横坡 1、组合应力：查看的是应力 1、2、3、4 点的应力值； 2、Sax——在单元局部坐标系 x 轴方向,轴力产生的轴向应力。 Sby——在单元坐标系 y 轴方向,使用弯矩 Mz 下，截面数据 Cyp、Cym 计算的 截面应力，输出的是两个数值中绝对值的较大值。 Sbz——在单元坐标系 z 轴方向,使用弯矩 My 下，截面数据 Czp、Czm 计算的 截面应力，输出的是两个数值中绝对值的较大值。 Czp——沿单元局部坐标系+z 轴方向，单元截面中和轴到边缘纤维的距离； Czm——沿单元局部坐标系-z 轴方向，单元截面中和轴到边缘纤维的距离； Cyp 与 Cym 同理。 组合应力（1、2、3、4 点中最大值）： （弯矩+轴力）作用下应力最大值(Sbz+Sby+Sax=Sbz+0+0=Sbz)： 当有横坡时： y1＜Czp 组合应力（1 号点）＜ Sbz 当没有横坡时： y1＜Czp 组合应力（1 号点）= Sbz 结论： 如果带有横坡，则组合应力不等于（Sax+Sby+Sbz）； 如果不带横坡，则组合应力等于（Sax+Sby+Sbz）。 3、问题：在有截面偏心时，对于加集中荷载与加分布荷载，两者的作用效 应为何差别很大？ 解释：问题关键在于节点荷载是加在建模的实际节点上，而梁单元荷载是 加在梁的质心上。 测试模型：四个悬臂梁； 悬臂梁 1：没有偏心，加节点荷载； 悬臂梁 2：左上部偏心，加节点荷载； 悬臂梁 3：没有偏心，加梁单元荷载； 悬臂梁 4：左上部偏心，加梁单元荷载。 1、查看梁单元内力——扭转 Mx 我们知道，如果荷载没有加载在梁的质心上，则会产生扭矩。 悬臂梁 1、3：都是在没有偏心的梁上分别加的节点荷载与梁单元荷载，即 都加在质心上，所以没有扭矩； 悬臂梁 4：是在有“左上部”偏心的梁上加的梁单元荷载，从图上显示的情 况我们可以看到梁单元荷载加在梁边缘处（偏心位置上），但实际上，梁单元荷 载是作用在质心的，我们不能被这象所误导，所以仍然没有扭矩产生。 悬臂梁 2：是在有“左上部”偏心的梁上加的节点荷载，从图上我们可以看 到节点荷载是加在梁边缘（偏心节点上），而实际上，这也是节点荷载的作用位 置，这时的节点荷载没有作用在质心处，所以此处产生了扭矩。 总结：节点荷载作用在实际节点位置，而梁单元荷载作用在梁的质心。 4、问题：单梁多支座如何模拟？ 解释：一、基本概念 1）弹性连接是一种具有 6 个自由度，类似于梁单元的弹簧单元，弹性连接 由两个节点构成，两节点的相对变形由弹性连接的刚度决定，其刚度为模型中 最大刚度 100000 倍，此时如果模型中认为定义的刚度很大的刚臂单元，则可能 会因为弹性连接的刚度过大，导致计算奇异。 2）刚性连接是一种纯粹的边界条件，是节点自由度耦合的一种方式，一个 刚性连接是由一个主节点，一个或多个从节点构成，从节点的约束内容与主节 点相同，主从节点的相对位移由刚性连接的约束内容决定，如果约束内容只有 平动自由度，则主从节点间无相对位移，如果约束内容既有平动自由度也有转 动自由度，则主从节点因发生相同的转动位移而导致主从节点有相对的平动位 移。 二、弹性连接与刚性连接定义多支座反力比较： 模型 1：三根刚臂（弹性连接的刚性）模拟； 模型 2：三根主从刚性连接模拟； 模型 3：由上面两根刚臂，下面三根弹性连接模拟。 （其中，模型 2 下部的弹性连接类型与模型 3 刚臂下边的三根弹性连接类 型完全一致） 1 3 2 1）自重作用下：1 与 2 比较：模型 1 的三个支座反力不等，这是偏离实际 情况的；模型 2 就比较合理，与实际情况也相吻合； 2）自重作用下：2 与 3 比较：两种模型下的反力一致且与实际情况相符。 3）在带有偏心的均布荷载作用下：2 与 3 比较如下图：两种模型下的反力 也是完全一致其与实际情况相符。 所以，按照 2 与 3 的方式模拟多支座是等效的。 注意：定义多支座反力，尽量选用刚性连接来做。因为还有一个问题，用 弹性连接的刚性容易出错，因为弹性连接的刚性取的是整个模型中最大刚度的 10 的 5 次方倍，如模型中有较大截面时，刚性连接刚度过大，容易造成计算结 果奇异；如有大承台截面时，刚性连接的刚度值是不可控。 三、建议： 1）对于普通模型，用两种方法模拟刚臂均可，对于模型中有大截面或者有 大刚度单元时，建议采用刚性连接来处理，防止计算奇异。 2）弹性连接刚性，形象说就是一根“杆”，两者是由一根有形的杆相连接； 刚性连接就是两个节点之间有“磁铁”左右，两者之间无刚度约束，而是自由 度耦合的方式。 3）弹性连接在施工过程中可以任意激活钝化，刚性连接在施工过程中只能 激活，不能钝化。 4）在利用 midas 做的时候，如果模拟满堂支架，建议刚度在 10 的 6 次方 KN/m，如果定义支座轴向刚度，大概在 106~107次 KN/m 左右。 5、问题：如何进行变截面柱的 RC ？ PS：Civil 中 RC 柱设计时，如果是变截面 RC 柱设计，选取的柱变截面是不 能完成钢筋信息输入的，也就是说采用变截面或变截面组来定义柱，无法完成 钢筋信息的输入，进而不能完成 RC 柱设计。 解决方法 由于规范对变截面柱的受压计算没有具体规定，所以 Civil 中对 变截面柱可以采取等效的截面进行近似计算。比如：圆柱 D=1.5—1.1m，那么可 设置 5 个截面，这 5 个截面的 D 值分别是 1.5，1.4，1.3，1.2，1.1，而不使用 变截面或变截面组完成截面渐变，程序是可以进行 RC 柱设计的，如图 1 所示。 图 1 变截面柱-截面定义 但在输入截面钢筋的时候，注意需要对每个截面都进行钢筋信息的输入。 RC 设计后的抗力结果可知，柱的抗力（Nn）是根据定义的截面来计算的，可以 进行正常的验算设计，如图 2 所示。 注意：近似的截面需要根据计算的精度进行调整。 图2 变截面柱-容许值 6、问题：定义截面时，勾选“考虑剪切变形”与否的区别？ 解释：测试模型，小连续梁定义了 3 个支撑，加了 4 个集中力。 比较内容：小连续梁在四个集中力的作用下，支座反力的计算结果，计算 图示如下： 计算结果如下： 我们可以看到，支座反力跟手算值以及其他程序计算值不同，其原因就是 我们在定义截面时是否“考虑剪切变形”，上图 midas 的反力输出结果就是考虑 了梁的剪切变形。我们知道，按梁的计算理论分可以分为两种：欧拉梁和铁木 辛柯梁；欧拉梁就按照细长梁来考虑，不考虑剪切变形，我们在《材料力学》 中所学的梁的计算都是按照欧拉梁来考虑的。而铁木辛柯梁是按照实际梁来计 算，考虑了剪切变形，计算结果更加真实。当然，应用于实际的工程时，由于 梁的截面相对于桥的跨度而言几乎可以忽略，所以，无论是按照欧拉梁考虑还 是按照铁木辛柯梁考虑，即是否考虑剪切变形，结果影响是不大的。 对于这个测试模型，如果我们把考虑剪切变形的勾选项取消，即不考虑剪 切变形，反力值和手算一致。如下图所示。 7、问题：PSC 验算弯矩与梁单元内力图中弯矩不一致？ 附件的 PSC验算模型中: 梁单元内力图与 PSC设计内力得到的弯矩结果相等, 对于 8 号单元 i 端为 1350KN*M；PSC 验算表格里面和计算书里面的能对上,弯矩 设计值为 1485 KN*M;但是和梁单元内力图的 1350KN*M 有差距？ 解答：程序在做 PSC 设计时，首先会选择设计安全等级，本模型采用的是 公路一级，那么重要性系数 r0=1.1,所以 1485=1.1×1350。如果根据公路桥涵通 用设计规范自动荷载组合，程序会在验算承载能力使用极限状态时，剔除钢束 一次作用，这就造成了两者结果差别很大。 图 1-1 表 1-1 相关知识： 按照规范的要求，在进行承载能力使用极限状态验算时，在根据规范进 行自动荷载组合中程序考虑了钢束二次的效应，没有考虑钢束一次的效应。 但是我们在查看梁单元内力时，梁单元内力图查看到的结果可能包含钢束一 次效应；这样就造成了两者结果差别很大。 8、问题：如何从 CAD 中导入多根预应力钢束？ 解答：1）打开“工具”>“钢束形状生成器”如图 1-1 所示，首先需要把钢 束形状的 CAD 图存为 DXF 文件，在钢束导入窗口里点击“搜索”按钮，这 样 CAD 图里所有图层都会显示在左边“所有图层”栏下，将需要导入的钢束图 层选择到“显示图层”里。接下来定义钢束的名称、钢束特性值（注意要以模 型里边已经定义好的钢束特性值名称相对应），输入需要分配钢束的单元。 图 1-1 2）在布置形状下边我们要分别导入钢束的竖弯及平弯形状，在这里要注意 输入起始点坐标，在钢束生成器里输入的起始点坐标等于 CAD 图里（如图 1-2） 钢束的实际坐标减去模型中钢束插入点坐标。最后在模型里边经 MCT 命令流的 方式导入生成的钢束文件，钢束形状如图 1-3 所示。在图 1-4 里我们可知，模型 中插入的钢束位置坐标就是我们事先要实现的插入点坐标。 表 1-1 图 1-2 图 1-3 图 1-4 预应力_1 (N=1)预应力_13 (N=1)预应力_14 (N=1)预应力_15 (N=1)预应力_16 (N=1)预应力_2 (N=1)预应力_3 (N=1)预应力_4 (N=1) 9、问题：如下图所示，PSC 设计使用阶段斜截面抗剪很多单元抗力为 0（见 下图），即使不输入普通钢筋，截面自身也应该具备抗剪能力？ 解释：模型没有输入普通钢筋，对于没有竖弯的预应力钢筋的单元来说， 斜截面抗剪承载能力为0。 按照公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计 规范5.2.7规定，如下： 当模型中未布置普通钢筋时，由上式可得，斜截面内的箍筋配箍率ρsv=0， 普通弯起钢筋的面积Asb=0，故斜截面内混凝土和箍筋共同的抗剪承载力Vcs=0， 普通弯起钢筋的抗剪承载能力Vsb=0； 当预应力钢筋没有弯起的时候，不提供抗剪， 预应力弯起钢筋的抗剪承载 能力Vpb =0； 因此模型没有设置普通钢筋时，对于那些预力没有弯起的单元其抗剪承载 能力Vcs+Vsb+Vpb=0。 10、问题：悬臂梁施工阶段设置 PS: 本资料以悬臂梁的施工阶段划分为例题背景，详细阐述结构分析设计过程 中设置施工阶段的要点。所述内容虽以悬臂梁为例，但完全适用各种情况的施 工阶段设置。 解决方法 一、实例介绍：本例只列出 0 号块、1 号块、2 号块、3 号块的施工阶段设置 内容，以阐明设置要点，本例各施工阶段的详细信息如下： 1、模型信息：0-3 号块的设置，见图，本图仅为示意图。边界设置一个一般 支承，见图 0-3 号块模型示意 模型边界条件示意 2、荷载信息： 本例布置二期、挂篮、砼湿重荷载，目的是为了更好的解 释施工阶段荷载的设置，如图 挂篮荷载 砼湿重 左图为静力荷载设置情况。 二期荷载，用梁单元荷载，无偏心。 挂篮荷载，用节点荷载，集中力代表挂篮自重， 弯矩（My）代表悬出的挂篮产生的附件弯矩。 砼湿重，用节点荷载，集中力代表砼湿重，弯矩 （My）代表砼湿重产生的附件弯矩。 3、组信息：图 6 为组的设置情况 结构组，0-3 号块共分 4 个结构组，具体单元可 参见图 1。 边界组，0 号固定，本模型只设置的了一个一般 支承。 荷载组，针对于不同的块施工，分别设置相应施工阶段的荷载组。 4、施工阶段信息：如图 施工阶段信息 二、施工阶段设置 1、相关概念解释 （1）施工阶段理解 图 8 实际 施工阶段划分 图 9 Civil 中施工阶段划分 实际桥梁施工中的施工阶段和 Civil 中施工阶段的设置既紧密关联又有区 别，前者是以工艺或工序角度定义施工阶段；后者在工艺或工序基础上，在相 应阶段进行施工阶段荷载施加的过程。如：实际施工的角度，两个连续的砼施 工阶段 CS1 和 CS2（图 8），每一施工阶段包括该施工阶段需完成的“其他工序” 和“砼浇筑养护”；然而，midas Civil 中以荷载施加的角度，CS2 砼浇筑的湿 重却是施加在 CS1 阶段的结构组上的，也就是说 CS2 的砼设置的龄期要包含在 CS1 的持续时间里，如图 9 所示。由此可见，我们应该特别注意的是 Civil 中施 工阶段的划分是以荷载施加为划分依据（“其他工序”包括挂蓝前移、支模、绑 扎钢筋及铺设孔道等工艺）。 综上，在 Civil 中虽然 CS2 砼浇筑和养护（对应于 CS2 设置的砼龄期）在 工艺上并不属于 CS1，但其产生的荷载却是施加在 CS1 中，故将其定义为 CS1， 那么也就暗含“CS2 结构组在开始便具有 8d 龄期”。在本例中，在进行 0 号块施 工阶段荷载设置时，激活的挂蓝和砼湿重实际上是对应 1 号块的，所以激活的 是挂蓝 1 和砼湿重 1；在进行 1 号块设置时，需要将挂蓝 1 和砼湿重 1 钝化，然 后激活挂蓝 2 和砼湿重 2，以此类推。 （2）持续时间，就是某一施工阶段持续进行的时间，它以相应施工阶段的 施工工期为依据，并结合相邻施工阶段的砼龄期进行确定。图 9 所示，CSi 持续 时间=CSi 其他工序时间+Cs(i+1)砼浇筑养护时间（如：CS1 持续时间=CS1 其他 工序时间（10d）+CS2 砼浇筑养护时间（8d）=18d），也就是说某一施工阶段的 持续时间等于该阶段的其他工序时间与下一阶段砼浇筑养护时间之和。虽然， 某一施工阶段的施工工期与持续时间可能会由于下一施工阶段要求的砼龄期不 同而不一致，但总的施工持续时间与总施工工期是一致的，这样才能保证徐变 系数的计算是准确的。故我们在确定某一施工阶段的持续时间时，只需调查并 确定“其他工序”（挂蓝前移、支模、绑扎钢筋及铺设孔道等）时间及按规范和 施工实际确定的砼养护时间，便可确定相应施工阶段的持续时间。 （3）结构组激活时的龄期确定 实际施工中我们在制定施工组织设计时会确定砼的养护龄期，对预应力砼， 结合规范与实际情况，一般取 7-10d，当然还会有强度的要求。同时我们应注意， 因某一施工阶段砼浇筑和养护是划分到上一个施工阶段并完成的（见图 9），故 Civil 在定义施工阶段时，砼在一开始就已经具有规定龄期，也就是说，在施工 阶段一开始便可施加相应的荷载，因其砼的浇筑和养护已经在上一施工阶段完 成了，同时，浇筑和养护所耗费的工期已经计入在上一施工阶段的持续时间中 了。 （4）添加子步骤 添加子步骤功能是在相应施工阶段中将施加的荷载分步骤激活的过程。因 在某一施工阶段，所有荷载的施加并非是同时发生的，而是随着持续时间的推 移，分步实现加载的，故需添加子步骤完成施工荷载的施加。以 CS1 为例，表 1 所示为 CS1中需施加的荷载和相应的施加时间。在 Civil中的设置见图 4。当然， 我们也可以不用添加子步骤的方式施加荷载，而是通过直接定义一个施工阶段 的方式，也就是说把本可以作为一个施工阶段施加的荷载，分成多个施工阶段 分别加载，这种方法对于初学者比较好理解，但缺点是会形成过多的施工阶段， 从而影响对施工阶段的理解。这里需要注意的是：添加子步骤只是针对于该施 工阶段荷载的激活。为便于理解，本例中挂蓝荷载就是设置了一个子步骤的形 式实现的。 2、施工阶段详细设置，持续时间和龄期数据见表 2-3 所示。 表 1 工序时间及龄期已知条件 表 2 CS数据 根据 CS 设置已知条件（表 1），结合前述的施工阶段设置要点，计算我们在 施工阶段设置时需要的数据： 持续时间：CSi 持续时间=CSi 其他工序时间+Cs(i+1)砼浇筑养护时间（也可 理解为 Cs(i+1)的砼龄期）； 挂蓝荷载：考虑浇筑下一施工阶段砼前 5d 施加； 砼湿重：其他工序完成后即可浇筑下一施工阶段的砼，同时保证龄期要求； 施工阶段设置 图中详细描述了施工阶段设置的细节，按此设置即可完成本例施工阶段的设 置。通过图 7 可知，累计日期 94d（只是未含 0 号块初始龄期 15d） CS0：0 号块施工阶段设置 注意：激活边界条件时，边界条件所在节点要同时激活。 CS1：1 号块施工阶段设置（该施工阶段边界条件没变化，未示出） CS2：2 号块施工阶段设置（该施工阶段边界条件没变化，未示出） CS3：3 号块施工阶段设置（该施工阶段边界条件没变化，未示出） PS：以 0 号块为例，砼初始龄期 15d，持续时间 32d，那么在 0 号块施工阶 段结束时，本阶段的徐变系数计算参数 t0=15d，t=47d，t0-加载时砼龄期，t- 计算考虑时刻的砼龄期（详见 JTG D 62-04 P119 F.2），也就是说施工阶段中的 砼龄期设置，是计算徐变系数的依据。图 11 为分析完成后，施工阶段数据，Civil 依据施工阶段设置的数据计算徐变系数。关于收缩徐变与施工阶段的关联详见 “关于收缩和徐变设置”的问题阐述。 施工阶段分析结果 11、问题：收缩徐变的定义及与施工阶段的关联性 解决方法： 1、定义收缩徐变 图 1 定义收缩徐变 （1）选择规范，我国的 JTG D62-2004，关于收缩徐变部分的计算详见 P119 附录 F。 （2）砼标号强度，注意填写时的单位。 （3）相对湿度，详见规范 D62-04 式 F.1.1 中 RH-环境年平均相对湿度， 该值需要用户根据实际填写。 （4）构件理论厚度，详见规范 D62-04 式 F.1.1 中 h，该值可先填入 1，后 续程序提供理论厚度的修改计算。 （5）水泥种类，根据规范 D62-04 式 F.1.1，只给出一般硅酸盐水泥或快硬 水泥的值，βsc=5。 （6）收缩开始时砼龄期，详见规范 D62-04 式 F.1.1 中 ts，可假定 3—7d， 按不利考虑，可取 3d。 图 2 收缩徐变函数曲线 （7）点击显示结果，我们可以查看徐变和收缩函数计算结果，也可以查看 初始龄期为任意时刻的收缩和徐变系数。对于收缩徐变函数，开始加载时间程 序默认是 10d，并且修改后再打开，初始龄期仍然为 10d 的曲线，这一点大家不 要误解，因为程序会根据我们在施工阶段中定义的结构组龄期，作为 t0（t0- 加载时砼龄期，详见 JTG D 62-04 P119 F.2）来计算徐变系数。对于收缩，与 加载时间无关，图 1 中已经设置了“收缩开始时砼龄期”，程序会自动调取该值 进行计算收缩应变。 2、时间依存性材料连接：选择我们定义好的收缩徐变与相应的材料关联， 操作简单，不详述，见图 3。 3、构件理论厚度的修改：计算构件理论厚度 h 时，a 值考虑内表面与大气 接触的周边长度，规范中附录 F 中的公式未指明内表面与大气接触如何处理， 故 midas 按考虑 50%内表面计入，用户也可根据实际情况确定。见图 4，程序在 进行收缩和徐变系数计算时使用的理论厚度是图 4 中修改后的值。 图 3 时间依存性材料连接 图 4 修改构件理论厚度 4、结合施工阶段结果理解收缩徐变（本例数据参见“悬臂梁施工阶段设置” 部分） 0 号块施工阶段，单元：1、2、10、11，初始龄期 t0=15，计算龄期 t=47， 计算徐变系数。见表 2 1 号块施工阶段，单元 3、4、5、12、13、14，t0=12，t=36；这时，0 号块 单元 t0=15，t=71（47+24），计算徐变系数。见表 2 2 号块施工阶段，单元 6、7、15、16，t0=10，t=20；这时，0 号块单元 t0=15， t=91（47+24+20）；1 号块单元 t0=12，t=56（36+20），计算徐变系数。见表 2 3 号块施工阶段，单元 8、9、17、18，t0=8，t=26；这时，0 号块单元 t0=15， t=109（47+24+20+18）；1 号块单元 t0=12，t=74（36+20+18），2 号块单元 t0=10， t=48（30+18），计算徐变系数。见表 2 表 1 施工阶段数据 表 2 依据 施工阶段计算徐变系数的参数 t0、t 注意： 1）收缩的初始龄期在图 1 中定义。 2）徐变的初始龄期对应施工阶段中的龄期，在计算徐变系数时，程序自动 根据施工阶段中定义的龄期作为初始龄期来计算徐变系数，然后将个施工阶段 的持续时间累加作为计算徐变系数的 t，这也是为什么我们在“悬臂梁施工阶段 设置”部分强调，持续时间要包括下一阶段砼浇筑养护时间的缘故了，因为如 果不包括部分时间，徐变计算所取的 t 就是错误的。 3）结果中查看施工阶段的徐变系数与在图 2 中直接计算的值不同？这是因 为，图 2 对话框设置时，理论厚度设置的是 1，这时计算的徐变系数是在理论厚 度为 1 时的值，而结果中查看到的徐变系数是程序自动调取了修改后的理论厚 度计算的，两者当然不一致，即使将初始龄期调整为相同。 4）收缩与是否承受荷载无关，徐变发生在受荷时，一般我们可以理解为拆 除模板的时候，因为这时自重被激活。 5）施工阶段的设置要尽量结合实际施工工期和工艺的安排，才能准确的计 算收缩和徐变的影响 12、问题：悬臂施工如何查看位移？ 解答：在实际施工过程中，当沿着前一阶段施工的桥梁段的切线方向添加 新的桥梁段时，由于前一阶段的桥梁段的端部有位移，会导致新的桥梁段在没 有考虑任何作用的情况下就已经存在了假想位移，所以，此时结构的真实位移 不仅包括各种荷载，收缩和徐变等作用引起的位移，还包括假想位移，对于预 制拼装的混凝土桥和钢桥，由于梁端在施工前已经预制好，前后梁段间的交接 面上要紧密接触，所以这种桥梁施工时要沿着前一阶段施工的桥梁段的切线方 向添加新的桥梁段，但对于现浇的混凝土桥，则不一定沿着切线方向浇筑新的 桥梁段。 针对于不同的施工方法，结构位移的组成部分也不同，所以程序提供了三 种位移结果，分别是纯位移（累加位移）、当前步骤位移、阶段/步骤实际总位移， 纯位移指由各种作用引起的结构位移的各施工阶段的累加值，在输出位移结果 表格的对话框中又称为“累加位移”.“当前步骤位移”指由各种作用引起的结 构位移的当前步骤值。“阶段/步骤实际总位移”指纯位移和假想位移的各施工阶 段的累加值，也就是结构的真实位移累加值。显然，当桥梁施工不是沿着切线 方式时，也就不存在假想位移，那么纯位移和阶段/步骤实际总位移的结果是一 样的。 1、 如果需要查看假定位移，需要勾选上构件沿初始切向位移方向激活。 图 1-1 图 1-2 图 1-3 图 1-4 1 号块挂篮 2 定位的实际位移+悬浇 2 的当前步骤位移就是同一节点在悬浇 2 这个施工阶段的真实位移：0.506+1.594=2.1 13、问题：独立模型与累加模型的区别？ 解答： 图 1-1 如图 1-1 所示，独立模型每个阶段内力之间是独立的，上个阶段的内力对下 个阶段无影响，每个阶段都是以成桥平衡状态内力作为起始内力；因为每个阶 段之间内力不相关，意味着用分批倒拆（比如先拆边跨、后拆中跨）与一次性 全部倒拆结果是一样的； 独立模型可用于结构的变形受结构、荷载、边界变化历程较小的结构，如 悬索结构看，结果不受前面阶段分析结果的影响，因此不能考虑材料的收缩和 徐变，强度变化等时间依存性特性。采用独立模型的施工阶段分析功能可用于 悬索桥的倒拆分析 独立模型方式的倒拆分析步骤如下： （1） 程序内部建立各施工阶段 （2） 根据输入初始刚度的方法建立外力和内力 当输入大变形计算用的几何刚度初始荷载时不必输入荷载也可以建立成桥 阶段模型，此时成桥阶段的外部荷载和内力可通过初始内力计算，各施工阶段 可通过短话激活荷载定义；当输入大变形计算用的平衡单元阶段内力时可通过 定义外部荷载建立成桥阶段模型，此时成桥阶段的外部荷载为用户输入的荷载， 内力使用用输入的平衡单元阶段内力计算，各施工阶段可通过短话激活荷载定 义； 累加模型方法施工阶段可按一般线性施工阶段分析方法定义，但是在各施 工阶段分析中可以考虑几何非线性，各阶段由前一阶段的平衡状态上增加单元、 荷载、边界条件来定义、即将前阶段收敛的荷载和内力作为本阶段的初始状态 进行分析，累加模型可以考虑混凝土材料的收缩和徐变等时间依存性特性， 累加模型方法主要用于桥梁的正装分析，步骤如下： （1） 利用前一阶段的平衡状态下的内力、位移、荷载计算本阶段的初始 状态 （2） 利用本阶段激活的构件和荷载建立本阶段的分析模型，使用前阶段 的位移计算本阶段激活构件的初始切向方向位移，将本阶段激活的荷载和前阶 段的外力相加构成本阶段的外力，预应力荷载、徐变、收缩视为内力 （3） 利用本阶段的外力和内力进行静力几何非线性分析获得本阶段的平 衡状态 （4） 保存本阶段结果和下一阶段分析所需要的数据 非线性累加模型目前适用于桁架和梁单元。 14、问题：在程序里用弹性连接模拟支座的刚度，这个刚度是如何结合规 范进行计算的？ 解答：我们通常在进行多支座模拟的时候，一般采用如下的模拟方式：在 梁底实际支承位置建立节点，并将这些支座节点向下复制一个支座的高度生成 支座底部节点，在新建立的梁底部节点和支座底部节点间用一般弹性连接模拟 支座，弹性连接刚度参考支座厂家提供的数据输入。 板式橡胶支座：（活动机理）利用橡胶支座的不均匀弹性压缩实现转角，利 用剪切变形实现水平位移。 在《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中有如下规定： 相关知识： 以下是我们在支座规范里查到的支座 GJZ-200×200×35 的参数， 15、问题：“梁单元应力（PSC）”和“梁单元应力”结果出现不一致现象， 并且与“PSC 设计结果中的应力”大小不一致？程序计算得到的梁单元应力与手 算是否一致？ 解答： 在查看梁单元应力时，如图 1-1 所示 图 1-1 Sax：在单元局部坐标系 x 轴方向，轴力产生的轴向应力； Ssy：在单元局部坐标系 y 轴方向，剪力 Qy 产生的剪应力； Ssz：在单元局部坐标系 z 轴方向，剪力 Qz 产生的剪应力； Sby：在单元坐标系 y 轴方向,使用弯矩 Mz、截面数据 Cyp、Cym 计算的截 面应力，输出的是两个数值中绝对值的较大值。 Sbz：在单元坐标系 z 轴方向,使用弯矩 My、截面数据 Czp、Czm 计算的截面 应力，输出的是两个数值中绝对值的较大值。 组合应力：轴力产生的应力加上两个方向弯矩产生的应力，计算位置是截 面位置中的 1、2、3、4 点处的轴向应力。 在 PSC 梁单元应力查看时：如图 1-2 Sig-xx(仅轴力)：输出轴力引起的单元坐标系 x 轴方向的应力。 Sig-xx(弯矩-y)：绕单元坐标系 y 轴的弯矩引起的单元坐标系 x 轴方向的应力。 Sig-xx(弯矩-z)：绕单元坐标系 z 轴的弯矩引起的单元坐标系 x 轴方向的应力。 Sig-xx(仅竖筋)：腹板竖筋引起的单元坐标系 x 轴方向的应力。 Sig-xx(合计)：单元坐标系 x 轴方向的应力之和(上面四个 sigma_xx 项之和)。 Sig-zz(竖筋)：腹板竖筋引起的单元坐标系 z 轴方向的正应力。 Sig-xz(剪力-包含竖筋)：剪力和腹板竖筋引起的剪应力之和。 Sig-xz(扭矩)：扭矩引起的剪应力。 Sig-xz(仅竖筋)：腹板竖筋引起的剪应力。 图 1-2 表 1-1 由上表可知梁单元应力计算与 PSC 应力结果相同。 在 PSC 设计结果表格里查看 6 号单元在荷载组合 clcB6 下，在弯矩 My 最大 时，i 端截面顶部应力为 7.286MPa，底部为-6.583MPa。手算时要提出弯矩最大 时其它的内力值，如表 1-2 所示，i 端轴向压力值 1379.7kN、弯矩 My 为 4634.57kN*m。则顶部计算结果为 7.296MPa,底部为-6.6MPa。 而我们在梁单元应力里查看到的应力值如表 1-3。顶部、底部应力值为 -5.92MPa、7.51MPa。（此时拉为正压为负） 表 1-2 表 1-3 相关知识点：1）输出内容方面，“梁单元应力（PSC）”输出的都是截面上某点 的最大或最小应力结果，而“PSC 设计结果表格”中梁单元应力输出的是截面上 某点发生最大或最小应力时，截面上其他各点同时发生的应力结果。 2）计算方法方面，“梁单元应力（PSC）”的应力结果是根据应力 影响线计算得到的，而“PSC 设计结果表格”中梁单元应力是根据同时发生的内 力计算得到的，并且根据规范，不同的荷载作用效应要乘以相应的组合系数。 16、问题：移动荷载分析得到的竖向位移与手算结果不符，程序是如何对 移动荷载进行组合的？ 模型为简支梁，共定义了 4 条车道，2 条汽车车道，2 条人行车道。2 车道 的横向折减系数为 1。 公路一级车道荷载在单条汽车车道上作用产生的竖向最大位移为 0.187mm， 在两条车道上同时作用时产生的最大竖向位移为 0.187×2=0.374mm。人群荷载 在两条人行道上同时作用时，产生的最大竖向位移为 0.0277。上述结果与手算 结果相同，但是当在一个移动荷载工况中车道荷载和人群荷载在相应车道上同 时作用时，求得的最大竖向位移为 0.269mm，而不等于 0.374+0.0277=0.4017mm， 为什么？ 解答：如图 1-1 所示，在“汽车+人群”的荷载工况中，分别定义了两个子 荷载工况，一个是车道荷载作用在 2 条车道上，另一个是人群荷载作用在 2 条 车道上，且两个子荷载工况选择“组合”的作用方式。此时，程序按照 4 条车 道自动选择的横向折减系数，即横向折减系数为 0.67，因此“汽车+人群”工况 的最大竖向位移计算结果为： Dz=(0.187×2+0.0277) ×0.67=0.269mm 图 1-1 相关知识： 程序根据在移动荷载工况中实际加载的车道数来自动选择横向折减系数， 人行道也是车道的一种，因此在计算车道数的时候也考虑在内。 对于人车混行的桥梁进行移动荷载分析时，可以将汽车荷载的分析和人群 荷载的分析分别定义为两个荷载工况如图 1-2，然后在荷载组合时进行组合，这 样得到的结果与手算相同，如图 1-3。 图 1-2 图 1-3 17、问题：程序自动荷载组合时各荷载作用的分项系数是否与规范一致？ 在结果>荷载组合里如 1-1 所示，程序可以根据设计规范进行荷载的自动组 合。 0.395 0.402 0.402 MIDAS/Civil POST-PROCESSOR DISPLACEMENT 分析结果 4.02233e-001 3.65666e-001 3.29100e-001 2.92533e-001 2.55967e-001 2.19400e-001 1.82833e-001 1.46267e-001 1.09700e-001 7.31333e-002 3.65666e-002 0.00000e+000 系数= 3.1077E+003 PostCS CBmin: 汽车+人群 MAX : 14 MIN : 27 文件: 移动荷载-荷载~ 单位: mm 日期: 05/03/2012 表示-方向 X: 0.000 Y:-1.000 Z: 0.000 图 1-1 解答：根据通规定义，进行公路桥涵设计采用的作用分为永久作用、可变 作用和偶然作用。在进行设计时，对不同的作用应采用不同的代表值。 现在有一个模型，定义了自重、铺装、预应力、整体升温、整体降温、梯 度升温、梯度降温、移动荷载、汽车制动力、风荷载、基础沉降等荷载工况。 根据规范我们进行基本组合如表： 基 本组合 1 1.2恒荷载+0.5 支座沉降+1.2钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次 +1.4 系统升温+1.4 梯度温度 基 本组合 2 0.5支座沉降+1.2恒荷载+1.2钢束二次+1.0徐变二次+1.0收缩二次 +1.4 公路一级+0.88 风荷载 18、问题：为什么在没有定义边界条件的节点上出现反力？ 模型模拟的是一个空心板简支梁桥，墩底模拟了节点的弹性支撑，支座用 弹性连接模拟。在查看恒载下，结构的反力时，程序在没有定义边界条件的节 点处出现了反力值，如图 1-1 所示？ 图 1-1 解答： 1）模型中存在很多孤立点，且有节点荷载作用在上面，为了避免 计算中产生奇异，程序自动在孤立点上添加了沿节点荷载加载方向的约束，所 以造成查看反力异常。 2）如果模型中为了模拟基础变位而添加了“节点的强制位移”或“支座沉 降组”时，程序会自动在节点上施加“一般支撑”，支撑方向为发生沉降的方向， 也会出现在用户没用定义支撑边界条件的节点有反力的结果，如图 1-2 所示。 图 1-2 相关知识： 以下两种情况也会导致反力结果中出现异常：1）模型为三维模型，且加载 了平面外荷载，但是在“模型>结构类型”中选择的是二维平面分析，即使将梁 的两端所有自由度约束，也不会在力加载的方向有反力；2）模型为二维平面模 型，加载的荷载也是平面内荷载，但是截面为非对称截面，导致加载位置和反 力输出位置不在同一平面内。 19、问题：“所有点加载”与“影响线”加载的应用说明？ 解答：“影响线加载”的方法：是只加载在同号影响线区域的方法。 “所有点加载”的方法：是将活荷载的各个集中荷载按顺序沿着车道移动 依次加载到各节点上，此时其它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。 两个车轴1和2组成的移动荷载 2 1 加载点 2 1 加载点 以下模型定义的车辆荷载为铁路车辆，影响线加载与所有点加载结果对比： 图 1-1为采用影响线加载的方式根据移动荷载追踪器查看到的 12 号单元 i节点 在荷载组合 MVmax 下最大弯矩时移动荷载的位置，且最大弯矩值为 1.0019e+005kN*m。 图 1-1 图 1-2 为采用“所有点”加载的方式根据移动荷载追踪器查看到的 12 号单 元 i 节点在荷载组合 MVmax 下最大弯矩时移动荷载的位置，且最大弯矩值为 8.8284e+004kN*m。 图 1-2 由以上对比可以得出，对于铁路桥梁加载移动荷载时，用影响线加载的方 法会使得计算结果偏大，应采用所有点加载较为合宜。 20、问题：在对横梁及盖梁等进行横向分析时，移动荷载是如何施加的， 92.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0080.00 80.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.00 92.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0080.00 80.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.00 22 0 22 0 22 0 22 0 22 0 22 0 22 0 22 0 22 0 22 0 MIDAS/Civil POST-PROCESSOR MVLD TRAC. 弯矩-y 1.19280e+001 1.02656e+001 8.60334e+000 6.94102e+000 5.27871e+000 3.61640e+000 1.95408e+000 0.00000e+000 -1.37054e+000 -3.03286e+000 -4.69517e+000 -6.35748e+000 单元号= 12 位置= i-节点 最大值= 1.0019e+005 PostCS MVmax: MV MAX : None MIN : None 文件: 影响线加载 单位: kN*m 日期: 02/08/2012 表示-方向 X: 0.000 Y:-1.000 Z: 0.000 92.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0080.00 80.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0092.00 92.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0092.0080.00 80.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.0080.00 80.0080.00 22 0 22 0 22 0 22 0 22 0 22 0 22 0 22 0 22 0 22 0 MIDAS/Civil POST-PROCESSOR MVLD TRAC. 弯矩-y 1.18033e+001 1.01524e+001 8.50138e+000 6.85040e+000 5.19941e+000 3.54843e+000 1.89744e+000 0.00000e+000 -1.40453e+000 -3.05551e+000 -4.70650e+000 -6.35748e+000 单元号= 12 位置= i-节点 最大值= 8.8284e+004 PostCS MVmax: MV MAX : None MIN : None 文件: 演示2 单位: kN*m 日期: 02/08/2012 表示-方向 X: 0.000 Y:-1.000 Z: 0.000 各个参数是如何定义的？ 解答： 注：2P=轴重 PP 横梁宽 1 m 梁 段 最不利加载梁段 0.6m 0 . 2 m 上图为从整体桥梁里取出的 1m 梁段进行横向分析，这里没有考虑铺装层， 假设车辆直接作用在桥面板上。按照公路规范，车辆荷载的中、后轴较重，这 里取中轴作为横向桥梁段加载荷载。中轴的车轮着地长度为 0.2m，着地宽度为 0.6m。如上图所示。 按照上图所示的荷载作用位置，最不利的受力梁段应该是红色虚线范 围，当采用梁单元进行横向分析时，车轮荷载的作用效应与车轮荷载（行车向） 分布宽度和（梁段）纵向宽度有关，等效荷载= 纵向宽度分布宽度 ´´ 1P （即车 轮荷载*梁段长度/车轮荷载行车向分布长度），对应于程序的横向移动车辆定义 时参数输入： 车轮荷载：按单轴计算时，输入轴重的一半；按全车计算时，输入全车重 量的一半。 分布宽度（纵向分布宽度 a）：按单轴计算时，输入车轮的着地长度，；按全车计 算时，输入各轴车轮着地长度之和（如果相邻车轴之间算的的着地 长度有重叠部分，则分布宽度为两轴分布长度之和减去一倍的重叠 部分的长度）。考虑了比例系数后，分布宽度输入值为 1。 纵向宽度（梁段宽度）：横向框架梁的梁段长度，即该梁段在整体桥梁模型中的 长度，通常取 1m 梁段（也可按需取值）。 最多车道数：该横向框架分析模型上可能作用的最多车道数。 比例系数：车轮荷载纵向分布宽度 a 的倒数。 图 1-2