midas civil应用实例—贝雷梁模型

图1、贝雷梁（单位：mm）

贝雷梁的上下弦杆为双槽10截面，斜杆和竖杆为8号工字钢截面，长度方向销孔之间的 中心距离为3m，高度方向销孔之间的中心距离为1. 4m。贝雷梁各个节点之间用焊接连接，所 以应该用梁单元模拟弦杆、竖杆和斜杆,节点处还要考虑刚域效应。各个节段之间在上下弦杆 端头用销子连接，所以需要释放转动自由度。

建模步骤如下：

一、导入CAD.DXF文件

首先在Auto CAD中建立一个节段贝雷梁的DXF格式的线框模型，然后导人到midas Civil中。如图3所示，以贝雷梁杆件的轴线为基准建立线框模型，在Auto CAD中建立模型时注意线段的方向要统一，比如连线时按先左端点后右端点、先上端点后下端点的顺序， 这样导人midas Civil后单元局部坐标系统一，截面的方向一致，从而修改方便。模型的节点 坐标最好是整数，比如让下弦杆左端点节点坐标为坐标原点，这样便于修改模型或与后来 导人的模型衔接(DXF文件可以多次导人，也可以将其他模型合并）。在AutoCAD中线框 模型在XY平面内，导人时要让模型绕X轴旋转90°角，以符合midas Civil的习惯。注意：导入前要更改midas Civil的单位，或在导人时用缩放功能。线框模型导人midas Civil时默认为梁单元。

图2、贝雷梁模型	图3、贝雷梁的CAD线框模型（单位：mm）

具体操作：文件>导入>Auto CAD DXF文件，然后按图4操作。

二、定义刚域效果

（批注：实际工程中，为了追求进度，也可不加刚域）

如图1和2所示，腹杆(斜杆和竖杆)之间的连接有节点板，可将节点板范围内的 杆件部分定义成刚域;腹杆与上下弦杆的连接是“重叠”，将重叠部分定义成刚域。

操作方法:模型>边界条件>设定梁端部刚域。然后按图5所示的顺序操作，完成 刚域设定后，刚域部分用绿线示出。依次将各节点处定义刚域，注意J节点和J节点的 选择。

图5中选择的是单元坐标系。

图4、导入DXF模型	图5、刚域设定

三、释放梁段约束

一个节点两侧单元仅一个单元释放公用节点处的自由度即可。因为以后要通过拷贝得到 桥长方向的其他杆件，所以仅释放图6所示右侧上下短弦杆的右节点叫自由度（即绕：y 轴转动的自由度）即可。操作方法:模型>边界条件>释放梁端部约束，然后按图6操作。

图6、释放旋转自由度

四、完成整个模型

通过单元的移动/复制功能完成其他8节段贝雷梁的建模。注意，图7所示的最右侧短弦杆右节点处要加约束条件，释放此点自由度计算时会出现此点叫没有约束的警告，所以应删除此点的自由度释放。

五、定义材料

材料还可以从其他模型中导人。操作方法:主菜单>模型>材料和截面特性截面>材料， 然后按图7操作。

六、定义截面

截面也可以从其他模型中导人。操作方法:主菜单>模型>材料和截面特性截面>截面， 然后按图8操作。

也可以用图9所示的方法直接定义。

导人截面后发现有的杆件截面方向不对时，可以通过更改单元的β角来修改。

方法：选择截面方向错误的单元>右键点击视图区>单元>修改单元参数（图10、 图11)，得到浮动菜单。这个浮动菜单与树形菜单、主菜单之间很多功能一样。所以修改单元参数也可以用主菜单和树形菜单中的相关单元功能完成。

图7、复制完成整个模型	图8、材料导入
图9、截面从其它模型导入	图10、直接定义截面

七、施加边界条件

选择下弦杆的最左节点，约束其三个平动自由度和R_X与R_Y两个转动自由度；选择下弦杆的最右节点，约束其Dy、Dz平动自由度和R_X与R_Y两个转动自由度。施加边界条件后的模型 如图13所示，这里是按简支梁施加的边界条件。

八、施加荷载

假设箱梁腹板混凝土荷载直接作用在上弦杆上，略掉了模板自重及施工荷载，考虑有4排 贝雷梁承受腹板荷载。施加均布荷载在上弦杆上即可，每排贝雷梁承受的均布荷载大小为：

q=1/4×1.6m×0.5m×26kN/m³=5.2kN/m

图11、右键视图区得到的浮动菜单	图12、修改单元方向

图13、施加边界条件后的模型正视图

将次均布荷载按梁单元荷载施加。具体步骤如下：

①首先定义荷载工况。荷载>静力荷载工况。 在此定义了两个静力荷载工况，如图2-26所示。 在图2-26中，荷载类型有很多种，定义成哪种荷载 类型将影响按相关规范自动生成荷载组合的情况， 因为自动生成荷载组合的依据为静力荷载的类型， 所以当用户使用自动生成的荷载组合时，需要在此正确选择荷载工况类型。在此将浇筑的混凝土腹板自重和贝雷梁自重分别定义，将可以看到两 种荷载单独计算的结果，也可自定义荷载组合(荷载组合系数可以自己设定），然后看组合的计算结果。

②、施加钢结构自重。荷载>自重，选择荷载工况为“自重”，在Z方向填“-1”，然后按“添加”按钮。

③、施加梁单元荷载。先修改单位为kN和m，然后操作：荷载>梁单元荷载，再按图15所示顺序操作。

图13、定义静力荷载工况	图14、定义梁单元荷载

九、求解

点击分析>运行分析（快捷键F5）。

十、查看结果

查看位移：结果>结果>变形>位移等值线。如图15所示，查看的是混凝土腹板自重作用下的结构位移，单位在图15的右下角处。

查看内力：结果>结果>内力>梁单元内力。梁单元内力包括弯矩，剪力和扭矩，结果对应单元坐标系。

査看应力：结果>结果>应力>梁单元应力。因为所有杆件都是细长的，截面刚度相对较小，虽然用的是梁单元模拟，但是弯曲应力较小，各个杆件的总应力主要由轴向应力提供。 所以对由特别细长杆件组成的结构，无论节点是否焊接(往往认为钢结构的焊接节点为刚接点，而螺栓连接的节点为铰接点，确定刚接点还是铰接点主要看节点所连接的杆件在该点处有无相对转动），用桁架单元模拟往往误差也是可以接受的。

査看细部结果:结果>详细>梁单元细部分析，如图16所示。

表1给出了没有定义刚域及梁端约束与定义时结构的位移、应力对比，表中数据仅为混凝土箱梁腹板重力作用下的数值，组合应力是指“弯矩+轴力”引起的应力和，拉应力为正，压应 力为负。由表中数值可知:对由细长杆件组成的桁架结构，加刚域及释放自由度效果不明显。实际的贝雷梁整体位移还包括销子与销孔之间的缝隙引起的位移。

图15、位移等值线	图16、梁单元细部
表1、刚域与释放梁段约束对计算结果的影响

以上资料来自——《桥梁工程软件 midas civil使用指南》葛俊颖 编著