midas梁格法的讨论

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1、midas 梁格法的讨论1在用桥博进行梁格法计算时，在单元的截面信息中输入的自定义抗扭惯性矩是整个纵向构件单元截面的抗扭惯性矩，还是如【桥梁上部构造性能】中所提，不包括腹板在内的仅由顶、底板构成的抗扭惯性矩？hinricih我曾经对同一座简支弯桥分别用桥博单梁、梁格和MIDAS单梁、梁格建模计算进行比较分 析。结果表明：1, 仅考虑恒载的情况；对于梁格法，无论是桥博还是MIDAS，内力而言，四种模型计算结 果弯矩结果一致（我所说的一致指误差在5%以内），程序无法提供 腹板剪力流产生的扭 矩，在手动计算并组合后，两种程序梁格法计算的扭矩结果一致，且均较单梁计算的扭矩略 偏大，约10%左右（这应该

2、是由于刚度模拟误差产 生的），由此可以得出汉勃利对于梁格 法力学理论的阐述是正确的，因此，对于梁格法，我个人的观点，其可以考虑弯扭耦合而得 出较精确的弯矩并指导整体受力配 筋是没有疑问的，问题在于，梁格法扭矩需修正的适用 性，我们可以通过手动计入两侧腹板剪力流产生的扭矩来得到较为正确的扭矩并无异议，但 对于很多情况这并 不利于直接指导我们设计，比如我们需要观察扭矩包络图来判断弯桥偏 心的设置时，会发现我们直接用单梁模型可以更为节省时间和精力（至少无需你去修正组合） 而得到可以直接应用的数据，单梁的缺陷在于不能正确考虑各片梁实际受力的差异，但这并 不影响整体的设计，比如偏心的设计，整体抗扭性能的

3、评估，而在细节上 的处理，我们需 要用梁格法的计算去确保安全。2关于活载的情况，梁格法而言，出于分析对比，我也用桥博和MIDAS分别计算了活载下 的关键截面扭矩对比，在这里就不说弯矩了，因为结果比较吻合（8%的差别）。MIDAS 自定义车道比较方便，可以同时考虑多种工况，这比桥博方便许多，但需要注意的是，对于 同一工况，如果你用不同的梁来做偏心实现 的话，产生的内力差别很大，且用哪片梁直接 导致这片梁内力变大，我用的是V6.71,不知道MIDAS2006是否没有这样的问题，为了解 决这一问题，我在活载偏载于哪片梁时，采取该片梁去定义车道偏心，结果表明，两种程序 计算结果比较吻合。在 用单梁模型

4、计算时，两种程序计算结果完全一致，同上面恒载的情 况，单梁结果要比梁格小，这也是因为刚度的模拟误差产生的。综上所述，两点结论：1，在做整体设计时（比如设置预偏心），个人感觉用单梁模型可以 较为真实反应结果的整体受力性能，梁格法可以作为一个对比验证， 且其结果一般要大于 单梁的计算结果。2，对于弯扭耦合突出的结构物，梁格法的计算是必须的，而且可以较为 精确的反映出结构比如箱梁各片腹板的受力差异，以 保证结构的安全的配筋，单梁的计算 结果在此时可以作为一个对比验证，我的计算结果表示了在各参数输入正确的情况下，单梁 与梁格的总弯矩值是完全一致（我的 结果对比误差不到 1%）。最后感谢 wangyin

5、gen 兄弟配合我完成了模型的计算分析对比，与大家交流，希望大家都能 提出自己宝贵的意见看法！bridgedlut （井中蛙）hinricih 的总结非常不错，我曾经提到过，对于等宽的窄弯桥，我认为没必要用梁格法进行 计算，用空间梁单元计算足够了，只要模型正确，计算结果是完 全能够符合工程要求的， 并且在承载能力计算和配束的时候会非常方便，并且结果一目了然。对于变宽的或者斜度很 大的特殊桥梁，进行梁格法计算是很有必要的， 但是这其中辉涉及很多问题，在计算的过 程中要综合考虑,否则计算结果没有参考价值。对于hinricih的总结有以下几点补充和修正， 希望对大家有所帮 助： 一，对于扭矩的结果，

6、由于梁格法计算时将结构的抗扭分成了两部分来计算，即顶底板得抗 扭赋予纵向梁格，而腹板对整体结构的抗扭贡献是由腹板的抗剪来体现的 （腹板之间有间 距，当两块腹板的剪力方向相反时，就构成了扭矩），所以在这里整体结构的抗扭和纵梁截 面的抗剪就产生了混合叠加，而规范里面的承载能力计算 结果是按整个截面来验算的，事 实上对于抗扭由于闭合截面和非闭合截面有很大的区别，不能简单地对截面进行拆分或者叠 加，因此对于抗扭配筋，应该用单梁的计 算结果来进行承载能力计算配筋。而梁格的作用 是计算体现了弯矩在各个腹板位置的不均匀性，因此对于较宽的弯斜梁应该按照梁格计算的 结果对各纵梁进行纵向抗 弯的承载能力计算和配筋

7、。二，对于活载的布置，假如用单梁计算，不管车道如何布置，如何进行偏载计算，对其正应 力是没有影响的，因为对于单梁来说偏载的结果只是对扭矩有影响，也就 是对截面的扭转 剪应力有影响，对于弯矩在各腹板位置的分布不均无法体现。偏载系数的定义表明，这个系 数指的是弯矩影响增大系数，目的是体现弯矩在各腹板位 置不均造成的内力和正应力的分 布不均。因此在用空间梁单元计算的时候察看不同的结果要用不同的荷载组合，这样结果才 准确，察看扭转剪应力和扭矩最大的时 候，要按偏载最不利工况不加偏载系数的组合，而 察看正应力和弯矩结果的时候应该按照活载乘以偏载系数的组合。这一点是大家通常会忽略 的。对于梁格法，这个 问

8、题就更为复杂一些，应该设立多种车道工况，也就是说，对每一 根纵梁进行最不利布载，也就是在规范规定的范围内将活载尽量集中的布置在某一根纵梁的 位置， 几根纵梁（对于箱梁就是几个腹板）需要几个车道组合，然后将这几种工况进行包 络，形成一个组合，然后跟其他结果进行组合。这样就能得到每一个位置的最不利 结果。 三，对于 hinricih 的结论 2 值得商榷，弯扭耦合突出的结构其实就是平面弯曲半径小的结构 物，弯扭耦合突出倒不一定都要用梁格，例如弯曲半径很小的等 宽窄梁桥，用单梁计算是 完全可以的，也是非常方便的，另外对于弯扭耦合这个问题值得提提，通常咱们都知道，弯 梁桥在恒载作用下就存在扭矩，很多人

9、把内外侧 腹板弧长不等造成的恒载不均而引起的扭 矩非常看重，希望软件能够自动计算着一部分影响，除非单元是非常规单元，是那种扇形梁 单元，否则单元分的再细也是无 法体现这一部分影响的，事实上，在恒载引起的扭矩中， 这部分引起的扭矩往往在总的扭矩中是占很小的一部分的，特别是平面弯曲半径很小的结构 几乎可以忽略 不计，因为由于弯扭耦合造成的扭矩占了其中的绝大部分。对于弯梁和梁格的计算有很多讨论了，希望大家以后遇到问题多用一下论坛的搜索功能，多 思考。一口气敲了这么多字，这些都是我在计算和思考过程中的到的一些结果，没有专门整 理，难免有语句不通顺的地方，请大家指正吧。2. 最近做过一个曲线梁桥的分析，

10、有以下想法，和盘托出，欢迎补充、期盼指点：记得桥梁工程GM法计算荷载横向分布系数的时候，提到了一种划分宽桥和窄桥的方法， 可以借鉴，一般跨度与宽度之比小于2，认为是宽桥，宜用梁格法计算。对于曲线梁桥，与圆心角有关系，桥梁工程上也有提到，大于30 度，宜用梁格法计算。 另外，个人观点，单梁法模拟曲线梁桥，宜建立包含前后各一联的共三联上下部联合作用模 型，仅提取中间那一联的结果，这样才能够正确地得出以下结果：判断过 渡墩支座是否脱 空、主梁扭矩、下部结构墩身横向弯矩。因为主梁沿长扭矩分布、支座反力的不均匀分布 各墩身的横向弯矩分配是由各墩下部结构的横向抗弯刚度 决定，且与相邻联有关系。梁格法提供的

11、下列结果是正确的：1、支座反力的不均匀分布及判断支座是否脱空、2、纵横向梁格面内弯矩、3、面内剪力、4、各梁格正应力平均值、5、面内剪应力。梁格法给出的以下结果是错误的：1、各梁格的扭矩，应该同时考虑各梁格的剪力差，手动计算全截面的扭矩，并按全截面的 扭矩做抗扭验算。（详见桥梁空间结构分析方法戴公连、李德建）2、面外弯矩，面外弯矩会引起正应力沿横向的不均匀，所以这种横向不均匀的正应力结果 是错误的，正应力只能查看正应力的平均值。3、面外剪力，面外剪力引起的剪应力4、主应力；由于截面各点的正应力不准确、面外剪应力（包括剪力引起和扭矩引起）不准 确，所以梁格提供的主应力不准确。对于异型梁桥、宽梁桥

12、、曲线梁桥，不管用单梁法、梁格法、或者实体分析法，都不能一次 简单地得出我们需要的所有结果，设计中，把握存在哪些无法预料和难以计算清楚的问题， 然后偏安全地多配点普通钢筋。以下几点在下认为应该特别注意：1、如果未设置拉力支座，在各种荷载组合下，支座绝对不能出现负反力（脱空），否则整个 结构的其他内力均是错误的，对结构所做的验算也是徒劳！所以各支座反力的真实有效性， 是曲线梁桥分析首先要正确把握的问题。2、尽量用双柱墩。虽然以前我们做过很多设置偏心的独柱墩曲线梁桥，考虑到现行超重车 太多且超重重量非常离谱，总觉得独柱墩很玄。另外，如果要考虑抗震，在相同轴压比条件 下，独柱墩比双柱墩的刚度大，自振

13、周期小，地震效应大，抗震分析难以通过。3、各墩的横向抗弯刚度应该均匀。墩的横向抗弯刚度均匀，则主梁的扭矩均匀、各墩的横 向弯矩均匀、各墩顶的支座反力不均匀程度均匀、横桥向（径向）地震作用下各墩横向弯矩均 匀。4、仅调整支座间距不能使整个结构体系的受力性能达到最好，应该以保证 1）“基本组合、长短期组合、标准值组合下，支座预留的压力储备不小于墩顶轴力的 10%”和 2）“各墩的横向 抗弯刚度均匀”，在这两个前提下，各墩的支座间距和横向抗弯刚度联合调整，以达到整个 结构体系受力性能较好。5、小半径曲线梁桥（假设Rv60m以内），宜用跨度和联长均较小（60m）的普通钢筋混凝土连续梁桥，小半径曲线梁桥

14、以下几个方面的横向效应比较大：（1）、预应力径向力对截面扭心产生的扭矩非常大（特别注意：在midas中，计算的钢束二 次产生的主梁扭矩是对截面形心的，midas未考虑形心和扭心的不重合，考虑到一般直腹 板或者斜腹板箱梁，扭心均在形心下方，midas的这部分的扭矩结果是偏大的，可以自己算 出形心和扭心的差别，然后在主梁上施加 一个反向的扭矩，或者偏安全不考虑。），这是 本人推荐采用普通钢筋砼的原因。（2）、离心力分为两个效应： 1）离心力对截面扭心产生扭矩（因为一般扭心在形心下方，所 以应考虑扭心和形心的差别。横向风荷载也应该考虑扭心和形心的差别，否则扭矩计算结果 偏小，不安全。）；2）离心力对

15、结构产生水平横向力。（3）、横向风荷载也和离心力一样分为两个效应，注意风荷载大于25m/s时，不能和汽车荷 载（移动荷载、制动力、离心力）等组合，所以我们应该分别做以 下两次分析： 1）汽车荷载 与25m/s的横向风荷载组合。2）不考虑汽车荷载，加入横向风荷载设计值（如果设计风荷载 大于25m/s）。如果墩很高时，还应该考虑纵向风荷载。（4）、结构自重（包括一期和二期）、移动荷载、梯度温度等引起的弯扭耦合效应大。（5）、其他问题：腹板横向防崩、斜腹板箱梁预应力弯起段的主梁预应力横向张力等。最后提出一个问题请教各位，如果有一座窄的曲线梁，预应力作用下，其主梁的横桥向弯矩 应该较大，这样是否需要在

16、内侧腹板加配普通钢筋？在下没有见到过这方面的文章。以上是最近做几座曲线桥分析时，学习理论的一些体会，欢迎补充，欢迎拍砖！3. 在建立桥梁结构的计算模型时，会遇到各种类型支座，不知道各位都是怎么模拟的?是不 是用弹性连接进行模拟？同时支座也有一定的高度，具体应该怎么考虑？请教各位大侠给予回复book30:具体的我是这样做的，大家参考一下： 板式橡胶支座刚度采用三维弹性连接器来模拟计算：单元局部坐标系x轴方向刚度（该桥为支座竖向刚度计算）：SDx = EA/l单元局部坐标系y、z轴方向刚度（该桥为支座横、纵刚度计算）：SDy = SDz = GA/l单元局部坐标系 x 轴方向转动刚度（该桥为支座平

17、面内转动刚度计算）：SRx = GIp/l单元局部坐标系 y 轴方向转动刚度（该桥为支座横向转动刚度计算）：SRy = GIy/l单元局部坐标系 z 轴方向转动刚度（该桥为支座纵向转动刚度计算）：SRz = GIz/l式中：EG为板式橡胶支座抗压、抗剪弹模；A为支座承压面积；Iy,Iz为支座承压面对局部 坐标轴y、z的搞弯惯性矩；Ip为支座搞扭惯性矩；1为支座净高。固定盆式支座以较大的刚度约束板体的位移而放松对转动的约束，故模拟在墩顶设置一个横纵、竖三维抗压、抗剪的大值，各方向抗弯的小值，即SDx二SDy二SDz=+8，而SRx=SRy=SRz=O 的弹性连接。bridged1ut （井中蛙）

18、人觉得如果按楼上所说的用弹性连接器来模拟板式橡胶支座的话存在一定问题，就是无法判 断支座是否出现局部脱空，因为支座不但会出现整体脱空还会出现局部脱空，判断是否局部 脱空就需要从支座角点是否出现拉应力来判断，但是弹性连接是无法观察角点应力的。另外，逐项输入弹性连接的刚度不但麻烦而且还容易出错，假如按楼上所说的1 为支座 净高的话，模拟是错误的，应该是支座中橡胶层的总厚度，如果 了解板式橡胶支座的原理 就会知道，钢板的厚度对弹模是没有影响的，钢板只起限位作用，因此不能把钢板也作为受 力结构的一部分。4. 最近分析一 23m的预应力空心板，采用纵梁加虚拟横梁的方法，截面采用civil 2006的PS

19、C 数值型截面，可以显示真实截面形状。分析时横梁采用二型截面，释放横梁之间的弯距 约束。具体的约束见模型：遇到的问题：1.采用模型中的约束，计算第二阶段的支座反力，有些是正的，有些是负的，不合理，但不 知道问题出在那里？ 2.修改模型中的越束，即将释放梁端部的约束的数值逐渐的修改变化，一直变为1，可以看 出支座反力趋向合理，但 不知原因所在？实际上我也见过有人完全释放约束的，但不知道 我的模型为什么会有这个问题？3如果修改模型中的支座越束，将每个支座的RX全部约束，结果同2的修改，应该比较符 合实际，但实际上不知道要不要约束这个RX?请诸位帮忙看看我得模型，多谢！模型为2006 文件。mani

20、fold:对铰接空心板，我自己做过详细的比较，发现其内力包括反力的横向分布受横向刚度的影响 很大，内力数值对横梁的刚度以及边界条件的变化十分敏感，在计算中很难找到确定性的建 立模型的方法。所以最可靠的办法就是用传统的办法计算其横向系数，然后进行单梁计算，空间梁格模型我 还从来没见过谁曾经成功模拟过，所以就铰接空心板来说，空间梁格模型 是一种代价大而 不可靠的方法。其根本原因，我认为铰接空心板的线铰且只传剪力的力学机理，属于力法范 畴，根本不是以位移法为基础的目前狭义上的有限元法能 解决的。当然空间模型可能带来的一个好处是下部，比如盖梁计算的方便，能建立统一模型的话，会 让盖梁设计更加经济lin

21、quanzh:多谢老兄的提醒，下面将江安老师的回复附上，大家可以讨论： 在您的模型是空心板梁，中间是绞接，这样模拟绞接是对的。但是，在安装了横梁后，我们可以看到，中间任何一根梁上面，实际上在Rx方向转动是自由的，从模型上*$shy 讲，是约束不够；实际情况是这样的：一般端头设置二个支座，每个支座都能提供DZ,实 际效果就是相当于能提供Rx。而如果用的是橡胶支座，只要有一定的宽度，也$shy是能 实际上提供Rx的约束的，所以，我认为，这个Rx应该要设置的。我原来的模型是T梁，中间用湿接缝连接，所以，用的是刚性连接。刚性的横梁连接二根 纵梁后，就能提供Rx方向的约束，所以，约不约束，效果差不多。感谢您的提醒，在这里，我们又可以在Rx约束方面注意到：空心板梁及T梁的梁格在建 立模型中要考虑Rx,其中空心板梁一定要考虑，而T梁则可以不考虑。