桥梁工程MidasCivil常见问题解答第05章荷载

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1、第五章“荷载”中的常见问题25.1为什么自重要定义为施工阶段荷载？25.2“支座沉降组”与“支座强制位移”的区别？25.3如何定义沿梁全长布置的梯形荷载？35.4如何对弯梁定义径向荷载？45.5如何定义侧向水压力荷载？55.6如何定义作用在实体表面任意位置的平面荷载？65.7如何按照04公路规范定义温度梯度荷载？75.8定义“钢束布置形状”时，直线、曲线、单元的区别？85.9如何考虑预应力结构管道注浆？85.10为什么预应力钢束采用“2-D输入”与“3-D输入”的计算结果有差别？95.11“几何刚度初始荷载”与“初始单元内力”的区别？105.12定义索单元时输入的初拉力与预应力荷载里的初拉力的

2、区别？115.13为什么定义“反应谱荷载工况”时输入的周期折减系数对自振周期计算结果没有影响？115.14定义“反应谱函数”时，最大值的含义？115.15为什么定义“节点动力荷载”时找不到已定义的时程函数？125.16如何考虑移动荷载横向分布系数？135.17为什么按照04公路规范自定义人群荷载时，分布宽度不起作用？145.18定义车道时，“桥梁跨度”的含义？155.19如何定义曲线车道？155.20定义“移动荷载工况”时，单独与组合的区别？155.21定义移动荷载子荷载工况时，“系数”的含义？165.22为什么定义车道面时，提示“车道面数据错误”？165.23“结构组激活材龄”与“时间荷载”

3、的区别？175.24施工阶段定义时，边界组激活选择“变形前”与“变形后”的区别？175.25定义施工阶段联合截面时，截面位置参数“Cz”和“Cy”的含义？17已打印第五章 “荷载”中的常见问题5.1 为什么自重要定义为施工阶段荷载？具体问题一次落架桥梁，没有施工阶段划分，自重还需定义为施工阶段荷载吗？施工阶段荷载和其他荷载类型有什么区别？相关命令荷载静力荷载工况.问题解答如果不进行施工阶段分析，那么自重的荷载类型应选择“恒荷载”。如果进行施工阶段分析，且自重是在施工阶段激活参与作用的，那么其荷载类型建议选择“施工阶段荷载”。相关知识如果进行施工阶段分析，且自重是在施工阶段激活参与作用，但自重荷

4、载工况的类型没有选择为“施工阶段荷载”或“施工荷载”，那么在进行荷载组合时，不能使用程序自动生成荷载组合，否则自重效应会被重复组合。施工阶段荷载与其它荷载类型的区别：“施工阶段荷载”和“施工荷载”仅在施工阶段作用，不在成桥阶段作用，而其他荷载类型既可以在施工阶段作用也可以在成桥阶段作用。以自重为例，如果自重的荷载类型定义为“恒荷载”，且自重荷载工况在施工阶段被激活，那么在施工分析中，自重在施工阶段的作用累计在“恒荷载（CS）”中；在POSTCS阶段（即成桥阶段），自重仍作为“恒荷载”作用在成桥模型上，其效应为“自重（ST）”。但是自重的真实效应应该是考虑施工阶段的累加效应，即“恒荷载（CS）”

5、，而不是“自重（ST）”。此时如果采用程序自动生成的荷载组合，那么“（CS）恒荷载”和“（ST）自重”作为两个并列的荷载工况参与荷载组合，导致自重效应被重复考虑。5.2 “支座沉降组”与“支座强制位移”的区别？具体问题两者都是模拟支座沉降的，具体有什么区别呢？使用时有哪些注意事项呢？相关命令荷载支座强制位移.，荷载支座沉降分析数据问题解答相同点：(1) 两者都可用于模拟支座沉降，且在沉降的方向上自动施加相应方向的节点约束。(2) 沉降方向指的是支座节点的局部坐标z的正向。 不同点:(1) 当不确定哪个或哪几个支座发生沉降的情况下，使用支座沉降，在已知某个或某几个支座发生的变形的情况下，使用节点

6、强制位移。(2) 支座沉降分析只能用于成桥阶段分析，节点强制位移既可以用于成桥阶段分析，也可以用于施工阶段分析；但节点强制位移用于施工阶段分析时，只能激活，不能钝化。(3) 支座沉降分析只针对节点的局部坐标z向，而节点强制位移可定义节点的6个自由度方向的变形。使用注意事项：无论是节点强制位移还是支座沉降组分析所针对的都是支座位置的节点进行分析，因此定义节点强制位移或支座沉降组时选择的不是支座位置节点，就会在定义了节点强制位移或支座沉降组的位置处出现反力。5.3 如何定义沿梁全长布置的梯形荷载？具体问题如题对于变宽梁桥，其铺装荷载不是均布荷载，沿梁长方向呈梯形，如何定义梯形荷载？相关命令荷载连续

7、梁单元荷载.问题解答定义沿一组单元变化规律相同的荷载，需使用“连续梁单元荷载”定义。对于如题所示的梯形荷载如果使用“梁单元荷载”定义，则会出现如下图4.3.1所示的情形，采用“连续梁单元荷载”定义其荷载显示形式如下图4.3.2所示。图4.3.1 梁单元荷载定义梯形荷载图4.3.2 连续梁单元荷载定义梯形荷载相关知识MIDAS中有两种梁单元荷载定义方法，这两种梁单元荷载定义方法在定义均布荷载时没有区别，但在定义三角形荷载或梯形荷载时有明显区别。梁单元荷载适用于单个梁单元，连续梁单元荷载适用于一组单元。相关问题问题4.4。5.4 如何对弯梁定义径向荷载？具体问题曲线梁桥，在承受径向荷载时，如何定义

8、梁单元径向荷载？相关命令荷载梁单元荷载.荷载连续梁单元荷载.问题解答定义梁单元荷载时，荷载作用方向有整体坐标系方向和单元局部坐标系方向两种选择，例如对于曲梁定义径向荷载时须选择单元局部坐标系y向，如下图所示： 图4.4.1 梁单元荷载 图4.4.2 曲梁径向荷载显示相关知识梁单元荷载不仅可以定义线性荷载和线性弯矩，还可以定义节点荷载和节点弯矩。荷载定义方向可以选择按整体坐标系加载，也可以选择按单元局部坐标系加载。 图4.4.3 梁单元荷载类型 图4.4.4 梁单元荷载加载方向相关问题问题4.3。5.5 如何定义侧向水压力荷载？具体问题如何定义作用侧墙上的水压力荷载？相关命令荷载流体压力荷载.问

9、题解答可以对板单元或实体单元定义流体压力荷载，定义流体压力荷载时有两个参数要注意，一是参考高度，一是荷载作用方向。参考高度是开始考虑有流体压力的位置，对于水压力而言，可以理解为水平面位置；荷载作用方向可以选择单元的法向或任一整体坐标系方向作用，要根据实际情况取方便的一种参考方式来定义荷载作用方向。 图4.5.1 流体压力荷载对话框 图4.5.2 流体压力荷载图示相关知识如果将流体容重改为土容重，流体压力荷载就可以用来模拟侧向土压力荷载了。如果是均布的压力荷载，也可以使用“荷载压力荷载”来模拟。5.6 如何定义作用在实体表面任意位置的平面荷载？具体问题对于检测项目来说，荷载的大小是确定的，但布置

10、位置是任意选定的，如何定义这样的荷载呢？相关命令荷载定义平面荷载类型.荷载分配平面荷载.问题解答对于确定的荷载形式，如空间车辆荷载城-B，其荷载作用图示如图4.6.1所示，如果将此定义为平面荷载，定义方式如图4.6.2所示。图4.6.1 城-B荷载图示 图4.6.2 用平面荷载模拟城-B荷载 图4.6.3 分配平面荷载相关知识在平面荷载类型中，不仅可以定义平面分布的集中荷载，还可以定义在平面分布的线性荷载、面荷载。5.7 如何按照04公路规范定义温度梯度荷载？具体问题JTG D60中对温度梯度荷载做了修改，温度梯度的表现形式为三折线形式，这样的温度梯度荷载在MIDAS中如何模拟？相关命令荷载温

11、度荷载梁截面温度.问题解答针对JTG04规范关于温度梯度表示方法的改变，在MIDAS内新增一项温度梯度荷载的输入方法，即“梁截面温度”。如图4.7.1所示。在“梁截面温度”中可以定义沿梁高方向或梁宽度方向的温度变化。将三折线温度梯度分为三段或多段线性温度荷载输入，每段线性温度需要输入的参数包括B、H1、T1、H2、T2，每输入一段温度梯度后添加一次，再继续输入下一段温度梯度，直到将所有温度梯度段输入完毕，选择该温度梯度作用的梁单元，适用即可。温度荷载中有系统温度、节点温度、单元温度、温度梯度荷载和梁截面温度荷载，分别意义如下:前三个是对模型整体温度的定义，其中系统温度是定义的模型全部单元和节点

12、的温度，如果某些单元或节点的温度不一样，可通过节点温度和单元温度来定义；后两者，是针对同一截面顶面和底面的温度差的定义，当为线性变化时，采用温度梯度荷载定义，若为非线性时，采用梁截面温度荷载定义。5.8 定义“钢束布置形状”时，直线、曲线、单元的区别？具体问题输入预应力钢束形状时，钢束形状选项：直线、曲线、单元有什么区别？对钢束控制点坐标的插入点是否有影响？相关命令荷载预应力荷载钢束布置形状.问题解答钢束形状分为三种类型，目的是为了更方便的输入不同类型的钢束形状。直线和曲线是指桥梁的形状，曲线桥布置预应力钢束时选择曲线类型比较方便。选择单元类型时表示钢束形状沿着单元布置，且此时布置在单元内外侧

13、的钢束的长度会相同，在钢束长度和重量上产生一些误差。选择“曲线”时没有这样的问题，但仅适用于桥梁形状为圆曲线的桥梁布置预应力钢束。对于缓和曲线因为曲线半径和圆心都在变，所以提供了“单元”这种近似的输入方法。5.9 如何考虑预应力结构管道注浆？具体问题在对后张法预应力结构进行施工阶段分析时，如何模拟管道注浆？相关命令荷载预应力荷载钢束预应力荷载.问题解答在定义“钢束预应力荷载”时，输入张拉荷载后，通过指定管道注浆的时间，如图4.10.1所示。图4.10.1 管道注浆模拟相关知识在后张法预应力结构的施工阶段模拟时，在孔道灌浆前，程序是按扣除孔道面积后的净截面进行计算；灌浆后，按照考虑预应力钢筋的换

14、算截面特性进行计算。如果在“施工阶段分析控制”选项中选择截面特性为常量时如图4.10.2，则程序是按照全截面特性进行计算。图4.10.2 截面特性值计算方法选择5.10 为什么预应力钢束采用“2-D输入”与“3-D输入”的计算结果有差别？具体问题当分别采用2-D和3-D两种方法输入钢束，发现预应力效应不一样，有些截面相差有点大，我想确定一下是程序处理二者的方式不一样，还是钢束坐标有问题？相关命令荷载预应力荷载钢束预应力荷载.问题解答因为模型采用的是平面分析，相关知识2-D输入和3-D只是预应力钢束形状的两种输入方法，2-D输入法相比3-D输入法更为详细，可分别考虑平弯和竖弯不同半径的情况；而3

15、-D的输入方法中输入的弯曲半径是钢束的空间半径。当钢束布置形状较复杂时建议使用2-D输入法。5.11 “几何刚度初始荷载”与“初始单元内力”的区别？具体问题如题！相关命令荷载初始荷载大位移几何刚度初始荷载.荷载初始荷载小位移初始单元内力.问题解答“几何刚度初始荷载”用于非线性分析，“初始单元内力”用于一般静力分析；二者的共同点是对结构刚度进行修正。相关知识MIDAS中有几种初始荷载的定义方式，各自特点如下所述：几何刚度初始荷载：描述当前荷载作用之前的结构的初始状态。输入几何刚度初始荷载进行非线性分析时，不需定义相应的荷载工况，程序会自动在内部考虑相应荷载和内力，使其达到平衡，因此此时位移为0。

16、如果用户又定义了荷载工况，则荷载相当于双重考虑，此时不仅会发生位移，而且内力也会增加1倍左右。对于几何刚度初始荷载的几点附加说明如下：(1) 静力线性分析：不起作用。因此如果使用索单元建模，且没有初始单元内力数据的话，分析时会发生奇异； (2) 静力非线性分析：根据几何刚度初始荷载考虑结构的初始状态。根据不同荷载工况，几何刚度会发生变化。另外，不同荷载工况作用效应的算术迭加不成立；(3) 施工阶段非线性分析（独立模型，不考虑平衡内力）：大位移分析，即几何刚度根据不同施工阶段荷载的作用发生变化，且考虑索单元节点坐标变化引起的影响（索单元）；(4) 施工阶段非线性分析（独立模型，考虑平衡内力）：几

17、何刚度初始荷载不起作用，“初始荷载/平衡内力”发生作用；(5) 施工阶段非线性分析（独立模型，考虑平衡内力，但未输入平衡内力，输入了几何刚度初始荷载）：几何刚度初始荷载不起作用，对施加的荷载工况进行静力非线性分析。下个阶段中也一样，但前一阶段的荷载和本阶段的荷载相当于一同作用并对之进行分析；(6) 移动荷载分析：程序会自动将索单元转换为等效桁架单元进行线性分析，其几何刚度将利用 “小位移/初始单元内力”来确定。大位移/平衡单元节点内力：该功能只适用于施工阶段分析中选择非线性分析的独立模型，并且勾选了“包含平衡单元节点内力”选项时的情形。与几何刚度初始荷载不同的是平衡单元节点内力的方式可以考虑加

18、劲梁的内力。对于地锚式悬索桥，加劲梁的内力很小，所以两种方式都适用。但对于自锚式悬索桥，加劲梁的内力很重要，因此不宜使用几何刚度初始荷载的方式。小位移/初始单元内力：只适用于线性分析或动力分析，其作用与几何刚度初始荷载相同。即通过形成几何刚度来影响结构的总体刚度，但其刚度并不随作用荷载的变化而变化。小位移/初始荷载控制数据：进行线性分析时，将输入的初始单元内力添加给指定的荷载工况。如果不添加，则在分析时只考虑初始单元内力引起的几何刚度，在相应荷载工况的内力结果中，不包含初始单元内力。5.12 定义索单元时输入的初拉力与预应力荷载里的初拉力的区别？具体问题在定义索单元和定义预应力荷载里都可以输入

19、索初拉力，请问两者有什么区别？相关命令荷载预应力荷载初拉力荷载.模型单元建立索单元问题解答索单元定义时输入的初拉力对索单元进行非线性分析时的等效刚度有影响，而预应力荷载里定义的初拉力仅作为一种拉力荷载作用在结构上。相关知识相关问题问题4.12。5.13 为什么定义“反应谱荷载工况”时输入的周期折减系数对自振周期计算结果没有影响？具体问题在反映谱分析中输入了周期折减系数，但结果周期却没有变化？相关命令荷载反映谱分析数据反映谱函数荷载反映谱分析数据反映谱荷载工况问题解答程序中得周期折减系数是为了考虑非结构构件的刚度贡献以及阻尼等的影响而设置的，仅仅是对反映谱函数得一个折减或者提高，与结构固有周期并

20、没有关系，结构固有周期是结构自身的特性，只与自身的刚度、质量以及约束方式等因素有关。相关知识同样对定义反映谱函数时的放大系数、重要性影响系数，改变值大小时，只是反映谱函数有所改变，结构的固有周期不会有变化。5.14 定义“反应谱函数”时，最大值的含义？具体问题在定义反应谱函数中，放大值中的“最大值”是什么意思？起什么作用?相关命令荷载反映谱分析数据反映谱函数问题解答是放大系数的另一种定义方法。相关知识按照最大值的方式来规定最大加速度的放大系数，其他加速度的放大系数采用和最大加速度同样的放大系数来处理。如导入的反应谱函数中最大加速度为0.045g，此时定义最大值为0.5g，那么分析时采用的各周期

21、的加速度为a（0.5/0.045）。5.15 为什么定义“节点动力荷载”时找不到已定义的时程函数？具体问题定义了时程函数，在定义节点动力荷载时，选择时程函数的下拉菜单内为空，因此无法定义节点动力荷载，为什么？相关命令荷载时程分析数据时程荷载函数荷载时程分析数据节点动力荷载问题解答用于节点动力荷载的时程函数必须是力或弯矩的表现形式，不能是加速度的表现形式。将时程函数中加速度的表示方法转换为力的表示方法即可。相关知识节点动力荷载是一种荷载类型，所以必须要表现为力的形式，而时程函数是动力函数，可以通过加速度、速度、力等形式体现。5.16 如何考虑移动荷载横向分布系数？具体问题进行相关命令问题解答相关

22、知识相关问题5.17 为什么按照04公路规范自定义人群荷载时，分布宽度不起作用？具体问题板单元建立的模型，人群荷载按照新规范形式采用自定义，但改变分布宽度对计算结果无影响。如图4.18.1所示。相关命令荷载移动荷载分析数据车道面.问题解答对于板单元，自定义人群荷载的分布宽度对计算无影响，程序按照车道面定义中的车道面宽度计算荷载大小。相关知识对于梁单元的车道分析，自定义人群荷载时的分布宽度是有意义的，程序按照此宽度将人群面分布荷载转化为线性分布荷载，因此在自定义人群荷载中，分布宽度对结果是有影响的。而在板单元中，程序直接采用自定义人群荷载的面荷载集度加载在车道面宽度范围内，因此荷载大小与分布宽度

23、无关，而与车道面宽度有关。相关问题问题4.23。5.18 定义车道时，“桥梁跨度”的含义？具体问题移动荷载定义车道时，所选单元需输入跨度，该跨度是指单元杆件长度还是支座间距，因为输入任意数值对结果无影响。相关命令荷载移动荷载分析数据车道.问题解答定义车道时输入的桥梁跨度队移动荷载的选取及冲击系数会可能产生影响。当选择的移动荷载大小与桥梁跨度有关时，如城市桥梁车辆荷载，程序内部计算荷载大小时所参考的桥梁跨度就是车道定义中的跨度信息；冲击系数计算当选择按照车道单元跨度计算时，也将按照车道定义中输入的桥梁跨度计算冲击作用。5.19 如何定义曲线车道？具体问题人行道上设有弧形的观景平台，人行道以及观景

24、平台板单元模拟，如何定义平台处的弧形车道面？相关命令荷载移动荷载分析数据车道.问题解答首先确定车道中心线位置，然后选择定义车道时按照选择单元的方式来定义，对每个相关单元指定偏心。因为车道定义时其相关单元是以表格的形式表现，因此可以将车道单元按规律编号，然后在excel表里指定相关单元和偏心距离，再将制作好的车道单元表格copy到civil的车道定义的表格中。5.20 定义“移动荷载工况”时，单独与组合的区别？具体问题移动荷载工况定义时，“组合”与“单独”的区别？相关命令荷载移动荷载分析数据移动荷载工况.问题解答单独适用于多个子荷载工况不能组合时选择，如同时进行汽车荷载和挂车荷载分析时。输出各子

25、荷载工况单独作用比较后的最不利包络结果。组合在一个移动荷载工况中，对多种类型的移动荷载组合时选择，如汽车荷载和人群荷载、汽车荷载和列车荷载等。输出各子荷载工况单独作用的组合结果。相关问题问题4.22。5.21 定义移动荷载子荷载工况时，“系数”的含义？具体问题在移动荷载工况定义中，子荷载工况定义时有系数一项要输入，请问这个系数是冲击系数吗？这个系数的大小如何来确定呢？相关命令荷载移动荷载分析数据移动荷载工况.问题解答这个系数不是冲击系数，冲击系数程序需要在移动荷载分析控制选项中定义。 在移动荷载工况中的系数作用包含以下两项内容：(1) 可输入纵向折减系数：因为目前版本程序不能根据跨度自动进行纵

26、向活荷载折减，所以对跨度较大的桥梁需要纵向折减时，可在此输入。一般按1.0即可；(2) 可输入横向分布系数：当用户不是按空间布置车道，按目前习惯用横向分布系数方法时，可在此输入由其他计算方法得到的横向分布系数；(3) 当既考虑纵向折减系数又考虑横向分布系数时，输入“纵向折减系数X横向分布系数”之积即可。相关问题问题4.17。5.22 为什么定义车道面时，提示“车道面数据错误”？具体问题系杆拱桥移动荷载分析，用板单元模拟桥面，在输入车道面9（对称2）时，提示“错误 在影响面（对称2）数据中发生错误”，这个车道面和其他的车道面定义方法是一样的，惟独这个车道面定义出错，为什么？相关命令荷载移动荷载分

27、析数据车道面.问题解答车道面在车道面宽度方向上必须跨越至少两个板单元，当车道面在宽度范围内位于一个板单元上时，程序无法计算。相关知识当车道面在宽度方向上位于一个板单元内时尽量将此板单元在宽度方向上再细分。实际情况中板单元过宽对分析结果来说也是不精确的。5.23 “结构组激活材龄”与“时间荷载”的区别？具体问题在斜拉桥分析模型中，下塔柱浇筑时间较早，浇筑完成后约80天，开始浇筑主梁，此时应该对下塔柱定义80天材龄还是定义时间荷载80天？相关命令荷载施工阶段分析数据定义施工阶段.问题解答材龄和时间荷载都是模拟混凝土收缩徐变特性的一种方法。材龄的定义方法是根据定义的材龄程序根据已经定义的收缩徐变函数

28、来计算混凝土的收缩徐变特性；而时间荷载是将混凝土的收缩徐变特性等效为一种荷载形式直接施加在结构上。因此对于该模型中的情况如果没有定义收缩徐变函数，那么定义80的时间荷载即可。如果定义了收缩徐变函数，那么在浇筑的施工阶段定义持续时间为80天就可以了。5.24 施工阶段定义时，边界组激活选择“变形前”与“变形后”的区别？具体问题变形前和变形后分别是什么概念？用于什么条件下的分析？相关命令荷载施工阶段分析数据定义施工阶段.问题解答做施工阶段分析时首先要建立成桥阶段模型。且按成桥阶段模型中节点的位置定义边界的位置。变形前指该边界位置在成桥阶段模型中节点坐标位置。变形后指该边界位置在施工阶段产生变形后的

29、节点坐标位置。两种设置对结果还是有影响的。变形前相当于在边界位置把变形后的节点强制恢复到成桥阶段该节点的位置。5.25 定义施工阶段联合截面时，截面位置参数“Cz”和“Cy”的含义？具体问题定义施工阶段联合截面时，在输入组合截面位置时有Cy和Cz两个参数，请问这两个参数是什么意思？相关命令荷载施工阶段分析数据施工阶段联合截面.问题解答这两个参数是用于描述联合截面各个截面的相对位置关系的。Cy表示该阶段参与联合的截面的形心相对于建模用截面轮廓左下角的相对水平距离；Cz表示该阶段参与联合的截面的形心相对于建模用截面轮廓左下角的相对竖向距离；相关知识在施工阶段联合截面模拟时，要注意建模时要采用联合后截面建模，定义施工阶段联合截面时，截面的相对位置要输入准确，否则对联合截面的内力和应力计算都会产生不利影响。进行施工阶段联合截面分析时，程序在施工阶段和成桥阶段都采用“施工阶段联合截面”中定义的截面特性值进行结构分析，但仍有两处分析与建模用截面有关，一是自重的节点质量转换，一是梁截面温度荷载加载位置。在进行动力分析时，要求将结构自重转换为节点质量，此时程序默认按照建模用截面特性和建模用材料进行自重的节点质量转换；成桥加载梁截面温度荷载时，程序默认将温度梯度的换算荷载加载在建模用截面的换算截面形心上。综上所述，建议施工阶段联合截面分析时，采用联合后截面建模。