midasFEA在桥梁工程中的应用

1、 MidasFEA在桥梁工程中的应用 # 资料制作日期：2008.10.13对应软件版本：FEA1.0随着桥梁工程技术的发展，对于有限元分析得要求也越来越高端，诸如：遇到“宽桥、异型桥、锚固端等复杂结构的受力状态”、“桥有裂缝了还能不能用，若要加固需要怎样加固？”等问题的时候，现有的三维杆系有限元软件远远不能达到计算需求。midasFEA是“目前唯一全部中文化的土木专用非线性及细部分析软件”，它的几何建模和网格划分技术采用了在土木领域中已经被广泛应用的前后处理软件midasFX+的核心技术，同时融入了MIDAS强大的线性、非线性分析内核，并与荷兰木领域的高端非线性分析和细部分析软件。TNODI

2、ANA公司进行了技术合作，是一款专门适用于土下面针对midasFEA在桥梁工程中的应用进行说明，并通过预应力钢筋混凝土箱梁桥例题详细介绍midasFEA预应力钢筋混凝土裂缝模拟：1.MidasFEA在(1)详细分析 #MIDASInformationTechnology（Beijing）Co.,Ltd #（2）特征值分析（自振周期、线性屈曲）（局叩稳3）（反应谱分析、时程分析)时程分析的整体联动材5) #模拟混凝土的离散裂缝（弯曲裂缝）、膨胀裂缝（剪切裂缝计算钢筋和混凝土之间的粘结滑移计算钢板加固方案中钢板与混凝土的粘接特性模拟混凝土与混凝土之间冷缝（6）钢筋单元桁架口混凝土单元：完全耦合无相

3、对位移桁架+界面+混凝土单元：完全耦合有相对位移钢筋单元+母单元（嵌入式钢筋）：不必耦合由实体节点应变映射到钢筋单元节点上，可考虑摩擦损失、钢筋回缩损失、弹性变形损失、收缩和徐变损失。 # （7）裂缝模型钢筋混凝土结构的裂缝分析（极限承载力计算）结构的详细分析钢束锚固区在使用状态下的安全性验算模拟螺旋筋和箍筋的约束作用下或钢管等约束作用下混凝土强度的提高（8）接触分析钢梁的螺栓、铆钉连接拱桥吊杆与销拴的接触主缆与鞍座的接触 # （9）疲劳分析（)钢桥面板热变形计算示意控制钢桥面板支座水平反力01GZ罰通过分析和试验掌握温度变化特性试验截面（b）控制钢桥面板竖向负反力血保证钢桥面板支座的移动量浇

4、筑桥面一侧时的位移超保证钢桥面板伸缩装置接缝宽度 # 桥梁抗风稳定性MIDASInformationTechnology(Beijing)Co.,Ltd2.MidasFEA钢筋混凝土结构裂缝例题MidasFEA作为一种非线性及细部分析软件，能够准确方便的模拟桥梁工程中经常发生一种力学现象混凝土开裂。为了使大家更好地了解这一功能，下面通过一个预应力箱梁桥开裂模型分析说本例题桥梁是总长为250m五跨连续箱梁桥，中跨跨中16m区段采用了实体单元建模，混凝土材明，midasFEA中裂缝模型使用流程以及特点。 # #材料定义混凝土总凝土总预应力I料采用了总应变裂缝(TotalStrainCrack)型，

5、其中受压裂缝模型采用了Thorenfeldt型，受拉裂缝模型采用了Constant模型。考虑的荷载有自重、活载以及预应力荷载，非线性分析时将对活荷载进行荷载步分割，加载到破坏为止。主要操作 # #UMTMnn匸DMAMl刘LlhiMlkb时丙川Jjf4皿蟆別聚 #本构模型 #模型类型|总应变裂隙 #裂缝模型剛度横向裂缝敷应约束效应基本特性C固定r切线在不考虑席不考虑庁直接输入席转动灯割线Vecchio与CollinsSelby与Vecchior使用规范 # 张拉函數受压函數剪切函數 裂缝模型根据确定裂缝方向的方法，总应变裂缝模型又分为固定裂缝模型(fixedcrackmodel)和转动裂缝模型

6、(rotatingcrackmodel)两种。前者假设裂缝一旦出现其方向就不再发生变化，后者则是裂缝方向始终与主拉应变方向垂直。刚度选择计算刚度矩阵的方法，有切线刚度和割线刚度两个选项。横向裂缝效应(LateralCrackEffect)决定横向裂缝对抗压强度的影响，前面的不考虑选项表示不考虑，后面的选项表示考虑横向裂缝对减小抗压强度的影响。约束效应(ConfinementEffect)决定混凝土横向约束的影响，前面的不考虑选项表示不考虑横向约束效应，后面的选项表示考虑横向约束对提高混凝土强度的影响。基本特性(BasicProperties)直接输入表示用户将自行输入抗裂分析中需要的材料特性值

7、，采用规范表示使用规范中推荐的材料特性值。midasFEA中提供CEB-FIP1990规范。在总应变裂缝模型中还可以定义受拉、受压、受剪应力函数，根据定义的函数不同，混凝土的受拉和受压区域的形状不同。 # # #受拉特性函数 #以总应变为基础的受拉模型有线弹性、理想破坏、脆性、线性软化、指数软化、Hordijk、折线型软化以及用户自定义本构模型。以上模型可以分为基于断裂能(Fractureenergy)的软化本构模型和与断裂能无直接关系的受拉本构模型。本例题采 # (Constant)构模型。用理想破坏(2)网格划混MidasFEA在桥梁工程中的应用MIDASInformationTechno

8、logy（Beijing）Co.,Ltd MidasFEA在桥梁工程中的应用MIDASInformationTechnology（Beijing）Co.,Ltd （3）荷载边界添加（4）分析求解控制施工阶段定义非线性分析控制分析控制非线性|重新开始|破材料非线性厂几何非线性材料非线性：因为本例题是做材料非线性分析，所以需要勾选生大变形的话需要勾选“迭代计算方法：法。初始刚度法（Initial修正的牛顿拉普森法（Mod在每个位移步（incrementaldisplacement）上都要计算新的切线模量和内力，而修正方的牛顿拉普森方法相比，需要更多的迭代计算步骤，所以收敛速度较慢，但是在每个迭代计

9、算步骤内的计算时间较短。牛顿拉普森法（Newton-RaphsonMethod）在每个迭代计算步骤内都要更新切线刚度，优点是收敛速度快，即通过较少的步骤也可以达到收敛。弧长法（Arc-LengthMethod）弧长法是将位移增量标准作为约束条件并同时调整位移增量的方法，即位移增量不是固定的，而是在迭代计算过程中自动进行调整。（5）后处理结果单元状态“裂缝状态”分为未发生裂缝部分、裂缝关闭部分、加载和卸载时裂缝完全张开部分和部分张开部分。MidasFEA在桥梁工程中的应用MidasFEA在桥梁工程中的应用甌文件（E）编辑（E）几何网格迴）分析（直）后处理迪视图（址）窗口他）帮助但）曲线丨曲面丨实

10、体丨几何丨自动/映射网格扩展网格网格分析皓果|后处理样式|.匚ciriEtruizticiri（施工阶段）丄ET此GE乙STEP1（LF士占雲HIGH-SOLID，裂却TDtXYZW）：D石ifl堂V24土国后处理4X电膨形状&总&矗普？IH-IW启动页面ConeNonlinerAnalysis-construction.feb后处理风格cijnstructicm施工阶段）STAGE1,STEF1(LF1.000,)STAGE1,STEF2(：LF1.000,)(30)STAGEzSTEF1(：LF0.100,)(30)STAGEzSTEF1(LF0.200,)(30)STAGEzSTEF1(

11、：LF0.300,)(30)STAGEzSTEF1(：LF0.400,)(30)STAGEzSTEF1(LF0.500,)(30)STAGEzSTEF1(：LF0.600,)(30)STAGEzSTEF1(：LF0.TOO,)(30)STAGEzSTEF1(LF0.T19,)(30)+會反力01)：技术支持工作FEA7l示会ConcNonlinerAn3D单元应变nidasFEA一ConeKonlinerAnalysis-construction.febHIGH-SOLIIi,Volume-SknrL宦D：l技术支持工作FEAjB示会ConcNonlinerAn+铸后处理凤格/1位移+旬別单元

12、应变I3大)单元，+惡1D钢筋单元应力/应变-硼別单元状态司HIGH-SOUD,Volume-裂缝状态3*3D单元裂缝模式QHIGH-SOUD,Volume-SknsQHIGH-SOUD,Volume-SkntHIGH-SOUD,Volume-EknnQHIGH-SOUD,Volume-GknsQHIGH-SOUD,Volume-Gknt甌文件（E）编辑（E）几何网格分析后处理（巳视图（址）窗口敢）帮助（出曲线丨曲面丨实体丨几何I自动/映射网格|扩展网格丨网格丨分析|结果后处理祥式UNITN,mmDATAconstruction工阶段，STAGE2,STEF1(LF0.719,)(30)匚onstruction(施工阶段)-STAGE已STEP1(LF-窗+HIGH-SOLID.Volume-Sk-口*TDtXYZ(V)ID店ifl孕划J2丄4丄：阳也矚形状”&普1III1后处理耳乂启动页面ConeNonlinerAnalysis-construction.febconstruetion施工目段)STAGE1,STEF1(：LF1.000?)STAGE1,STEF2(U1.000,)(30)STAG