《2022年midasCivil在桥梁承载能力检算及荷载试验中的应用 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年midasCivil在桥梁承载能力检算及荷载试验中的应用 .pdf（31页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）1 目录1 桥梁承载能力检算评定 . 21.1 检算总述 . 21.2 作用及抗力效应计算 . 22 桥梁荷载试验 . 72.1 静载试验 . 72.1.1 确定试验荷载 . 72.1.2 试验荷载理论计算 . 102.1.3 试验及数据分析 . 122.1.4 试验结果评定 . 152.2 动载试验 . 162.2.1 自振特性试验 . 162.2.2 行车动力响应试验 . 182.2.2.1 移动荷载时程分析 . 182.2.2.2 动力荷载效率 . 292.2.3 试验数据分析及结构动力性能评价 .
2、 29参考文献 . 30名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）2 结合公路桥梁承载能力检测评定规程，应进行桥梁承载能力检算评定， 判断荷载作用检算结果是否满足要求。另外如果作用效应与抗力效应的比值在1.0 1.2 之间时，尚需根据规范规定进行荷载试验评定承载能力。下面将对midas Civil在桥梁承载能力检算评定及荷载试验中的
3、应用详细叙述。1 桥梁承载能力检算评定1.1 检算总述进行桥梁承载能力检测评定时需要进行（1）桥梁缺损状况检查评定（ 2）桥梁材质与状态参数检测评定（3）桥梁承载能力检算评定。通过（1）、（ 2）及实际运营荷载状况调查， 确定分项检算系数， 根据得到的分项检算系数， 对桥梁承载能力极限状态的抗力及正常使用极限状态的容许值进行修正，然后将计算作用效应值与修正抗力或容许值作对比，判断检算结果是否满足要求。 一般来说承载能力检算主要包括抗弯、 正斜截面抗剪承载力检算、 裂缝宽度检算、挠度检算、稳定性验算等。1.2 作用及抗力效应计算为得到检测桥梁在荷载作用下的计算效应值，可以通过 midas Civ
4、il进行计算分析得到。对于预应力混凝土及钢筋混凝土等配筋混凝土桥梁，为得到结构抗力效应值，可以结合 PSC设计、 RC设计验算得到相应抗力值。前处理当中需要考虑自重、二期及其他恒载、预应力荷载、成桥时候的温度作用（整体升降温+梯度升降温）、移动荷载、支座沉降（根据实测得到的变位定义）等荷载作用；定义施工阶段分析， 可设置包括一次成桥及服役时间长度的收缩徐变两个阶段。计算分析完毕后，先进行荷载组合：结果荷载组合，选择“混凝土设计”表单，可以结合通用设计规范D60-04 自动生成功能生成荷载组合，组合类型按照检测评定规程选择承载能力极限状态设计和正常使用极限状态设计，分别进行结构抗弯、剪、扭验算及
5、抗裂验算。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）3 进行 PSC设计验算时， 输出参数中可以只选择抗弯、剪、扭验算及抗裂验算内容；如果不考虑扭矩验算，相应选项可不勾选。进行RC设计时，选择承载能力极限状态验算，进行抗弯、剪、扭验算及裂缝宽度验算。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - -
6、 - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）4 对于混凝土桥梁，可以结合规范检测评定规程（JTG/T J21-2011）6.4 节的规定确定检测位置及内容：跨中正弯矩、支点附近剪力、1/4 截面附近弯剪组合连续梁墩顶负弯矩等， 选中这些位置处的单元， 作为设计位置。 当然也可以将全桥主梁单元均作为设计位置。设计验算完毕后，可以在结果当中表格里面通过表格查找到桥梁作用效应值及抗力值。名师资料总结 - - -精品资料欢迎
7、下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）5 （1）对于抗弯、抗剪、抗扭验算，以承载能力极限状态抗弯设计验算为例，Mu即为考虑结构重要性系数的作用效应值，Mn为桥梁抗弯承载能力。(2) 对于正常使用极限状态抗裂验算， 以正常使用极限状态正截面抗剪验算为例，程序分别输出截面顶板、 底板及四个角点位置处的正应力结果，然后取其最大值得到 Sig_MAX ，即可作为作用效应值
8、， Sig_ALW为容许应力值， 即正截面抗裂抗力值。(3) 对于裂缝宽度验算， 可以在 RC设计验算中输出， 也可以在 PSC设计验算中对B类部分预应力桥梁输出。以B类部分预应力桥梁裂缝宽度验算为例，Sig_SS表示受拉钢筋应力， W_tk是计算裂缝宽度， W_AC 为允许裂缝宽度。在检测评定规范 7.3.4 中裂缝宽度限值表也给出了各类别桥梁容许最大裂缝宽度。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Ci
9、vil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）6 (4) 对于挠度检算， 在 civil中不需要进行设计， 可以直接在结果 变形当中查找到相应荷载组合或工况下的位移，如下图中承载能力极限状态组合1 下的位移，提取相应检算位置处的变形，将其与容许变形对比进行检算。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）7
10、 （5）对于稳定性验算，可以通过civil进行屈曲分析，得出桥梁结构在自重等静力荷载作用下的特征值，即安全系数，安全系数越大，结构越稳定。通过计算分析得到作用效应值及抗力值后，尚需根据桥梁缺损状况检查评定和桥梁材质与状态参数检测评定确定承载能力检算系数Z1,对于钢筋混凝土桥梁尚需确定承载能力恶化系数、截面折减系数、 钢筋截面折减系数等， 通过规范公式 7.3.1 、7.3.3-1 、7.3.3-2 、7.3.3-3分别进行强度、应力、变形、裂缝宽度验算。对于圬工结构桥梁可以通过civil计算分析得到荷载作用效应值， 然后将其与引入承载能力检算系数Z1 修正的抗力值作对比，进行检算。对于钢桥，可
11、以通过 civil计算分析得到荷载作用下的应力及变形，然后将引入承载能力检算系数 Z1 修正的应力变形容许值对比检算。对于拉吊索承载能力检算，主要是将计算拉索应力与考虑检算系数的容许应力限值做对比。详细内容可参照 公路桥梁承载能力检测评定规程第7 章内容，确定检算公式及检算系数等。2 桥梁荷载试验根据公路桥梁承载能力检测评定规程规定，如果荷载作用效应与结构抗力效应的比值在 1.0 1.2 之间时，尚需根据规范规定进行荷载试验评定承载能力。故本节主要讲解如何结合midas civil及 FEA进行荷载试验分析。2.1 静载试验2.1.1 确定试验荷载首先是确定静力试验荷载， 根据控制内力、 应力
12、或变位等效原则， 选择满足静力荷载试验效率 ?的试验荷载及加载方案。?=? ?(1 + ? )Ss- 静力试验荷载作用下，某一加载试验项目对应的加载控制截面内力/变形的最大计算效应值；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）8 ? - 检算（控制）荷载产生的同一加载控制截面内力、应力或变位的最不利效应计算值；? - 按规范取用的冲
13、击系数值；验收性荷载试验 - ?：0.851.05 ；鉴定性荷载试验 - ?：0.951.05 。对于加载控制截面， 可以参考公路桥梁承载能力检测评定规程 中表 8-1-3“不同类型桥梁主要加载测试项目”及公路桥梁荷载试验规程中5.2.2-1/ 2/3/4 “各桥型试验荷载工况及控制截面”进行选择确定。S表示检算荷载或控制荷载作用下的计算效应值， 此荷载一般取移动设计荷载， 如车道荷载或者是其他设计荷载。 对于冲击系数， 如果在 civil中定义了移动荷载分析控制中冲击系数，那么计算结果中即包含了冲击效应，可以直接用q=SsS计算静载试验效率。以一连续梁桥为例，跨径布置为25+35+25 ，依
14、据上述规范条文选择试验工况及控制截面如下：（1）主跨支点位置最大负弯矩工况，主跨支点截面，图示B截面（2）主跨跨中截面最大正弯矩工况，主跨最大弯矩截面，图示C截面（3）边跨主梁最大正弯矩工况，边跨最大弯矩截面，图示A截面根据公路桥梁荷载试验规程 说明，静载试验工况应包括中载工况和偏载工况，故设置两个移动荷载工况： 偏载和中载。 偏载车道布置依据通用设计规范中最不利的布置形式设置。 计算分析后分别查看两个工况A、B、C三个控制截面的计算效应值， 此时如前处理中在移动荷载分析控制定义了冲击系数，则计算效应值已经包括冲击效应。以A截面为例，模型中为12 号单元中点位置，查看其在偏载移动工况作用下的最
15、大正弯矩为5411.1kN*m，此值即为公式中的分母值，如图所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）9 得到检算控制荷载计算效应值后， 可以通过移动荷载结果 影响线 梁单元内力，输出 12 号单元中点在偏载三个车道下的弯矩影响线，如下图偏载1 车道下弯矩影响线，同时可将影响线数据通过“生成文件”导出为mct 文件。通过移动荷
16、载结果 移动荷载追踪器 梁单元内力，输出12 号单元中点产生最大正弯矩时的移动荷载布置情况，如图所示，并可通过“输出最大/ 最小荷载文件”将移动荷载布置情况输出为mct 格式文件，导入 civil后作为静力荷载计算分析。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）10 根据上述导出的弯矩影响线数据、最不利移动荷载布置情况， 结合其他辅
17、助工具（检测行业自编小工具 ），确定试验车辆荷载布置在哪些位置时可以使公式中 Ss 项满足静载试验效率的要求。2.1.2 试验荷载理论计算确定试验荷载加载位置后， 即可采用试验车辆或重物加载试验，关于如何在civil中模拟试验荷载加载，以下述例子进行说明。首先是对于单梁模型，试验车辆荷载可以采用 荷载梁荷载 线集中荷载 进行施加模拟，假设试验车辆荷载为 3 轴重车 , 轴重与轴距统计如下表所示：前轴后轴 1 后轴 2 前后轴间距后轴间距80kN 130kN 130kN 3.5m 1.3m 如将该试验车辆加载在最外侧车道上，如图所示， 选择集中荷载后， 因试验车辆荷载加载在最外侧车道上，所以需要
18、勾选“偏心”，下面选择“中心”表示以截面质心位置处作为参考位置，“偏心”表示以设置截面偏心后的位置作为参考位置；方向选择局部坐标系y 设置横向偏心， 通过距离参考位置 （加载区间确定的直线） I- 端、J- 端的偏心距离，确定加载位置，因为最外侧车道中心线距离车道单元 -4.35m，故此处距离输入 4.35 ；然后输入根据轴距分配数值，后轴2放在 10 号节点，后轴 1 则相对位置为 1.3/5.094 ，前轴相对位置为4.8/5.094 ，输入对应轴重，选择加载区间两点即可完成试验车辆荷载的输入。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - -
19、 - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）11 对于梁格模型， 可以参照单梁模型对纵梁单元施加梁荷载模拟试验车辆，也可以在梁格模型上添加一个虚拟板或者桥面板单元，如果是添加虚拟板， 将其容重设为 0， 厚度设置较小， 此时主要是方便在梁格模型任意位置处参加平面荷载，如果建立桥面板单元， 按照桥面板实际厚度建立相应板单元。在板单元上施加试验荷载，首先通过荷载 压力荷载 分配平面荷载 定义平面荷载类型，假设在此板单元上施加两辆车
20、组成的试验车辆荷载（假设从左侧开上桥梁），车辆轴重、轴距、车距统计如下表：前轴后轴 1 后轴 2 前后轴间距后轴间距车距80kN 130kN 130kN 3.3m 1.3m 3m 定义车辆荷载名称， 选择荷载类型为集中荷载， 定义试验车辆的荷载的局部坐标，假设第一辆车的后轴2 位于 0 点，根据轴距及车距， 依次定义其余轴重位置，完成试验车辆荷载的定义。完成平面荷载定义后，选择分配平面荷载，主要是把之前定义的车辆平面荷载放在加载位置上，加载位置通过三点确定：原点、x 轴上任意点、 x-y 平面上任意点。一般可以将平面荷载中第一个集中荷载放在加载平面原点位置处，方面平面荷载的定义和分配。名师资料
21、总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）12 如果静载试验荷载需要进行逐级加载，对于理论计算， 可以通过定义施工阶段，将不同阶段分级荷载定义为不同的荷载组，然后在不同施工阶段激活模拟。试验过程中要以理论计算结果作为参考，分析控制各分级加载过程。2.1.3 试验及数据分析根据公路桥梁荷载试验规程 （征求意见稿） 中 5.3 节测试内容中说
22、明， 静载试验主要关注控制截面的应力 （应变）观测、挠度变形测试、构件表面开裂状况、环境温度等， 并给出不同桥型的试验测试内容表格。另外 5.5 节给出了详细的应名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）13 变测点、变形测点的布置示意图， 可根据此规定选择相应的控制截面应变、变形测点布置，并在试验过程中作为记录和监测。试验完毕后
23、， 需要结合公路桥梁荷载试验规程（征求意见稿） 进行试验数据分析，主要包括对于试验资料进行测值、温度影响修正和支座沉降影响的修正；各测点变形与应变计算； 主要测点的相对残余变形； 静载加载试验主要测点的校验系数；详见公路桥梁荷载试验规程（征求意见稿）5.7 节。在此主要列出静载加载试验主要测点的校验系数计算：=?式中?表示试验荷载作用下量测的弹性变形（或应变）值；?表示试验荷载作用下的理论计算变形（或应变）值。?与?的比较，可用实测的横截面平均值与设计值比较，也可考虑荷载横向不均匀分布而选用实测最大值与考虑横向增大系数的计算值进行比较。横向增大系数最好采用实测值， 如无实测值也可采用理论计算值
24、，实测横向不均匀增大系数 =?emax? ? ?，?为实测变形（或应变）的最大值，?为横向各测点实测变形（或应变）平均值。对于 ?理论计算值， civil计算可以输出变形和应力值，其中通过结果 变形中查看相应控制截面位置处的变形值（不能输出各个测点的变形）；通过结果 应力梁单元应力查看相应控制截面的最大组合应力，如果要结合测点布置输出相应位置的应力情况，可以通过结果 详细梁单元细部分析输出截面上任意点的应力情况，默认输出的是1-10 个应力点，可以结合规范测点规定在前处理截面管理器 应力点中添加其他应力测点为附加应力点，然后提取结果。对于简单结构的计算应力， 可以通过胡克定律计算得到相应测点的
25、应变，然后与实测应变值进行对比校验。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）14 对于复杂或者重要的桥梁， 如果想要在各测点位置处直接进行变形和应变对比校验，可以通过 midas FEA进行三维实体计算分析，可以计算得到各测点位置处的变形和应变值，并分别计算每个测点的校验系数。截面测点布置图注：（ 1）“”表示应变测点，“”表示
26、挠度测点，FEA 各测点挠度变形计算结果，可以通过查询结果并进行标记，如下图示。偏载工况边跨最大正弯矩（A截面）横断面理论挠度图FEA 各测点应变计算结果，可以通过查询结果并进行标记，如下图示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）15 偏载工况边跨最大正弯矩（A截面）横断面理论应变图计算完校验系数后，根据试验规程规定，需要保
27、证 满足一定的要求?式中 、 值可参考表 5.7.1 所列值。当 ?结构荷载 / 质量荷载转化为质量实现； 特征值分析控制主要定义特征值分析的方法，一般可以选择特征值向量中子空间迭代或Lanczos 任一均可。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）17 FEA中特征值分析，在分析控制中定义结构质量，添加修改分析工况时指定分析类
28、型为特征值分析， 然后在右侧分析控制中选择任一计算方法及计算振型数量，特征值计算分析结果如下图示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）18 2.2.2 行车动力响应试验行车动力响应试验测试内容主要包括动挠度、动应变、振动加速度或速度、冲击系数等， 测试截面及测点布置可参照 【公路桥梁荷载试验规程设置，保证能满足结构性能评价及
29、数据统计处理的要求。对于无障碍行车试验，可采用midas civil 及 FEA 进行理论分析计算，通过时程分析中的动力节点荷载模拟行车效应，详细过程如下所示。2.2.2.1移动荷载时程分析时程分析 (time history analysis)是通过动力方程式对受动力荷载作用的的结构进行求解的过程， 即根据结构本身的特性和所受的荷载来分析其在任意时刻结构的反应，如位移、内力等。对于桥梁结构的移动荷载进行时程分析，其具体步骤如下。1. 建立结构模型2. 输入质量数据3. 输入特征值分析数据4. 进行特征值分析5. 分析特征值分析结果6. 输入时程分析数据7. 进行时程分析8. 查看时程分析结果
30、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）19 （1）建立结构模型例题如图 1 所示，为一 30m 跨的单跨桥梁，所施加的车辆荷载可将其理想化为如图 2 所示的三角形荷载。模型的尺寸和荷载等数据如下：图 1. 例题模型采用梁单元建模分析， C30混凝土，弹性模量: E=3.0303x104 MPa，截面惯性矩 3333333 cm
31、4 ，截面如上图示。由于车辆荷载作用在节点时是个瞬间作用后随即消失的一种冲击荷载，所以在这里将其近似地模拟为最大值为1kN 的三角形荷载， 其中时间 t1 和 t2 间的时间差由车辆的速度和所建模型的节点间距来决定。图 2. 将车辆荷载近似模拟为三角形荷载设车速为 80 km/hr，所以 t1=单元长度 /车速=0.5 m/(80 km/hr)=0.0225 sec t2= t1x 2 =0.045 sec 。（2）输入质量数据振型叠加法是根据特征值分析的结果来进行的，所以需要输入特征值分析所需的质量数据，将自重通过结构类型将自重转化为质量转化为质量数据，对此模型进行特性值分析时只考虑竖直方向
32、，所以选择“转换到Z”，其他参数如图示。如果考虑二期恒载的质量，可使用“模型将荷载转换成质量”的功能将荷载转换成节点质量。Force Time(sec) t1t21 kN 0.4 m1 m截面600.5 m=30 mV tZXP=1 kN , V=80 km/hr 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）20 图 3. 结构类型
33、对话框（3）输入特征值分析数据在主菜单选择分析 特征值分析控制，按图4 所示输入相应数据。分析类型选择特征值向量中的子空间迭代或Lanczos均可。在特征值分析控制对话框中输入振型数量，增加频率数量可以提高结果的精确性， 但所需的分析时间会很长，而且高阶模态对结构的动力反应的影响不是很大，所以我们对这个模型考虑到第8 个模态，之后查看其振型质量参与系数，查看选取振型数量是否足够。图 4. 特征值分析控制对话框（4）进行特征值分析时程分析中所输入的分析时间步长对分析结果影响很大，一般将分析时间步长设为最高阶振型周期的1/10 比较合适。因此，尽管时程分析与特征值分析可以同时进行， 但为了查看最高
34、阶振型的周期和振型参与系数，这里先进行特征值分析。（5）查看特征值分析结果名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）21 根据特征值分析结果，模态8 的自振周期为 0.009714秒，查看自振周期和振型参与质量到模态8 为止的振型参与质量的合计为96.42%，因此我们可以判断对于竖直方向的反应， 所参与的质量已经足够可以获得结构动
35、力反应的主要特征了。故可近似地将分析时间步长设为( t) = 0.001 秒 T/10 = 0.00097。图 6. 自振周期和振型参与质量（6）输入时程分析数据首先在荷载 时程分析数据 时程荷载函数中定义动力荷载；然后在时程荷载工况中输入分析时间总长、 分析时间步长、 阻尼比等数据； 最后在节点动力荷载中考虑车速来输入所定义的时程荷载函数和时程荷载工况到达相应节点的时间(arrival time)。定义时程荷载函数 :荷载 时程分析数据 时程荷载函数，点击添加时程函数，考虑模型中节点的间距和车速来输入1kN 大小的车辆荷载。若想定义成实际车辆荷载的大小，在定义节点动力荷载时，调整其中的系数即
36、可。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）22 图 8. 添加时程函数对话框定义时程荷载工况：荷载 时程荷载数据 时程荷载工况分析时间总长： 输入总的分析时间。 例题中车辆以 80km/hr 的时速通过 30m跨径的桥梁需要 1.35秒，但为了了解车辆通过后结构的动力效应，在分析时间总长 栏中如图 9 所示输入 8 秒。分析时
37、间步长： 时程分析的分析时间步长对结果的精确度影响很大。分析时间步长的大小与结构的高阶模态的周期和荷载的周期有密切的关系。车辆荷载作名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）23 为一种冲击荷载， 它的周期很难确定， 因此我们在这里如前所述考虑结构的高阶模态的周期来决定分析时间步长，输入 0.001 秒。输出时间步长：确定时程分析
38、结果的输出步骤数，输入 1 的话将输出所有步骤的计算结果。时程类型： 瞬态-时程荷载函数不反复作用； 周期-时程荷载函数反复作用，本例中选择瞬态。振型的阻尼比：所有振型的阻尼比: 输入对所有振型使用的阻尼比。混凝土结构的阻尼比为0.050.10，故这里取 0.05 作为此结构的阻尼比。各振型阻尼比: 各振型的阻尼比不同时，可分别输入不同的阻尼比。定义节点动力荷载：荷载 时程分析数据 节点动力荷载，考虑车辆时程荷载到达各节点的时间，如图10 所示定义节点动力荷载。函数名称: 在函数名称中选择定义的时程荷载函数方向: 选择荷载作用的方向(整体坐标系 ) 到达时间: 时程荷载作用于相应节点的时间设定
39、车辆荷载的作用从节点2 开始。如图 10 所示，选择节点 2，在到达时间栏输入 0 秒，点击。节点间距为 0.5m，车速为 80km/hr，所以对于节点 3 输入 0.0225 秒。注：被作用节点动力荷载的节点，若同时在加载方向上被约束了的话，程序会出现错误。因此这里对两端Z 方向被约束的节点(节点 1、节点 61) 不输入节点动力荷载。系数: 定义的时程荷载函数的作用方向为重力方向相同，所以输入负值，假设荷载为 -250kN，因为前面时程函数定义的是集中力1kN，所以此处应填入-250。 （冲击荷载大小的确定？ ）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - -
40、- - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）24 图 10. 输入节点动力荷载对于所有节点都需根据不同的到达时间反复输入节点动力荷载，非常繁琐。此时可以先对某个节点输入节点动力荷载后，利用节点动力荷载表格和Excel 表格的互换功能，比较方便地输入剩余节点的动力荷载。利用表格输入节点动力荷载的方法如下。1.在主菜单选择荷载 荷载表格 节点动力荷载2.将如图 11所示的已输入的一个节点的内容复制到Excel 表
41、格中3.如图 12所示，在 Excel 表格中考虑节点和相应的到达时间来生成节点动力荷载数据4.将Excel 表格中的结果复制到节点动力荷载表格中( 图13)图 11. 节点动力荷载表格（7）运行时程分析所有数据输入完毕后，运行分析。（8）查看时程分析结果利用结果变形、内力、应力可以输出分析时间内结果的最大、最小值和包络结果。图 15. 时程荷载工况下变形形状名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 24 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civ
42、il 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）25 时程荷载工况下弯矩包络图时程荷载工况下应力包络图查看各个时刻的结构的反应时，可利用结果 时程分析结果功能，时程分析结果包括位移 ( 速度、加速度) 、内力和应力。另外程序也支持以时程图形和文本的形式输出结果。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 25 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）26
43、 选择结果 时程分析结果 时程图表，在定义函数选择栏选择位移或梁单元内力 /应力，然后添加新的函数，输入结果函数内容。图 17. 时程图形对话框所示输入各项参数，以输出跨中（节点31、单元 31）的位移和弯矩图形。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 26 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）27 图 18. 指定输出内容和输出的位置图 19 和图 20 分别为位移和
44、弯矩的时程分析图形。由于分析时间总长设为了8 秒( 图9)，所以尽管车辆已经通过了桥梁，但结构仍然存在动力反应。图 20. 跨中的弯矩时程曲线图 19. 跨中的位移时程曲线车速对动力反应的影响下图是按照不同的车速(10、 80、120km/hr) 分别建模进行分析后，显示的位移变化图形。车速不同则车辆荷载作用在各节点的时间会发生变化，因此需要在时程荷载函数对话框( 图 8) 中修改时间间距，并在时程荷载工况对话框( 图 9) 中修改分析时间总长。另外在节点动力荷载中还需根据车速调整到达时间。根据分析结果，车速为10km/hr 时跨中的最大位移为5.612mm ，与静力分析的结果5.586mm很
45、接近，但随着车速增加，动力反应逐渐明显，最大位移也逐渐加大了。(a)车速为 10km/hr时的位移变化名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 27 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）28 (b) 车速为 80km/hr时的位移变化(c) 车速为 120km/hr时的位移变化图 21. 随车速变化的位移比较静力分析与时程分析结果比较表1对静力分析结果和时程分析结果进行了
46、比较。时程分析的结果说明：由于车速的变化，? 车速: 10 km/hr ? 最大位移: 5.612 mm ? 通过桥梁时间: 10.80 sec ? 最大位移发生时间: 5.124 sec ? 车速: 80 km/hr ? 最大位移: 6.013 mm ? 通过桥梁时间: 1.35 sec ? 最大位移发生时间: 0.498 sec ? 车速: 120 km/hr ? 最大位移: 7.742 mm ? 通过桥梁时间: 0.900 sec ? 最大位移发生时间: 0.443 sec 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - -
47、名师精心整理 - - - - - - - 第 28 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）29 结构的动力效应也发生了变化。车速为120 km/hr时，时程分析的结果比考虑冲击系数后的静力分析结果弯矩大13.8 %，位移大 24.6 %。本例题的模型是将车辆荷载近似模拟成了一个集中荷载的形式，因此与实际情况会有些差异。冲击系数L =30m, 故计算可得i = 0.1125 (公路桥梁 -混凝土梁 ) 表 1. 最大位移和最大弯矩比较区分静力分析时程分析未考虑冲击系数考虑冲击系数10 km/
48、hr 80 km/hr 120 km/hr 位移5.586 6.214 5.612 6.013 7.742 弯矩75 83.44 71.71 76.47 94.93 2.2.2.2动力荷载效率对于无障碍行车试验的动力荷载效率?，按下式计算：?=?动载试验荷载作用下控制截面的最大内力或变形S设计标准活载作用下控制截面的最大内力或变形（不计冲击）- 即设计荷载作用下的最大效应。?应尽量取高值，但不超过1。2.2.3 试验数据分析及结构动力性能评价（1）试验数据分析试验数据分析， 主要是对于动载试验结果进行处理，得到结构的振型、 自振频率、阻尼比、冲击系数、索力等，详细可参考公路桥梁荷载试验规程6.
49、5 节内容。（2）结构动力性能评价将桥梁实测自振频率与计算频率进行对比，如实测频率大于计算频率， 可认为结构实际刚度大于理论刚度，反之则实际刚度偏小。 位移 : mm, 弯矩: kN m名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 29 页，共 31 页 - - - - - - - - - midas Civil 技术资料检测专题应用北京迈达斯技术有限公司刘浩磊（编）唐晓东（核）30 结构刚度比 ：?= (?实测?计算)2=?实测?计算f 实测实测自振频率；f 计算计算自振频率；K
50、实测结构实际刚度；K计算结构计算刚度。根据试验分析得到的阻尼比， 结合表 6.5.9 评判标准，粗略判断桥梁结构各部件的缺损状况（有无裂缝）。冲击系数用来检算桥梁安全储备， 并根据检算实际情况对桥梁进行安全性评价。检算结构如不满足现行设计规范要求，则应采取有针对性的限制措施。当结构静力性能与动力性能的主要判据相互矛盾的情形下，可采用(, )参数进行结构性能综合评价：? (?, ? ) =? (1 + ?实测)(1 + ?规范)静载试验主要测点校验系数均值；?实测实测冲击系数；?规范冲击系数规范取值。静载结构校验系数综合评价 结构承载能力评价综合评价 1 1 满足承载能力要求1 1承载能力小于设