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迈达斯桥梁建模基础介绍

对于结构工程师来说，掌握一款简单易用的有限元计算软件对于工作效率的提升，是必

不可少的。现在流行的各种通用以及专业有限元软件均具有良好的可视化功能，通过数据以

及图形的交互功能，结构工程师可以更好的分析结构的受力情况，从而加深对于结构整体以

及局部受力特性的认识。然而，并非所有的有限元计算软件都具有快捷、简便而人性化的操

作界面以及程序语言，笔者曾使用MidasCivil、JQJS、桥梁博士、ANSYS及SAP等有限元

程序进行桥梁结构分析，通过对比后发现，MidasCivil在进行线弹性静力分析，尤其是施

工阶段分析时，相比其他几种有限元软件更加便捷，而目前全球市场化最好的大型有限元通

用软件ANSYS由于其特有的程序化设计语言APDL，在进行高端结构分析时，具有明显优势。

所以，对于刚刚接触有限元程序的桥梁结构工程师来说，笔者推荐选用MidasCivil作为起

步软件，它人性化的界面设置以及与Excel良好的互通性将帮助使用者更快的走入有限元程

序的大门。

下面将介绍MidasCivil用于桥梁结构分析的基本建模过程。

1定义材料与截面特性

作为有限元计算的第一步工作，笔者习惯首先定义材料特性，迈达斯中提供了国内外常

用的各种材料的材料特性，使用者可根据实际情况选择，对于跨径较大的桥梁上部结构来说，

一般采用的混凝土为C50，而钢绞线一般选取Strand1860,选取方法如下所示（注意，普通

钢筋材料特性无需在此添加）：

点击右上角的添加键，弹出如下对话框，选取完成后点击适用键，如下图所示：

之后需要定义截面特性，这里需要注意的是，对于需要配置普通钢筋的截面，需采用设

计截面，设计截面中提供了多种截面类型供使用者选择，但笔者认为更加便捷的定义方式为

使用AutoCAD绘制截面，并另存为dxf格式，而后使用程序提供的截面特性计算器导入dxf

格式的截面，并进行截面特性计算，最后将其存为设计用数值截面导入迈达斯主程序中。

2定义节点与单元

最基础的建立节点与单元的方法如上图所示，通过定义复制，镜像，扩展等功能建立节

点与单元，各迈达斯学习资料上均有详细介绍。但笔者认为，桥梁结构建模时所需节点与单

元往往不具备很强的规律性，故上述方法对于建模效率的提高往往不尽如人意，笔者推荐利

用迈达斯与Excel良好的交互性提高建模的速度，具体方法如下所示：

首先建立结构初始节点，然后选取查看节点表格，按照表格格式在Excel中输入节点坐

标，并将其复制到迈达斯节点表格中，然后打开迈达斯单元表格，仍按其格式输入单元的材

料与截面类型，初始与结束节点，即可方便快捷的定义结构的节点与单元。

3定义预应力钢束特性与形状

首先应在窗口菜单中点击荷载选项，然后于下拉菜单中选取预应力荷载选项，再在子菜

单中选择钢束特性值，并根据所使用的预应力钢束特性输入如下图所示的菜单项。然后选择

钢束布置形状，填写所需的菜单项，笔者同样推荐首先在Excel中做好钢束形状特征值，而

后复制到相应列表中的方法，以便提高效率。这里需要注意的是，对于曲线桥梁来说，为了

保证钢束形状与曲线良好吻合，推荐使用单元的输入方式，而对于直线桥梁来说，为了方便

的进行复制等操作，推荐使用直线的输入方式。

4定义各种组

如图所示，在进行结构分析前，需先定义好各种组，对于结构来说，不同施工阶段所激

活的单元需定义为不同的结构组，边界组、荷载组与钢束组同理。且为了查看结果时的便捷

性，往往也将使用者所关心单元定义为一个结构组，总而言之，组的定义应尽量详尽，以便

于模型的修改与查看。

5定义边界条件

如图所示，在理想的桥梁约束条件下，仅需对相应位置的节点施加一般支承，定义时需

注意选择相应的边界组以及支承约束方向。这里需要注意的是，一般支承的坐标系方向为局

部坐标轴的方向，往往与整体坐标轴不同，定义前应首先显示该处的局部坐标方向，以便建

立正确的约束条件。

定义静力荷载工况与荷载

如图所示，在定义荷载前，首先需定义静力荷载工况，这是为了按照规范进行荷载组合，

静力荷载工况的定义项一般与荷载组的定义项相