反应谱分析 北京迈达斯技术有限公司目录简要 (1)设定操作环境及定义材料和截面 (2)定义材料 (2)定义截面 (3)建立结构模型 (4)主梁及横向联系梁模型 (4)输入横向联系梁 (5)输入桥墩 (5)刚性连接 (7)建立桥墩和系梁 (9)输入边界条件 (10)输入支座的边界条件 (10)刚性连接 (11)输入横向联系梁的梁端刚域 (12)输入桥台的边界条件 (13)输入二期恒载 (14)输入质量 (15)输入反应谱数据 (17)输入反应谱函数 (17)输入反应谱荷载工况 (18)运行结构分析 (19)查看结果 (20)荷载组合 (20)查看振型形状和频率 (21)查看桥墩的支座反力 (24)简要本例题介绍使用MIDAS/CIVIL的反应谱分析功能来进行抗震设计的方法。
例题模型使用的是简化了的钢箱型桥梁模型，由主梁、横向联系梁和桥墩构成。
桥台部分由于刚度很大，不另外建立模型只输入边界条件；基础部分假设完全固定，也只按边界条件来定义。
下面是桥梁的一些基本数据。
跨 径：45 m + 50 m + 45 m = 140 m桥 宽：11.4 m主梁形式：钢箱梁钢 材：GB(S) Grade3（主梁）混 凝 土：GB_Civil(RC) 30（桥墩）图1. 桥梁剖面图[单位：mm]设定操作环境及定义材料和截面开新文件（新项目），以‘Response.mcb’为名保存(保存)。
文件 / 新项目t文件 / 保存( Response )将单位体系设定为kN(力), m(长度)。
工具 / 单位体系长度>m ; 力>kN ↵定义材料分别输入主梁和桥墩的材料数据。
模型 / 材料和截面特性 / 材料材料号(1); 类型>S钢材规范>GB(S); 数据库>Grade3 ↵材料号(2); 类型>混凝土规范>GB-Civil(RC) ; 数据库>30 ↵图2. 定义材料定义截面使用用户定义来输入主梁、横向联系梁以及桥墩的截面数据。
主 梁： 箱型截面 2000×2500×12×16/18 横向联系梁： 工字型截面 1500×300×12×12/12 柱 帽： 实腹长方形截面 1.5×1.5 桥 墩： 实腹圆形截面 1.5主梁与桥墩连接的支座部分使用弹性连接(Elastic Link)来模拟。
模型 / 材料和截面特性 / 截面数据库/用户名称 (Girder) ; 截面形状>箱型截面 ; 用户 偏心>中-中心 H ( 2 ) ; B ( 2.5 ) ; tw ( 0.012 ) tf1 ( 0.016 ) ; C ( 2.3 ) ; tf2 ( 0.018 )名称 (Cross) ; 截面形状>工型截面 ; 用户 偏心>中-中心 H ( 1.5 ) ; B ( 0.3 ) ; tw ( 0.012 ) ; tf1 ( 0.012 )名称( Coping ) ; 截面形状>实腹长方形截面 偏心>中-中心 用户 ; H ( 1.5 ) ; B ( 1.5 ) ↵名称 ( Column ) ; 截面形状>实腹圆形截面 用户 ; D ( 1.5 ) ↵图3. 定义截面输入截面尺寸时，若只输入tf1，不输入t f 2，则t f 2与t f 1相同。
建立结构模型主梁及横向联系梁模型使用建立节点建立节点后，通过扩展单元功能将节点按28 @5m扩展成梁单元来建立主梁。
顶面,捕捉节点(开), 捕捉单元(开)自动对齐(开)模型 / 节点 / 建立节点坐标( 0, 0, 0 )复制>复制次数(1) ; 距离(0, 7.7, 0)↵模型 / 单元 / 扩展单元全选扩展类型>节点Æ线单元单元属性>单元类型>梁单元材料>1:Grade3 ; 截面>1 : Girder生成形式>复制和移动复制和移动>等间距dx, dy, dz ( 5, 0, 0 ) ; 复制次数( 28 ) ↵图4. 输入主梁输入横向联系梁在主梁起点处使用建立单元功能连接两个节点建立一个横向联系梁后，可通过将该梁按纵桥方向复制来建立剩余横向联系梁。
节点号(开)模型 / 单元/ 建立单元单元类型>一般梁/变截面梁材料>1:Grade3 ; 截面>2:Cross ; Beta Angle ( 0 )节点连接( 1, 2 )模型/ 单元 / 复制和移动选择最新建立的个体形式>复制 ; 复制和移动>等间距dx, dy, dz ( 5, 0, 0 ) ; 复制次数( 28 )图5. 输入横向联系梁输入桥墩如图6所示，在桥墩的位置建立模型后，通过刚性连接(Rigid Link)来模拟实际结构。
桥墩的剖面如图7所示。
图6. 桥墩和上部结构连接示意图图7. 桥墩模型11.71.5立面 侧面[单位 : m]7.01.51.52.0 2.02@3.85=7.7刚性连接选择主梁支座处的节点，将其向z轴方向复制，生成要进行刚性连接的节点。
(参考图6)显示边界>一般支承(开)多边形选择( 单元 : 中跨中的单元)激活标准视图, 节点号(开)模型/节点 / 复制和移动单选( Nodes : 19, 20, 39, 40 )形式>复制 ; 复制和移动>任意间距方向>z ; 间距( -1.25, -0.2, -0.75 ) ↵图8. 复制节点在要建立桥墩和系梁的位置生成节点。
模型 / 节点 / 分割节点间距分割>等间距>分割数量(2)分割的节点号(67, 68) ; (69, 70) 模型 / 节点 / 复制和移动单选(节点 : 71, 72 )形式>复制 ; 复制和移动>任意间距方向>y; 间距( 11.7/2, -11.7 ) ↵前次选择方向>z ; 间距 -0.75, 7@-1 ) ↵图9. 输入桥墩的节点建立桥墩和系梁使用建立单元功能建立桥墩和系梁。
(参考图7)模型 / 单元 / 建立单元单元类型>一般梁/变截面梁材料>2:30 ; 截面>3:CopingBeta Angle ( 0 ) ; 交叉分割>节点(开) (图10的○1)节点连接( 73, 75 )节点连接( 74, 76 )材料>2:30 ; 截面>4:ColumnBeta Angle ( 0 ) ; 交叉分割>节点(开)节点连接( 77, 91 )节点连接( 78, 92 )①图10. 建立系梁和桥墩输入边界条件输入支座的边界条件使用 Zoom Window 放大系梁的连接部分，并使用弹性连接功能输入支座的边界条件。
窗口缩放 (放大第一个桥墩的系梁部分)模型 / 边界条件 / 弹性连接选择>添加/替换 ; 连接类型>一般类型SDx (1e11) ; SDy (1e11) ; SDz (1e11) SRx (0) ; SRy (0) ; SRz (0) 两点 ( 59, 63 )SDx (1e11) ; SDy (0) ; SDz (1e11) SRx (0) ; SRy (0) ; SRz (0) 两点( 60, 64 )对齐,窗口缩放 (放大第二个桥墩的系梁部分)SDx (1e11) ; SDy (1e11) ; SDz (0) SRx (0) ; SRy (0) ; SRz (0) 两点( 61, 65 )SDx (1e11) ; SDy (0) ; SDz (1e11) SRx (0) ; SRy (0) ; SRz (0) 两点( 62, 66 )图11. 只激活连接部分的单元弹性连接各方向弹簧的刚度需按单元坐标系输入。
自由方向输入为“0”, 固定方向输入为“1e11”以保证其刚性运动。
刚性连接将在实际位置建立的主梁和支座、支座和桥墩分别使用刚性连接 连接起来。
（参考图6）对齐, 窗口缩放 (放大第一个桥墩的系梁部分)模型 /边界条件/ 刚性连接单选( 节点 : 60 ) 主节点号 ( 20 )复制刚性连接(开)>方向>x ; 间距 ( 50 ) 类型>刚体 ↵单选(节点 : 59 ) 主节点号( 19 ) ↵单选(节点: 68 ) 主节点号( 64 ) ↵单选(节点: 67 ) 主节点号( 63 ) ↵单选(节点: 77 ) 主节点号( 71 ) ↵图12. 主梁和支座及桥墩间的刚性连接已输入的刚性连接可进行复制。
输入横向联系梁的梁端刚域由于建模时所有的单元是以中心轴为准相互连接的，故会有如图15所示的主梁和横向联系梁间由于主梁的梁宽导致的重复部分出现。
对此可使用梁端刚域 功能通过输入刚域长度使程序在计算刚度时将该部分的影响排除。
输入梁端刚域长度的方法有整体坐标系和单元坐标系两种类型。
若选择整体坐标系类型，则对于所输入的刚域长度不考虑荷载，只针对剩余的单元长度计算刚度和自重。
相反选择单元坐标系的话，只在计算刚度时排除输入的刚域长度，而在计算自重和施加荷载时则将该部分包含在内。
（参考在线帮助手册）这里使用单元坐标系来输入刚域长度。
此时由于需在梁单元的i、j端输入轴向的刚域长度，故需事先确认梁单元的单元坐标系方向。
左面, 隐藏(开)模型 / 边界条件 / 梁端刚域交叉线选择(单元 : 横向联系梁)选择>添加/替换 ; 梁端部刚域长度>类型>单元坐标系RGDi ( 2.3/2 ) ; RGDj ( 2.3/2 )图13. 输入横向联系梁的刚域长度i 端j 端①①输入桥台的边界条件本例题主梁与桥墩系梁的支座部分使用弹性连接和刚性连接功能来模拟。
桥台的边界条件如图14所示。
基础则假设其完全固定，故约束所有自由度。
图14. 桥台的约束条件隐藏(关)，标准视图，全部激活模型/边界条件 / 一般支承单选(节点 : 1, 57)选择>添加 ; 支承条件类型>Dy, Dz(开) ↵单选(节点 : 2, 58)选择>添加 ; 支承条件类型>Dz(开) ↵单选(节点 : 91, 92)选择>添加 ; 支承条件类型> D-All (开), R-All (开) ↵图15.输入边界条件固定端桥台45 m50 m45 m①使用查询>查询节点功能(图12的①)可在信息窗口查询相应节点的各种输入情况，并可非常容易地查看两个节点间的距离。
输入二期恒载首先定义二期恒载的静力荷载工况。
荷载/静力荷载工况名称( DL ) ; 类型>恒荷载假设二期恒载为10kN/m大小的均布荷载，使用梁单元荷载功能输入。