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第1章 绪论1

1.1国内外桥梁结构分析软件发展概况1

1.1.1国外发展概况1

1.1.2国内发展概况1

1.2桥梁结构分析问题的分类2

1.3桥梁结构分析基本过程4

1.3.1模型建立4

1.3.2施加荷载和约束5

1.3.3求解5

1.3.4后处理5

1.4模型纠错5

1.4.1有限元分析中的常见错误5

1.4.2计算结果的正确性判断7

1.4.3提高计算正确性的几种方法8

1.5计算结果的输出与整理9

1.5.1截面位置的标识9

1.5.2表头和表号10

1.5.3有效位数10

1.5.4编写计算报告、必要的说明和附注10

1.6开设“桥梁结构电算”课程的必要性11

1.6.1复杂桥梁结构分析的需要11

1.6.2精细化分析的需要11

1.6.3桥梁创新的需要11

1.6.4编制施工方案的需要11

1.6.5工作技能的需要11

思考题11

第2章 杆系结构的矩阵位移法13

2.1概述13

2.2总体坐标系和单元坐标系14

2.2.1总体坐标系14

2.2.2单元坐标系14

2.3平面梁单元的单元刚度矩阵15

2.3.1杆端位移和杆端力15

2.3.2杆端力与杆端位移的关系16

2.3.3单元刚度矩阵具有的性质18

2.3.4考虑剪切变形的梁单元刚度矩阵19

2.4总体坐标系中的单元刚度矩阵22

2.4.1坐标转换22

2.4.2总体坐标系下的单元刚度矩阵23

2.5总体刚度矩阵的集成24

2.5.1总体刚度矩阵24

2.5.2单元刚度矩阵的投放26

2.5.3约束处理27

2.6荷载列阵的形成29

2.6.1等效节点荷载的概念29

2.6.2综合节点荷载的计算步骤30

2.7方程求解31

2.8杆件单元内力计算33

2.8.1节点位移产生的截面内力33

2.8.2节间荷载产生的内力33

2.8.3单元截面内力34

2.9支点反力计算及支承点沉陷产生的内力计算34

2.9.1计算原理34

2.9.2支承点沉陷产生的内力及反力计算35

2.10矩阵位移法计算步骤与算例35

2.10.1计算步骤35

2.10.2算例35

2.11空间梁单元43

2.11.1空间梁单元刚度矩阵43

2.11.2空间梁单元的坐标转换矩阵46

思考题49

第3章 桥梁结构的有限元建模50

3.1建模前的规划分析50

3.1.1单元类型50

3.1.2不同单元连接的处理51

3.1.3梁单元中带铰的处理58

3.1.4模型的对称性60

3.1.5网格划分密度61

3.2桥梁结构建模时的一些共性特点61

3.2.1计算单位61

3.2.2变截面62

3.2.3刚臂62

3.2.4刚性横梁66

3.2.5支座的处理66

3.3桥梁结构建模的一般步骤68

3.3.1明确计算目标68

3.3.2桥梁构造分析与单元类型选择68

3.3.3定义截面特性和材料特性69

3.3.4施工阶段分析70

3.3.5荷载分析73

3.3.6建立有限元模型75

3.4梁式桥有限元建模75

3.4.1简支梁桥75

3.4.2连续梁桥与连续刚构桥76

3.4.3预应力荷载的输入76

3.5拱桥有限元建模77

3.5.1普通拱桥的有限元模型77

3.5.2钢管混凝土拱桥78

3.5.3劲性骨架混凝土拱桥80

3.6斜拉桥和悬索桥建模要点81

3.7桩——土相互作用的计算81

3.7.1集中质量法概念81

3.7.2土弹簧刚度的计算方法81

3.7.3地基系数C的概念及确定方法82

3.7.4桩的计算宽度82

3.7.5土的地基比例系数m值确定83

3.7.6桩——土共同作用的有限元模拟84

思考题85

第4章 MIDAS/Civil基本操作86

4.1 MIDAS/Civil简介86

4.1.1 MIDAS /Civil用户界面86

4.1.2 MIDAS/Civil初始化设置88

4.1.3 MIDAS/Civil界面操作89

4.1.4数据输入方式95

4.2建立项目95

4.2.1预应力简支箱梁桥支架现浇示例参数95

4.2.2建模要点98

4.2.3创建项目文件98

4.2.4设置结构类型99

4.3创建节点100

4.3.1建立节点100

4.3.2复制或移动节点101

4.3.3镜像节点102

4.3.4节点表格102

4.4单元创建103

4.4.1单元类型103

4.4.2建立单元108

4.4.3移动/复制单元109

4.4.4单元镜像109

4.4.5合并与分割单元110

4.4.6从AutoCAD导入模型111

4.4.7修改单元参数112

4.4.8单元表格113

4.5材料与截面特性定义114

4.5.1材料特性定义114

4.5.2时间依存性材料定义116

4.5.3材料表格118

4.5.4截面特性输入118

4.5.5截面特性计算器（SPC）120

4.5.6截面特性调整系数122

4.5.7变截面、变截面组124

4.5.8截面表格126

4.6边界条件127

4.6.1一般支承129

4.6.2弹性支承单元130

4.6.3弹性连接单元132

4.6.4刚性连接133

4.6.5单元端部释放136

4.6.6梁端部刚性域偏移137

4.6.7节点局部坐标轴139

4.6.8边界条件表格139

4.7静力荷载140

4.7.1静力荷载工况142

4.7.2自重143

4.7.3节点荷载144

4.7.4梁单元荷载144

4.7.5温度梯度和梁截面温度146

4.8预应力荷载148

4.8.1钢束特性值148

4.8.2钢束布置的形状151

4.8.3钢束预应力荷载154

4.9移动荷载155

4.9.1移动荷载规范156

4.9.2车道与车道面156

4.9.3车辆159

4.9.4移动荷载工况160

4.10组的概念与应用162

4.10.1结构组163

4.10.2边界组163

4.10.3荷载组165

4.10.4钢束组166

4.11施工阶段166

4.12分析控制169

4.12.1主控数据170

4.12.2移动荷载分析控制170

4.12.3施工阶段分析控制172

4.13结果174

4.13.1荷载组合175

4.13.2反力177

4.13.3内力179

4.13.4位移181

4.13.5影响线181

4.13.6预应力效应183

4.14设计186

4.14.1 RC设计188

4.14.2 PSC设计194

思考题199

第5章 MIDAS/Civil桥梁结构动力与稳定计算200

5.1桥梁模态分析200

5.1.1模态分析理论200

5.1.2子空间迭代法201

5.1.3 Lanczos法202

5.1.4一般结构的模态分析204

5.1.5有预应力结构的模态分析209

5.2桥梁稳定（屈曲）分析211

5.2.1桥梁稳定分析理论211

5.2.2线弹性屈曲分析212

5.3桥梁地震响应分析（反应谱法）214

5.3.1反应谱的概念214

5.3.2多模态反应谱分析理论215

5.3.3反应谱分析218

思考题224

第6章 MIDAS/Civil桥梁专题分析226

6.1斜拉桥拉索最优索力确定226

6.1.1索力优化原理226

6.1.2 MIDAS/Civil的未知荷载系数功能227

6.1.3斜拉桥索力优化算例228

6.2钢管混凝土连续梁桥分析233

6.2.1联合结构233

6.2.2工程实例233

6.3梁格法239

6.3.1梁格法的基本原理239

6.3.2梁格划分239

6.3.3工程实例241

思考题249

参考文献250