midasgts數(shù)值分析方法介紹

1、 midasmidas軟件為韓國浦項(xiàng)制鐵軟件為韓國浦項(xiàng)制鐵(posco)(posco)集團(tuán)開發(fā)，在韓國軟件市場中占有集團(tuán)開發(fā)，在韓國軟件市場中占有 率排行第一，率排行第一，20022002年年1111月引進(jìn)中國。月引進(jìn)中國。 midasmidas軟件涉及有：建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域（軟件涉及有：建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域（midas-buildingmidas-building、gengen）; ; 巖土領(lǐng)域（巖土領(lǐng)域（midas-gtsmidas-gts）; ; 橋梁領(lǐng)域（橋梁領(lǐng)域（midas-civilmidas-civil）。）。 1 1、山嶺隧道、山嶺隧道 2 2、地下廠房（斷層帶）、地下廠房（斷層帶） 3 3

2、、水利大壩、水利大壩 4 4、橋臺基礎(chǔ)、橋臺基礎(chǔ) 5 5、邊坡工程、邊坡工程 6 6、基坑開挖、基坑開挖 7 7、地鐵隧道、地鐵隧道 8 8、鐵路移動荷載、鐵路移動荷載 9 9、抗震分析、抗震分析 提供的分析功能如下：提供的分析功能如下： 各種分析類型可參考程序自帶例題，或各種分析類型可參考程序自帶例題，或yantubbsyantubbs論壇、仿真論壇等。論壇、仿真論壇等。 d:program filesmidasgtsd:program filesmidasgts 可選用多種單元類型進(jìn)行地層、結(jié)構(gòu)模擬：可選用多種單元類型進(jìn)行地層、結(jié)構(gòu)模擬： 根據(jù)不同地層特點(diǎn)選用本構(gòu)模型：根據(jù)不同地層特點(diǎn)選用

3、本構(gòu)模型： 計(jì)算步驟基本與常用軟件計(jì)算步驟基本與常用軟件sap2000sap2000類似：類似： 1 1、建立模型。建立模型。cadcad導(dǎo)入，地層及結(jié)構(gòu)相應(yīng)簡化，模擬的范圍取隧道導(dǎo)入，地層及結(jié)構(gòu)相應(yīng)簡化，模擬的范圍取隧道 兩側(cè)及下側(cè)各取兩側(cè)及下側(cè)各取3d3d。 2 2、定義材料屬性。定義材料屬性。地層參數(shù)根據(jù)地勘資料取值，地層參數(shù)根據(jù)地勘資料取值， 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，彈性模量取根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，彈性模量取3535倍壓縮模量。倍壓縮模量。 3 3、網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格劃分。指定單元材料屬性，隧道內(nèi)結(jié)合施工工序分塊。指定單元材料屬性，隧道內(nèi)結(jié)合施工工序分塊。 4 4、施加荷載。施加荷載。自重、上部建筑荷載或地震作用等

4、。自重、上部建筑荷載或地震作用等。 （5 5、定義施工步驟、定義施工步驟）生成初始應(yīng)力場，根據(jù)工序鈍化、激活單元。）生成初始應(yīng)力場，根據(jù)工序鈍化、激活單元。 5 5、邊界約束。邊界約束。固定約束或彈簧約束。固定約束或彈簧約束。 6 6、定義分析類型。定義分析類型。線性靜態(tài)、施工階段、時程等線性靜態(tài)、施工階段、時程等 7 7、計(jì)算分析。計(jì)算分析。平面模型速度較快，三維分析時間較長。平面模型速度較快，三維分析時間較長。 8 8、查看結(jié)果。查看結(jié)果。位移、應(yīng)力、應(yīng)變、塑性區(qū)、彎矩、軸力等。位移、應(yīng)力、應(yīng)變、塑性區(qū)、彎矩、軸力等。 與常用軟件與常用軟件ansysflac3dansysflac3d等相比

5、，簡單易操作、計(jì)算周期短等。等相比，簡單易操作、計(jì)算周期短等。 地鐵結(jié)構(gòu)常用分析類型具體實(shí)例操作：地鐵結(jié)構(gòu)常用分析類型具體實(shí)例操作： 1 1、線性靜力分析（荷載、線性靜力分析（荷載- -結(jié)構(gòu)模型）；結(jié)構(gòu)模型）； 2 2、施工階段分析（地層、施工階段分析（地層- -結(jié)構(gòu)模型）；結(jié)構(gòu)模型）； 3 3、抗震分析。、抗震分析。 荷載結(jié)構(gòu)模型計(jì)算方法基本上與荷載結(jié)構(gòu)模型計(jì)算方法基本上與sap2000sap2000相同，計(jì)算步驟如下：相同，計(jì)算步驟如下： cadcad建模型導(dǎo)入程序建模型導(dǎo)入程序 定義材料屬性定義材料屬性 劃分網(wǎng)格劃分網(wǎng)格( (賦予結(jié)構(gòu)屬性賦予結(jié)構(gòu)屬性) ) 指定彈簧約束指定彈簧約束 施加

6、荷載施加荷載 定義荷載組合定義荷載組合 定義分析類型（線性定義分析類型（線性 靜力）靜力） 計(jì)算分析計(jì)算分析 查看結(jié)果查看結(jié)果 結(jié)構(gòu)配筋。結(jié)構(gòu)配筋。 與與sap2000sap2000相比較，相比較，1 1）cadcad建模型時，不需將曲線分段，因而不建模型時，不需將曲線分段，因而不 需分小段施加荷載需分小段施加荷載2 2）彈簧背離結(jié)構(gòu)端可施加強(qiáng)制位移，滿足反應(yīng)位）彈簧背離結(jié)構(gòu)端可施加強(qiáng)制位移，滿足反應(yīng)位 移法分析要求移法分析要求3 3）經(jīng)比較，計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力較）經(jīng)比較，計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力較sap2000sap2000基本一致?；疽恢?。 地鐵結(jié)構(gòu)常用分析類型具體實(shí)例操作：地鐵結(jié)構(gòu)常用分析類型具體實(shí)例操

7、作： 1 1、線性靜力分析（荷載、線性靜力分析（荷載- -結(jié)構(gòu)模型）；結(jié)構(gòu)模型）； 2 2、施工階段分析（地層、施工階段分析（地層- -結(jié)構(gòu)模型）；結(jié)構(gòu)模型）； 3 3、抗震分析。、抗震分析。 1 1、一般問題可采用、一般問題可采用平面應(yīng)變分析平面應(yīng)變分析；涉及到不規(guī)則地下結(jié)構(gòu)、交叉隧；涉及到不規(guī)則地下結(jié)構(gòu)、交叉隧 道等空間問題需進(jìn)程道等空間問題需進(jìn)程三維模型分析三維模型分析。 2 2、三維分析兩種建模方法，分別生成六面體單元和四面體單元。、三維分析兩種建模方法，分別生成六面體單元和四面體單元。 建模相對復(fù)雜，分析時間較長，詳見相關(guān)例題。建模相對復(fù)雜，分析時間較長，詳見相關(guān)例題。 3 3、以八

8、號線下穿平瓦房風(fēng)險源計(jì)算實(shí)例介紹平面應(yīng)變分析方法。、以八號線下穿平瓦房風(fēng)險源計(jì)算實(shí)例介紹平面應(yīng)變分析方法。 4 4、具體實(shí)例操作。、具體實(shí)例操作。 地鐵結(jié)構(gòu)常用分析類型具體實(shí)例操作：地鐵結(jié)構(gòu)常用分析類型具體實(shí)例操作： 1 1、線性靜力分析（荷載、線性靜力分析（荷載- -結(jié)構(gòu)模型）；結(jié)構(gòu)模型）； 2 2、施工階段分析（地層、施工階段分析（地層- -結(jié)構(gòu)模型）；結(jié)構(gòu)模型）； 3 3、抗震分析。、抗震分析。 根據(jù)根據(jù)城市軌道交通結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范城市軌道交通結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（征求意見稿），抗震（征求意見稿），抗震 設(shè)防烈度為設(shè)防烈度為7 7 度及以上度及以上的地下車站結(jié)構(gòu)和區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)，應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的地

9、下車站結(jié)構(gòu)和區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)，應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu) 抗震性能的驗(yàn)算；抗震性能的驗(yàn)算；7 7 度區(qū)地質(zhì)條件及結(jié)構(gòu)形式簡單的區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)，度區(qū)地質(zhì)條件及結(jié)構(gòu)形式簡單的區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)， 可不進(jìn)行抗震性能驗(yàn)算。計(jì)算內(nèi)容包括可不進(jìn)行抗震性能驗(yàn)算。計(jì)算內(nèi)容包括反應(yīng)位移法反應(yīng)位移法、時程法分析時程法分析等。等。 1 1、抗震設(shè)計(jì)流程、抗震設(shè)計(jì)流程 需進(jìn)行時程分析的情況：需進(jìn)行時程分析的情況： a a、地下結(jié)構(gòu)縱向的斷面變化較、地下結(jié)構(gòu)縱向的斷面變化較 大或在橫向有結(jié)構(gòu)連接；大或在橫向有結(jié)構(gòu)連接； b b、地質(zhì)條件沿地下結(jié)構(gòu)縱向、地質(zhì)條件沿地下結(jié)構(gòu)縱向 變化較大，軟硬不均；變化較大，軟硬不均； c c、隧道線路存在急曲線。、

10、隧道線路存在急曲線。 地震參數(shù)：地震參數(shù)： a a、地下結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行、地下結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行e2 e2 地震作用地震作用下的彈下的彈 性內(nèi)力和變形分析，此時可假定結(jié)性內(nèi)力和變形分析，此時可假定結(jié) 構(gòu)與構(gòu)件處于彈性工作狀態(tài)。構(gòu)與構(gòu)件處于彈性工作狀態(tài)。 b b、結(jié)構(gòu)形式不規(guī)則且具有明顯薄弱部、結(jié)構(gòu)形式不規(guī)則且具有明顯薄弱部 位可能導(dǎo)致地震時嚴(yán)重破壞的地下位可能導(dǎo)致地震時嚴(yán)重破壞的地下 車站結(jié)構(gòu)應(yīng)按本規(guī)范有關(guān)規(guī)定進(jìn)行車站結(jié)構(gòu)應(yīng)按本規(guī)范有關(guān)規(guī)定進(jìn)行 e3 e3 地震作用地震作用下的彈塑性變形分析。下的彈塑性變形分析。 2 2、反應(yīng)位移法分析、反應(yīng)位移法分析 1 1）計(jì)算荷載及其組合：）計(jì)算荷載及其組合： a a

11、、地震作用地震作用（土層相對位移、結(jié)構(gòu)慣性力和結(jié)構(gòu)周圍剪力作用），（土層相對位移、結(jié)構(gòu)慣性力和結(jié)構(gòu)周圍剪力作用）， 可由可由一維土層地震反應(yīng)分析一維土層地震反應(yīng)分析得到；對于進(jìn)行了工程場地得到；對于進(jìn)行了工程場地地震安全地震安全 性評價性評價工作的，應(yīng)采用其得到的位移隨深度的變化關(guān)系；對未進(jìn)工作的，應(yīng)采用其得到的位移隨深度的變化關(guān)系；對未進(jìn) 行工程場地地震安全性評價工作的，可通過行工程場地地震安全性評價工作的，可通過計(jì)算公式計(jì)算公式推算。推算。 b b、 非地震作用非地震作用( (土壓、水壓、自重等土壓、水壓、自重等) )取值、分類應(yīng)按取值、分類應(yīng)按 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范執(zhí)行；執(zhí)行； c

12、c、抗震設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)荷載組合荷載組合應(yīng)按應(yīng)按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定執(zhí)行。規(guī)定執(zhí)行。 序號 荷載 組合驗(yàn)算工況 永久 荷載 可變 荷載 偶然荷載 地震 荷載 人防 荷載 1基本組合構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算1.351.4 2構(gòu)件裂縫寬度驗(yàn)算1.01.0 3構(gòu)件變形計(jì)算1.01.0 4 4抗震荷載作用下構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算抗震荷載作用下構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算1.21.21.31.3 5人防荷載作用下構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算1.21.0 6構(gòu)件抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算1.0 2 2、反應(yīng)位移法分析、反應(yīng)位移法分析 2 2）各項(xiàng)地震作用計(jì)算：）各項(xiàng)地震作用計(jì)算： a a、土層相對位移。土層相對位移。根據(jù)地勘或安評報告，確定擬建工程抗震設(shè)防烈

13、根據(jù)地勘或安評報告，確定擬建工程抗震設(shè)防烈 度、地震分組及場地類別，查詢地表位移峰值及其調(diào)整系數(shù)。度、地震分組及場地類別，查詢地表位移峰值及其調(diào)整系數(shù)。 地震動峰值位移表地震動峰值位移表 地震動峰值位移調(diào)整表地震動峰值位移調(diào)整表 式中：式中：u(z)-u(z)-地震時深度地震時深度z z處土層的水平位移處土層的水平位移(m)(m)； z z- -深度深度(m)(m)； umax- umax-場地地表最大位移；場地地表最大位移； h- h-地面至地震作用基準(zhǔn)面的距離地面至地震作用基準(zhǔn)面的距離(m)(m)。 max 1 cos 32 z u zu h 一般情況下，對于埋置于地層中的隧道和一般情況下

14、，對于埋置于地層中的隧道和 地下車站結(jié)構(gòu)，應(yīng)按地面至剪切波速大于地下車站結(jié)構(gòu)，應(yīng)按地面至剪切波速大于 500m/s500m/s且其下臥各巖土的剪切波速均不小于且其下臥各巖土的剪切波速均不小于 500m/s500m/s的土層頂面的距離確定基巖面的深度的土層頂面的距離確定基巖面的深度 通過在模型中的地基彈簧非通過在模型中的地基彈簧非 結(jié)構(gòu)連接端的節(jié)點(diǎn)水平方向結(jié)構(gòu)連接端的節(jié)點(diǎn)水平方向 上施加上施加相對底板的強(qiáng)制位移相對底板的強(qiáng)制位移。 2 2、反應(yīng)位移法分析、反應(yīng)位移法分析 2 2）各項(xiàng)地震作用計(jì)算：）各項(xiàng)地震作用計(jì)算： b b、結(jié)構(gòu)慣性力。結(jié)構(gòu)慣性力。 2 2、反應(yīng)位移法分析、反應(yīng)位移法分析 2

15、2）各項(xiàng)地震作用計(jì)算：）各項(xiàng)地震作用計(jì)算： c c、結(jié)構(gòu)周圍剪力。結(jié)構(gòu)周圍剪力。采用反應(yīng)譜法計(jì)算土層位移，通過土層位移微分采用反應(yīng)譜法計(jì)算土層位移，通過土層位移微分 確定土層應(yīng)變，最終通過物理關(guān)系計(jì)算土層剪力。確定土層應(yīng)變，最終通過物理關(guān)系計(jì)算土層剪力。 其中其中g(shù) g為土體的動剪切模量。為土體的動剪切模量。 max ( )1 sin 232 xz u zz u zhh xz g 2 2、反應(yīng)位移法分析、反應(yīng)位移法分析 3 3）結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算。通過施加地震作用及非地震作用，采用）結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算。通過施加地震作用及非地震作用，采用荷載荷載- -結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 模型模型進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，計(jì)算模型如下圖所示。根據(jù)

16、北京進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，計(jì)算模型如下圖所示。根據(jù)北京1616號線、號線、6 6號線號線 反應(yīng)位移法分析結(jié)構(gòu)，地震組合基本上不控制結(jié)構(gòu)配筋。反應(yīng)位移法分析結(jié)構(gòu)，地震組合基本上不控制結(jié)構(gòu)配筋。 3 3、時程法分析、時程法分析 隧道與地下車站結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析可采用隧道與地下車站結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析可采用波動法波動法或者或者振動法。振動法。 當(dāng)采用當(dāng)采用波動法波動法進(jìn)行地震動輸入時，模型邊界應(yīng)采用粘性人工邊界進(jìn)行地震動輸入時，模型邊界應(yīng)采用粘性人工邊界 或粘彈性人工邊界等合理的人工邊界條件，地震波通過約束邊界輸入。或粘彈性人工邊界等合理的人工邊界條件，地震波通過約束邊界輸入。 當(dāng)采用當(dāng)采用振動法振動法輸入時，一

17、般采用輸入基巖加速度，結(jié)構(gòu)對于基巖輸入時，一般采用輸入基巖加速度，結(jié)構(gòu)對于基巖 作相對運(yùn)動，在結(jié)構(gòu)上施加慣性力來實(shí)現(xiàn)，這是一種不考慮振動傳播作相對運(yùn)動，在結(jié)構(gòu)上施加慣性力來實(shí)現(xiàn)，這是一種不考慮振動傳播 時間的分析方法。時間的分析方法。 3 3、時程法分析、時程法分析 1 1）地震動參數(shù)。地震動參數(shù)。根據(jù)地勘或安評報告，選用地層動彈模、動泊根據(jù)地勘或安評報告，選用地層動彈模、動泊 松比、加速度時程函數(shù)、地震持續(xù)時間等。采用三組松比、加速度時程函數(shù)、地震持續(xù)時間等。采用三組5050年超越概率為年超越概率為 10%10%地震（地震（e2e2地震）地震）的基巖加速度時程函數(shù)進(jìn)行時程法分析，取其中的基巖

18、加速度時程函數(shù)進(jìn)行時程法分析，取其中 最不利影響結(jié)果與反應(yīng)位移法結(jié)果比較。最不利影響結(jié)果與反應(yīng)位移法結(jié)果比較。 3 3、時程法分析、時程法分析 2 2）計(jì)算方法。計(jì)算方法。 a a、考慮水平和豎向地震波的影響，其加速度最大值按照、考慮水平和豎向地震波的影響，其加速度最大值按照 1 1（水平（水平x x方向）：方向）：0.850.85（水平（水平y(tǒng) y方向）：方向）：0.650.65（豎向）（豎向）的比例調(diào)整。的比例調(diào)整。 b b、計(jì)算模型的側(cè)面人工邊界距地下結(jié)構(gòu)為、計(jì)算模型的側(cè)面人工邊界距地下結(jié)構(gòu)為3 3倍倍車站水平有效寬度，車站水平有效寬度， 底面人工邊界距結(jié)構(gòu)為底面人工邊界距結(jié)構(gòu)為3 3倍車站豎向有效高度，上表面取至實(shí)際地表。倍車站豎向有效高度，上表面取至實(shí)際地表。 c c、模型邊界采用、模型邊界采用粘彈性吸收邊界粘彈性吸收邊界。為了定義粘性邊界需要計(jì)算相應(yīng)。為了定義粘性邊界需要計(jì)算相應(yīng) 的土體的土體x, y, zx, y, z方向上的阻尼比。計(jì)算阻尼的公式如下：方向上的阻尼比。計(jì)算阻尼的公式如下： ：體積彈性系數(shù)(kn/m2) g：剪切彈性系數(shù)(kn/m2) e：彈性模量(kn/m2) ：泊松比 a：截面積(m2) 3 3、時程法分析、時程法分析 3 3）計(jì)算過程。計(jì)算過程。 a a、特征值分析。特征值分析。網(wǎng)格劃分完成后，邊界施加曲面彈簧（基床系數(shù)）