简介
《21世纪交通版高等学校教材:桥梁结构电算:有限元分析方法及其在MIDAS/Civil中的应用》主要介绍了桥梁结构分析中有限元的建模和计算方法。鉴于MIDAs／Civil软件在国内的教学、科研和生产中使用较广，《21世纪交通版高等学校教材:桥梁结构电算:有限元分析方法及其在MIDAS/Civil中的应用》以MIDAs／Civil为例，较为系统地介绍了软件的基本操作及静、动力计算方法。为帮助未系统学习过有限单元法或结构矩阵分析的读者能更好地理解有限元基本原理，专门编写了杆系结构的矩阵位移法。
目录
第1章绪论
1.1国内外桥梁结构分析软件发展概况
1.1.1国外发展概况
1.1.2国内发展概况
1.2桥梁结构分析问题的分类
1.3桥梁结构分析基本过程
1.3.1模型建立
1.3.2施加荷载和约束
1.3.3求解
1.3.4后处理
1.4模型纠错
1.4.1有限元分析中的常见错误
1.4.2计算结果的正确性判断
1.4.3提高计算正确性的几种方法
1.5计算结果的输出与整理
1.5.1截面位置的标识
1.5.2表头和表号
1.5.3有效位数
1.5.4编写计算报告、必要的说明和附注
1.6开设“桥梁结构电算”课程的必要性
1.6.1复杂桥梁结构分析的需要
1.6.2精细化分析的需要
1.6.3桥梁创新的需要
1.6.4编制施工方案的需要
1.6.5工作技能的需要
思考题
第2章杆系结构的矩阵位移法
2.1概述
2.2总体坐标系和单元坐标系
2.2.1总体坐标系
2.2.2单元坐标系
2.3平面梁单元的单元刚度矩阵
2.3.1杆端位移和杆端力
2.3.2杆端力与杆端位移的关系
2.3.3单元刚度矩阵具有的性质
2.3.4考虑剪切变形的梁单元刚度矩阵
2.4总体坐标系中的单元刚度矩阵
2.4.1坐标转换
2.4.2总体坐标系下的单元刚度矩阵
2.5总体刚度矩阵的集成
2.5.1总体刚度矩阵
2.5.2单元刚度矩阵的投放
2.5.3约束处理
2.6荷载列阵的形成
2.6.1等效节点荷载的概念
2.6.2综合节点荷载的计算步骤
2.7方程求解
2.8杆件单元内力计算
2.8.1节点位移产生的截面内力
2.8.2节问荷载产生的内力
2.8.3单元截面内力
2.9支点反力计算及支承点沉陷产生的内力计算
2.9.1计算原理
2.9.2支承点沉陷产生的内力及反力计算
2.10矩阵位移法计算步骤与算例
2.10.1计算步骤
2.10.2算例
2.11空间梁单元
2.11.1空间梁单元刚度矩阵
2.11.2空间梁单元的坐标转换矩阵
思考题
第3章桥梁结构的有限元建模
3.1建模前的规划分析
3.1.1单元类型
3.1.2不同单元连接的处理
3.1.3梁单元中带铰的处理
3.1.4模型的对称性
3.1.5网格划分密度
3.2桥梁结构建模时的一些共性特点
3.2.1计算单位
3.2.2变截面
3.2.3刚臂
3.2.4刚性横梁
3.2.5支座的处理
3.3桥梁结构建模的一般步骤
3.3.1明确计算目标
3.3.2桥梁构造分析与单元类型选择
3.3.3定义截面特性和材料特性
3.3.4施工阶段分析
3.3.5荷载分析
3.3.6建立有限元模型
3.4梁式桥有限元建模
3.4.1简支梁桥
3.4.2连续梁桥与连续刚构桥
3.4.3预应力荷载的输入
3.5拱桥有限元建模
3.5.1普通拱桥的有限元模型
3.5.2钢管混凝土拱桥
3.5.3劲性骨架混凝土拱桥
3.6斜拉桥和悬索桥建模要点
3.7桩—土相互作用的计算
3.7.1集中质量法概念
3.7.2土弹簧刚度的计算方法
3.7.3地基系数C的概念及确定方法
3.7.4桩的计算宽度
3.7.5土的地基比例系数m值确定
3.7.6桩—土共同作用的有限元模拟
思考题
第4章MIDAS／Civil基本操作
4.1 MIDAS／Civil简介
4.1.1 MIDAS／Civil用户界面
4.1.2 MIDAS／Civil初始化设置
4.1.3 MIDAS／Civil界面操作
4.1.4数据输入方式
4.2建立项目
4.2.1预应力简支箱梁桥支架现浇示例参数
4.2.2建模要点
4.2.3创建项目文件
4.2.4设置结构类型
4.3创建节点
4.3.1建立节点
4.3.2复制或移动节点
4.3.3镜像节点
4.3.4节点表格
4.4单元创建
4.4.1单元类型
4.4.2建立单元
4.4.3移动／复制单元
4.4.4单元镜像
4.4.5合并与分割单元
4.4.6从AutoCAD导入模型
4.4.7修改单元参数
4.4.8单元表格
4.5材料与截面特性定义
4.5.1材料特性定义
4.5.2时间依存性材料定义
4.5.3材料表格
4.5.4截面特性输入
4.5.5截面特性计算器（SPC）
4.5.6截面特性调整系数
4.5.7变截面、变截面组
4.5.8截面表格
4.6边界条件
4.6.1一般支承
4.6.2弹性支承单元
4.6.3弹性连接单元
t 4.6.4刚性连接
4.6.5单元端部释放
4.6.6梁端部刚性域偏移
4.6.7节点局部坐标轴
4.6.8边界条件表格
4.7静力荷载
4.7.1静力荷载工况
4.7.2 自重
4.7.3节点荷载
4.7.4梁单元荷载
4.7.5温度梯度和梁截面温度
4.8预应力荷载
4.8.1钢束特性值
4.8.2钢束布置的形状
4.8.3钢束预应力荷载
4.9移动荷载
4.9.1移动荷载规范
4.9.2车道与车道面
4.9.3车辆
4.9.4移动荷载工况
……
第5章MIDAS/Civil桥梁结构动力与稳定计算
第6章MIDAS/Civil桥梁专题分析
思考题
参考文献
1.1国内外桥梁结构分析软件发展概况
1.1.1国外发展概况
1.1.2国内发展概况
1.2桥梁结构分析问题的分类
1.3桥梁结构分析基本过程
1.3.1模型建立
1.3.2施加荷载和约束
1.3.3求解
1.3.4后处理
1.4模型纠错
1.4.1有限元分析中的常见错误
1.4.2计算结果的正确性判断
1.4.3提高计算正确性的几种方法
1.5计算结果的输出与整理
1.5.1截面位置的标识
1.5.2表头和表号
1.5.3有效位数
1.5.4编写计算报告、必要的说明和附注
1.6开设“桥梁结构电算”课程的必要性
1.6.1复杂桥梁结构分析的需要
1.6.2精细化分析的需要
1.6.3桥梁创新的需要
1.6.4编制施工方案的需要
1.6.5工作技能的需要
思考题
第2章杆系结构的矩阵位移法
2.1概述
2.2总体坐标系和单元坐标系
2.2.1总体坐标系
2.2.2单元坐标系
2.3平面梁单元的单元刚度矩阵
2.3.1杆端位移和杆端力
2.3.2杆端力与杆端位移的关系
2.3.3单元刚度矩阵具有的性质
2.3.4考虑剪切变形的梁单元刚度矩阵
2.4总体坐标系中的单元刚度矩阵
2.4.1坐标转换
2.4.2总体坐标系下的单元刚度矩阵
2.5总体刚度矩阵的集成
2.5.1总体刚度矩阵
2.5.2单元刚度矩阵的投放
2.5.3约束处理
2.6荷载列阵的形成
2.6.1等效节点荷载的概念
2.6.2综合节点荷载的计算步骤
2.7方程求解
2.8杆件单元内力计算
2.8.1节点位移产生的截面内力
2.8.2节问荷载产生的内力
2.8.3单元截面内力
2.9支点反力计算及支承点沉陷产生的内力计算
2.9.1计算原理
2.9.2支承点沉陷产生的内力及反力计算
2.10矩阵位移法计算步骤与算例
2.10.1计算步骤
2.10.2算例
2.11空间梁单元
2.11.1空间梁单元刚度矩阵
2.11.2空间梁单元的坐标转换矩阵
思考题
第3章桥梁结构的有限元建模
3.1建模前的规划分析
3.1.1单元类型
3.1.2不同单元连接的处理
3.1.3梁单元中带铰的处理
3.1.4模型的对称性
3.1.5网格划分密度
3.2桥梁结构建模时的一些共性特点
3.2.1计算单位
3.2.2变截面
3.2.3刚臂
3.2.4刚性横梁
3.2.5支座的处理
3.3桥梁结构建模的一般步骤
3.3.1明确计算目标
3.3.2桥梁构造分析与单元类型选择
3.3.3定义截面特性和材料特性
3.3.4施工阶段分析
3.3.5荷载分析
3.3.6建立有限元模型
3.4梁式桥有限元建模
3.4.1简支梁桥
3.4.2连续梁桥与连续刚构桥
3.4.3预应力荷载的输入
3.5拱桥有限元建模
3.5.1普通拱桥的有限元模型
3.5.2钢管混凝土拱桥
3.5.3劲性骨架混凝土拱桥
3.6斜拉桥和悬索桥建模要点
3.7桩—土相互作用的计算
3.7.1集中质量法概念
3.7.2土弹簧刚度的计算方法
3.7.3地基系数C的概念及确定方法
3.7.4桩的计算宽度
3.7.5土的地基比例系数m值确定
3.7.6桩—土共同作用的有限元模拟
思考题
第4章MIDAS／Civil基本操作
4.1 MIDAS／Civil简介
4.1.1 MIDAS／Civil用户界面
4.1.2 MIDAS／Civil初始化设置
4.1.3 MIDAS／Civil界面操作
4.1.4数据输入方式
4.2建立项目
4.2.1预应力简支箱梁桥支架现浇示例参数
4.2.2建模要点
4.2.3创建项目文件
4.2.4设置结构类型
4.3创建节点
4.3.1建立节点
4.3.2复制或移动节点
4.3.3镜像节点
4.3.4节点表格
4.4单元创建
4.4.1单元类型
4.4.2建立单元
4.4.3移动／复制单元
4.4.4单元镜像
4.4.5合并与分割单元
4.4.6从AutoCAD导入模型
4.4.7修改单元参数
4.4.8单元表格
4.5材料与截面特性定义
4.5.1材料特性定义
4.5.2时间依存性材料定义
4.5.3材料表格
4.5.4截面特性输入
4.5.5截面特性计算器（SPC）
4.5.6截面特性调整系数
4.5.7变截面、变截面组
4.5.8截面表格
4.6边界条件
4.6.1一般支承
4.6.2弹性支承单元
4.6.3弹性连接单元
t 4.6.4刚性连接
4.6.5单元端部释放
4.6.6梁端部刚性域偏移
4.6.7节点局部坐标轴
4.6.8边界条件表格
4.7静力荷载
4.7.1静力荷载工况
4.7.2 自重
4.7.3节点荷载
4.7.4梁单元荷载
4.7.5温度梯度和梁截面温度
4.8预应力荷载
4.8.1钢束特性值
4.8.2钢束布置的形状
4.8.3钢束预应力荷载
4.9移动荷载
4.9.1移动荷载规范
4.9.2车道与车道面
4.9.3车辆
4.9.4移动荷载工况
……
第5章MIDAS/Civil桥梁结构动力与稳定计算
第6章MIDAS/Civil桥梁专题分析
思考题
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