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1、 midas Civil 技术资料技术资料 -移动荷载移动荷载设置流程设置流程 目录目录 midas Civil 技术资料技术资料 1 -移动荷载设置流程 1 一、定义车道线（车道面）一、定义车道线（车道面） 2 二、定义车辆荷载二、定义车辆荷载 5 三、定义移动荷载工况三、定义移动荷载工况 7 四、移动荷载分析控制四、移动荷载分析控制 9 五、运行并查看分析结果五、运行并查看分析结果 12 参考文献参考文献 14 北京迈达斯技术有限公司 桥梁部 2013/05/17 midas Civil 技术资料 移动荷载设置流程 北京迈达斯技术有限公司 刘浩磊（编） 唐晓东（核） 2 本章主要结合中国规
2、范 JTG D60-20041进行纵向（顺桥向）移动荷载分析介绍，移动 荷载分析主要是计算移动荷载 （车道、 车辆或人群荷载） 在指定路径上 （车道线、 车道面） 移动时产生的各种效应（反力、内力、位移、应力）的包络结果，具体分析过程如下： （1）定义车道线/面； （2）定义车辆荷载-车道荷载、车辆荷载、人群荷载等活荷载； （3）定义移动荷载工况； （4）定义移动荷载分析控制； （5）运行分析并查看结果。 一、一、定义车道线（车道面）定义车道线（车道面） 荷载荷载移动荷载移动荷载移动荷载规范移动荷载规范-china，定义车道线或车道面，确定移动荷载路径，程 序提供车道单元和横向联系梁两种方法，
3、其中，车道单元法是将作用在车道中心线上的荷 载换算到车道单元上（换算为集中力和扭矩） ，单梁模型中常用；而横向联系梁法是将移 图 1-1 车道单元法及横向联系梁法示意图 动荷载作用在横梁上，然后由横梁按比例传递到临近的纵梁单元上，梁格模型中常用，此 时需要将横梁定义成为一个结构组，传力示意如图 1-1 所示。 随后即可进行车道线定义，首先是“斜交角”设置，对于斜桥梁格模型可以输入起点 和终点的斜交角度，此设置需跟横向联系梁法配合使用，车道单元法不需要设置此项。 “车辆移动方向” ，对于直桥，选择三者无差别；如果是斜桥，则车辆移动方向不同， 分析结果也不同，故要选择“往返” 。 midas Ci
4、vil 技术资料 移动荷载设置流程 北京迈达斯技术有限公司 刘浩磊（编） 唐晓东（核） 3 图 1-2 车道单元法及横梁联系梁法定义图示 “偏心距离”的输入，蓝色虚线为车道中心线的位置，Start-End 为车道单元，以顺 桥向为基准， 当车道中心线在车道单元的左侧时， 偏心距离 a 为负值， 右侧为正值。 同时， 偏心距离可在不同车道单元输入不同数值，以此模拟变宽或匝道交汇等情况的车道位置， 可先输入一个偏心距离，随后在图 1-2 中生成的表格里进行偏心距离修改。 “车轮间距”可以按照 JTG D60-2004 规范中输入车辆荷载间距 1.8m，轴重将平均分 配在两个轮上， 两车轮荷载加在各
5、自对应影响线上； 也可根据实际车辆车轮间距进行输入； 输入 0，则表示轴重直接传递到车道中心线上，且只有一个车道影响线。 “桥梁跨度”可输入连续梁最大跨的跨径，主要用来确定公路及城市桥梁设计规范中 车道荷载集中力 Pk 的大小及车道纵向折减系数。 “比例系数”输入车道的纵向折减系数，按照规范 D60-04 的 4.3.1-8 规定，当桥梁最 大计算跨径大于 150m 时，需按照规范规定考虑汽车荷载效应的纵向折减。 “选择”主要是选择作为车道单元的主梁单元，车道单元最好是编号由小到大，首 尾相连且单元坐标轴（x、y、z）与整体坐标轴（X、Y、Z）最好一致，便于查看分析结 果。对于采用车道单元法的
6、单梁直接选择纵梁单元即可，采用横向联系梁法的梁格模型需 midas Civil 技术资料 移动荷载设置流程 北京迈达斯技术有限公司 刘浩磊（编） 唐晓东（核） 4 要选择距离车道中心线较近的纵梁单元作为车道单元，选择完成后即可完成车道线的定义， 如图 1-3 和图 1-4 所示，其中绿色箭头代表车道中心线的位置，两侧绿色的点代表车轮， 红色线为车道单元即主梁单元。 图 1-3 车道单元法车道线图示 图 1-4 横向联系梁法车道线图示 除了车道线定义之外，对于移动荷载纵向、横向分布宽度较大且结构中存在板单元时 需要定义车道面，用于影响面分析。对于车道面的定义，主要是定义一个车道宽度(b)，此 处
7、输入实际车道宽度即可；然后选择距离车道面中心线距离较近的节点作为参考位置，其 他参数说明同车道线定义。定义好的车道面如下图 1-6 示，红色虚线表示车道面中心线， 红色点为车轮，蓝色虚线之间宽度为车道宽度 b 值。 注意，在车道面定义时要求宽度方向上至少要跨越两个板单元，如果车道面只位于一 个板单元内时，信息窗口会提示“车道面数据中发生错误” ，提示错误主要是要保证板单 元划分的细致些，过于粗糙会导致结果精度下降。 midas Civil 技术资料 移动荷载设置流程 北京迈达斯技术有限公司 刘浩磊（编） 唐晓东（核） 5 图 1-5 车道面定义图示 图 1-6 车道面图示 二、二、定义车辆荷载
8、定义车辆荷载 定义车辆荷载，可以添加标准车辆(A)，主要包括各个规范中的荷载；另外也可采用用 户定义(U)的方法进行定义，主要包括汽车荷载、列车/特殊荷载、人群荷载。两种定义荷 载的方式，根据需要选用，一般进行结构整体计算分析时按照规范选择标准车辆中的车道 荷载（CD） ；如果进行车辆荷载的分析，可以选择车辆荷载（CL）或是通过用户定义的方 法定义；对于特殊车辆荷载可以通过用户定义方式中列车/特殊车辆进行定义。 midas Civil 技术资料 移动荷载设置流程 北京迈达斯技术有限公司 刘浩磊（编） 唐晓东（核） 6 c 图 2-1 车辆荷载定义图示 对于人群荷载的定义方法，同样是先定义车道线
9、，主要是确定人群荷载的加载位置， 偏心距离取人行道中心距离主梁单元的距离，车轮间距输入 0，桥梁跨度和比例系数及选 图 2-2 规范人群荷载及用户自定义人群荷载 择车道单元均同上节内容；定义好车道线后，定义人群荷载，可以选择添加标准车辆（A） 中公路或城市桥梁规范中的人群荷载（RQ）进行定义，其中公路工程技术标准中输入人行 道宽度值，城市桥梁设计规范输入单边人行道宽度 wp，在专用非机动车桥上 wp 取 1/2 桥 宽，大于 4m 时仍按 4m 计2，或是采用用户定义中的人群荷载进行自定义，计算时单位长 度人群荷载为 dw宽度（wp） ，如图 2-2 所示。另外人群荷载定义中，人行道宽度不超过
10、 3.5 米时，都是按照人行道宽度dW 得到单位长度人群荷载，当人行道宽度超过 3.5 米时 仍按 3.5 米计，所以如果要模拟超过 3.5 米的人行道荷载，以 5 米宽为例，可以通过定义 人行道荷载时宽度输入 1 米，最后在定义移动荷载荷载工况时在子荷载工况中系数输入 5 来考虑。 midas Civil 技术资料 移动荷载设置流程 北京迈达斯技术有限公司 刘浩磊（编） 唐晓东（核） 7 对于板单元定义人群荷载车道面时，此时车道宽度 b 输入人行道宽度值，w 车轮间距 可输入 0，其他参数同上；定义人群荷载时，此时公路、城市桥梁规范及用户自定义中的 宽度及 wp 值可直接输入 1， 计算时程
11、序不调用此宽度值， 而是调用车道面定义时输入的车 道宽度 b，计算时单位长度人群荷载为 dw车道宽度 b，在车道面边线上添加根据离参考 节点距离而分配的荷载，如下图根据车道面人群荷载追踪得到的 191 号板单元内力，此例 中人行道宽度为 1.5m，定义车道面时车道面中心线距离参考节点的距离为-0.5m，故车道 面左侧边线距离参考节点 1.25（1.5/2+0.5=1.25）m，右侧边线距离参考节点 0.25 （1.5/2-0.5=0.25）m，人行道面荷载为 3KN/m，乘以宽度 1.5m，得到加载在车道面上的 荷载共为 4.5KN/m， 两边线上按 1.25:0.25 的比例分配， 分别添加
12、 3.75 KN/m 、 0.75 KN/m， 如下图 2-3 所示，图示中参考节点上的 4.5KN/m 只是图示作用，不参与计算。 图 2-3 车道面人群荷载板单元内力追踪结果 三、三、定义移动荷载工况定义移动荷载工况 定义移动荷载工况，主要是将车辆荷载加载到车道上，然后进行计算分析，首先是考 虑横向折减系数，此处按照 D60-04 中 4.3.1.-7 给出了不同车道的折减系数，当车道数大于 2 时需要考虑横向折减，因为每个车道上进行移动荷载加载分析时都是将移动荷载按最不 利位置（同号影响线区域或影响线峰值处）布置，但是当车道数量较多时，使结构某一截 面产生最大效应时，各车道的移动荷载同时
13、位于最不利位置的可能性会减小。在此处程序 会根据后面子荷载工况中的车道数自动调用表格中的横向折减系数，如果想增大或减小折 减系数或者是输入其他规范的横向折减系数，可以在横向折减系数表格中手动进行修改， 如图 3-1 所示。 然后定义子荷载工况，当存在多个子荷载工况时，需要进行工况的组合，组合选项包 midas Civil 技术资料 移动荷载设置流程 北京迈达斯技术有限公司 刘浩磊（编） 唐晓东（核） 8 括“组合”和“单独”两种类型。其中“单独”表示程序以多个子荷载工况的包络结果作 为移动荷载的计算结果，即将各子荷载工况的计算结果作对比，取最不利结果输出； “组 合”表示以多个子荷载工况的相加
14、结果作为移动荷载工况的计算结果，但是此时各子荷载 工况必须针对不同的移动荷载类型，例如人群荷载和车道荷载组合，如果是同种移动荷载 类型，那么“组合”不起作用，程序默认“单独”起作用，取包络值。 图 3-1 移动荷载工况定义 点击添加，即可弹出“子荷载工况”对话框，如图示 3-1，首先选择“车辆组”下拉 选项中的车辆荷载； “系数”选项可以按默认值 1，也可以输入其他值，表示对移动荷载分 析结果进行放大或折减；加载的最少车道数可以输入 1，加载的最多车道数输入要加载该 移动荷载的车道数量，以图示中 3 个车道为例，加载最少车道数输入 1，加载最多车道数 为 3，那么程序会自动考虑每 1 个车道加
15、载、每 2 个车道加载、3 个车道同时加载的情况， 然后输出最不利结果； “分配车道”将要加载的车道选中到右侧列表；点击确认即可完成 子荷载工况的定义。 图 3-2 影响面板单元、并发反力组、车辆组 另外，在程序定义移动荷载工况的右侧可以看到有三个选项，从上至下依次是“影响 面板单元” 、 “并发反力组” 、 “车辆组” ，如图 3-2 所示。 对于影响面板单元，主要是进行影响面分析时，当需要了解车道面范围以外的其他板 单元的影响面分析结果时， 可选择相应板单元； 因为影响面分析的数据庞大， 在 midas/Civil midas Civil 技术资料 移动荷载设置流程 北京迈达斯技术有限公司
16、 刘浩磊（编） 唐晓东（核） 9 中默认提供的分析结果为车道面内的板单元。 对于并发反力组，因为移动荷载和支座沉降分析都是输出最大最小的包络结果，如果 想知道一个支座产生最大/最小支反力的同时，其他支座的反力情况，即可将支座节点定义 在并发反力组中，计算完成后在结果分析结果表格并发反力（Max/Min)中查看。 对于车辆组，表示输入移动荷载分析所需的车辆荷载组；同一个车辆荷载组内的车辆 将分别加载在桥梁上，程序做出分析比较后，为用户提供最大最小值；同一车辆荷载组内 的车辆也可以同时加载，但必须符合相应规范的要求；国外某些设计规范要求上述进行分 析， 国内各种桥梁的设计规范中均没有上述分析要求， 因而采用中国规范定义移动荷载时， 不需要定义车辆荷载组。 四、四、移动荷载分析控制移动荷载分析控制 图 4-1 移
