1、Midas-gts數(shù)值分析方法介紹匯報(bào)人：熊田芳Midas-gts數(shù)值分析方法介紹一、midas簡(jiǎn)介Midas軟件為韓國(guó)浦項(xiàng)制鐵(POSCO)集團(tuán)開(kāi)發(fā)，在韓國(guó)軟件市場(chǎng)中占有率排行第一，2002年11月引進(jìn)中國(guó)。Midas軟件涉及有：建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域（midas-building、gen）; 巖土領(lǐng)域（midas-gts）; 橋梁領(lǐng)域（midas-civil）。一、midas簡(jiǎn)介Midas軟件為韓國(guó)浦項(xiàng)制鐵(POSCO)二、midas-gts應(yīng)用領(lǐng)域1、山嶺隧道二、midas-gts應(yīng)用領(lǐng)域1、山嶺隧道二、midas-gts應(yīng)用領(lǐng)域2、地下廠房（斷層帶）二、midas-gts應(yīng)用領(lǐng)域2、地下廠房（斷

2、層帶）二、midas-gts應(yīng)用領(lǐng)域3、水利大壩二、midas-gts應(yīng)用領(lǐng)域3、水利大壩二、midas-gts應(yīng)用領(lǐng)域4、橋臺(tái)基礎(chǔ)二、midas-gts應(yīng)用領(lǐng)域4、橋臺(tái)基礎(chǔ)二、midas-gts應(yīng)用領(lǐng)域5、邊坡工程二、midas-gts應(yīng)用領(lǐng)域5、邊坡工程二、midas-gts應(yīng)用領(lǐng)域6、基坑開(kāi)挖二、midas-gts應(yīng)用領(lǐng)域6、基坑開(kāi)挖二、midas-gts應(yīng)用領(lǐng)域7、地鐵隧道二、midas-gts應(yīng)用領(lǐng)域7、地鐵隧道二、midas-gts應(yīng)用領(lǐng)域8、鐵路移動(dòng)荷載移動(dòng)荷載二、midas-gts應(yīng)用領(lǐng)域8、鐵路移動(dòng)荷載移動(dòng)荷載二、midas-gts應(yīng)用領(lǐng)域9、抗震分析二、midas-gts應(yīng)

3、用領(lǐng)域9、抗震分析三、midas-gts分析功能提供的分析功能如下：各種分析類(lèi)型可參考程序自帶例題，或yantubbs論壇、仿真論壇等。D:Program FilesMIDASGTS三、midas-gts分析功能提供的分析功能如下：四、單元類(lèi)型可選用多種單元類(lèi)型進(jìn)行地層、結(jié)構(gòu)模擬：四、單元類(lèi)型可選用多種單元類(lèi)型進(jìn)行地層、結(jié)構(gòu)模擬：五、本構(gòu)模型根據(jù)不同地層特點(diǎn)選用本構(gòu)模型：五、本構(gòu)模型根據(jù)不同地層特點(diǎn)選用本構(gòu)模型：六、計(jì)算步驟計(jì)算步驟基本與常用軟件sap2000類(lèi)似：1、建立模型。CAD導(dǎo)入，地層及結(jié)構(gòu)相應(yīng)簡(jiǎn)化，模擬的范圍取隧道 兩側(cè)及下側(cè)各取3D。2、定義材料屬性。地層參數(shù)根據(jù)地勘資料取值，

4、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，彈性模量取35倍壓縮模量。3、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。4、施加荷載。自重、上部建筑荷載或地震作用等。（5、定義施工步驟）生成初始應(yīng)力場(chǎng)，根據(jù)工序鈍化、激活單元。5、邊界約束。固定約束或彈簧約束。6、定義分析類(lèi)型。線性靜態(tài)、施工階段、時(shí)程等7、計(jì)算分析。平面模型速度較快，三維分析時(shí)間較長(zhǎng)。8、查看結(jié)果。位移、應(yīng)力、應(yīng)變、塑性區(qū)、彎矩、軸力等。 與常用軟件ansysflac3d等相比，簡(jiǎn)單易操作、計(jì)算周期短等。六、計(jì)算步驟計(jì)算步驟基本與常用軟件sap2000類(lèi)似：七、具體操作實(shí)例地鐵結(jié)構(gòu)常用分析類(lèi)型具體實(shí)例操作：1、線性靜力分析（荷載-結(jié)構(gòu)模型）；2、施工階段

5、分析（地層-結(jié)構(gòu)模型）；3、抗震分析。七、具體操作實(shí)例地鐵結(jié)構(gòu)常用分析類(lèi)型具體實(shí)例操作：七-1、線性靜力分析荷載結(jié)構(gòu)模型計(jì)算方法基本上與sap2000相同，計(jì)算步驟如下：CAD建模型導(dǎo)入程序 定義材料屬性 劃分網(wǎng)格(賦予結(jié)構(gòu)屬性) 指定彈簧約束 施加荷載 定義荷載組合 定義分析類(lèi)型（線性靜力） 計(jì)算分析 查看結(jié)果 結(jié)構(gòu)配筋。 與sap2000相比較，1）CAD建模型時(shí)，不需將曲線分段，因而不需分小段施加荷載2）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3）經(jīng)比較，計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力較sap2000基本一致。七-1、線性靜力分析荷載結(jié)構(gòu)模型計(jì)算方法基本上與sap200七、具體操作實(shí)例地鐵結(jié)構(gòu)

6、常用分析類(lèi)型具體實(shí)例操作：1、線性靜力分析（荷載-結(jié)構(gòu)模型）；2、施工階段分析（地層-結(jié)構(gòu)模型）；3、抗震分析。七、具體操作實(shí)例地鐵結(jié)構(gòu)常用分析類(lèi)型具體實(shí)例操作：七-2、施工階段分析1、一般問(wèn)題可采用平面應(yīng)變分析；涉及到不規(guī)則地下結(jié)構(gòu)、交叉隧道等空間問(wèn)題需進(jìn)程三維模型分析。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。 建模相對(duì)復(fù)雜，分析時(shí)間較長(zhǎng)，詳見(jiàn)相關(guān)例題。3、以八號(hào)線下穿平瓦房風(fēng)險(xiǎn)源計(jì)算實(shí)例介紹平面應(yīng)變分析方法。4、具體實(shí)例操作。七-2、施工階段分析1、一般問(wèn)題可采用平面應(yīng)變分析；涉及到不七、具體操作實(shí)例地鐵結(jié)構(gòu)常用分析類(lèi)型具體實(shí)例操作：1、線性靜力分析（荷載-結(jié)構(gòu)模型）；2

7、、施工階段分析（地層-結(jié)構(gòu)模型）；3、抗震分析。七、具體操作實(shí)例地鐵結(jié)構(gòu)常用分析類(lèi)型具體實(shí)例操作：七-3、抗震分析 根據(jù)城市軌道交通結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（征求意見(jiàn)稿），抗震設(shè)防烈度為7 度及以上的地下車(chē)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；7 度區(qū)地質(zhì)條件及結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)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)容包括反應(yīng)位移法、時(shí)程法分析等。七-3、抗震分析 根據(jù)城市軌道交通結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范七-3、抗震分析1、抗震設(shè)計(jì)流程需進(jìn)行時(shí)程分析的情況：A、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；B、地質(zhì)條件沿地下結(jié)構(gòu)縱向 變化較大，軟硬不均；C、隧道線路存在急曲線。地震參數(shù)：A、地下結(jié)

8、構(gòu)應(yīng)進(jìn)行E2 地震作用下的彈 性?xún)?nèi)力和變形分析，此時(shí)可假定結(jié) 構(gòu)與構(gòu)件處于彈性工作狀態(tài)。B、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(shí)嚴(yán)重破壞的地下 車(chē)站結(jié)構(gòu)應(yīng)按本規(guī)范有關(guān)規(guī)定進(jìn)行 E3 地震作用下的彈塑性變形分析。七-3、抗震分析1、抗震設(shè)計(jì)流程地震參數(shù)：七-3、抗震分析2、反應(yīng)位移法分析1）計(jì)算荷載及其組合：A、地震作用（土層相對(duì)位移、結(jié)構(gòu)慣性力和結(jié)構(gòu)周?chē)袅ψ饔茫?可由一維土層地震反應(yīng)分析得到；對(duì)于進(jìn)行了工程場(chǎng)地地震安全 性評(píng)價(jià)工作的，應(yīng)采用其得到的位移隨深度的變化關(guān)系；對(duì)未進(jìn) 行工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)工作的，可通過(guò)計(jì)算公式推算。B、 非地震作用(土壓、水壓、自重等)取值、分類(lèi)應(yīng)

9、按 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范執(zhí)行；C、抗震設(shè)計(jì)荷載組合應(yīng)按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定執(zhí)行。序號(hào) 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1.351.42構(gòu)件裂縫寬度驗(yàn)算1.01.03構(gòu)件變形計(jì)算1.01.04抗震荷載作用下構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算1.21.35人防荷載作用下構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算1.21.06構(gòu)件抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算1.0七-3、抗震分析2、反應(yīng)位移法分析序號(hào) 七-3、抗震分析2、反應(yīng)位移法分析2）各項(xiàng)地震作用計(jì)算：A、土層相對(duì)位移。根據(jù)地勘或安評(píng)報(bào)告，確定擬建工程抗震設(shè)防烈度、地震分組及場(chǎng)地類(lèi)別，查詢(xún)地表位移峰值及其調(diào)整系數(shù)。地震動(dòng)峰值位移表 地震動(dòng)峰值位移調(diào)整表 式中：U(z)-地震

10、時(shí)深度z處土層的水平位移(m)； Z-深度(m)； Umax-場(chǎng)地地表最大位移； H-地面至地震作用基準(zhǔn)面的距離(m)。一般情況下，對(duì)于埋置于地層中的隧道和地下車(chē)站結(jié)構(gòu)，應(yīng)按地面至剪切波速大于500m/s且其下臥各巖土的剪切波速均不小于500m/s的土層頂面的距離確定基巖面的深度 通過(guò)在模型中的地基彈簧非結(jié)構(gòu)連接端的節(jié)點(diǎn)水平方向上施加相對(duì)底板的強(qiáng)制位移。七-3、抗震分析2、反應(yīng)位移法分析地震動(dòng)峰值位移表 地震動(dòng)峰七-3、抗震分析2、反應(yīng)位移法分析2）各項(xiàng)地震作用計(jì)算：B、結(jié)構(gòu)慣性力。七-3、抗震分析2、反應(yīng)位移法分析七-3、抗震分析2、反應(yīng)位移法分析2）各項(xiàng)地震作用計(jì)算：C、結(jié)構(gòu)周?chē)袅?。采?/p>

11、反應(yīng)譜法計(jì)算土層位移，通過(guò)土層位移微分確定土層應(yīng)變，最終通過(guò)物理關(guān)系計(jì)算土層剪力。其中G為土體的動(dòng)剪切模量。七-3、抗震分析2、反應(yīng)位移法分析七-3、抗震分析2、反應(yīng)位移法分析3）結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算。通過(guò)施加地震作用及非地震作用，采用荷載-結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，計(jì)算模型如下圖所示。根據(jù)北京16號(hào)線、6號(hào)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。七-3、抗震分析2、反應(yīng)位移法分析七-3、抗震分析3、時(shí)程法分析 隧道與地下車(chē)站結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析可采用波動(dòng)法或者振動(dòng)法。 當(dāng)采用波動(dòng)法進(jìn)行地震動(dòng)輸入時(shí)，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(guò)約束邊界輸入。 當(dāng)采用振

12、動(dòng)法輸入時(shí)，一般采用輸入基巖加速度，結(jié)構(gòu)對(duì)于基巖作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在結(jié)構(gòu)上施加慣性力來(lái)實(shí)現(xiàn)，這是一種不考慮振動(dòng)傳播時(shí)間的分析方法。七-3、抗震分析3、時(shí)程法分析七-3、抗震分析3、時(shí)程法分析 1）地震動(dòng)參數(shù)。根據(jù)地勘或安評(píng)報(bào)告，選用地層動(dòng)彈模、動(dòng)泊松比、加速度時(shí)程函數(shù)、地震持續(xù)時(shí)間等。采用三組50年超越概率為10%地震（E2地震）的基巖加速度時(shí)程函數(shù)進(jìn)行時(shí)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。七-3、抗震分析3、時(shí)程法分析七-3、抗震分析3、時(shí)程法分析2）計(jì)算方法。A、考慮水平和豎向地震波的影響，其加速度最大值按照 1（水平X方向）：0.85（水平Y(jié)方向）：0.65（豎向）的比例調(diào)整。B、計(jì)算模型的側(cè)面人工邊界距地下結(jié)構(gòu)為3倍車(chē)站水平有效寬度， 底面人工邊界距結(jié)構(gòu)為3倍車(chē)站豎向有效高度，上表面取至實(shí)際地表。C、模型邊界采用粘彈性吸收邊界。為了定義粘性邊界需要計(jì)算相應(yīng)的土體x, y, z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)七-3、抗震分析3、時(shí)程法分析：體積彈性系數(shù)(KN/m2)3、時(shí)程法分析3）計(jì)算過(guò)程。A、特征