《橋梁結(jié)構(gòu)電算》課程簡介及教學(xué)大綱《橋梁結(jié)構(gòu)電算》課程簡介課程編號：TJ02S3211課程結(jié)構(gòu)：實踐教育平臺/限選學(xué)時/學(xué)分：32/2先修課程：結(jié)構(gòu)力學(xué)、橋梁工程適用專業(yè)：土木工程內(nèi)容簡介：本課程是土木工程專業(yè)道路與鐵道工程方向的一門限選課，在大四第一學(xué)期開設(shè)。主要學(xué)習(xí)橋梁結(jié)構(gòu)有限元分析方法的原理以及典型軟件的實際操作使用的基本技能。通過本課程的學(xué)習(xí)：1）能夠結(jié)合所面對的實際橋梁結(jié)構(gòu)進行分析，選擇合適的有限元軟件進行模擬；2）初步具有進行有限元模型調(diào)試糾錯及分析評判有限元計算結(jié)果的合理性的能力。主要內(nèi)容有有限元法的預(yù)備知識，桿系結(jié)構(gòu)的有限元法，橋梁結(jié)構(gòu)的有限元建模，Midas/civil的基本操作以及Midas/civil橋梁實例分析等。參考教材、著作或參考資料：建議教材：[1]

周水興，王小松，田維鋒，杜柏松.

橋梁結(jié)構(gòu)電算[M].

北京：人民交通出版社.[2]

葛俊穎.

橋梁工程軟件midascivil使用指南[M].

北京：人民交通出版社.參考資料：[1]

徐榮橋.

結(jié)構(gòu)分析的有限元法與MATLAB程序設(shè)計[M].

北京：人民交通出版社.[2]

凌道盛，徐興.

非線性有限元及程序[M].

北京：浙江大學(xué)出版社.

（BridgeStructureComputerization）CourseDescriptionTerm：4-1CourseTitle：BridgeStructureComputerizationCourseCode：TJ02S3211PrerequisiteCourses：StructuralMechanics,

BridgeEngineeringHours/Credit：32/2CourseDescription：Thiscourseisalimitedelectivecourseinthedirectionofroadandrailwayengineeringforcivilengineeringmajors.Itisofferedinthefirstsemesterofsenioryear.Thispapermainlystudiestheprincipleoffiniteelementanalysismethodforbridgestructureandthebasicskillsofpracticaloperationoftypicalsoftware.Throughthestudyofthiscourse:1)cananalyzetheactualbridgestructure,selectappropriatefiniteelementsoftwaretosimulate;2)preliminaryhastheabilitytodebugandcorrectthefiniteelementmodelandanalyzeandevaluatetherationalityoffiniteelementcalculationresults.Themaincontentsincludethepreparatoryknowledgeoffiniteelementmethod,thefiniteelementmethodoftrussstructure,thefiniteelementmodelingofbridgestructure,thebasicoperationofMidas/civilandtheanalysisofMidas/civilbridgeexamples.《橋梁結(jié)構(gòu)電算》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息1.

課程編號：TJ02S32112.

課程名稱：橋梁結(jié)構(gòu)電算3.

課程結(jié)構(gòu)：實踐教育平臺/限選4.

學(xué)時/學(xué)分：32/25.

先修課程：結(jié)構(gòu)力學(xué)、橋梁工程6.

適用專業(yè)：土木工程二、課程任務(wù)和目的《橋梁結(jié)構(gòu)電算》是土木工程專業(yè)道路與鐵道工程方向的一門限選課，在第7學(xué)期開設(shè)。主要學(xué)習(xí)橋梁結(jié)構(gòu)有限元分析方法的原理以及典型軟件的實際操作使用的基本技能。通過本課程的學(xué)習(xí)：1）能夠結(jié)合所面對的實際橋梁結(jié)構(gòu)進行分析，選擇合適的有限元軟件進行模擬；2）初步具有進行有限元模型調(diào)試糾錯及分析評判有限元計算結(jié)果的合理性的能力。三、課程教學(xué)內(nèi)容和要求主要內(nèi)容有有限元法的預(yù)備知識，桿系結(jié)構(gòu)的有限元法，橋梁結(jié)構(gòu)的有限元建模，Midas/civil的基本操作以及Midas/civil橋梁實例分析等。橋梁結(jié)構(gòu)電算的理論基礎(chǔ)是有限元分析，只有學(xué)好理論基礎(chǔ)才能更好的應(yīng)用Midas/civil軟件進行模擬。通過對本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握有限元原理，能有熟練運用Midas/civil有限元分析軟件進行橋梁建模，調(diào)試并分析查看模擬結(jié)果。四、課程教學(xué)安排課程全部為理論教學(xué)內(nèi)容。第1章

緒論（2學(xué)時）1.教學(xué)內(nèi)容（課堂講授）國內(nèi)外橋梁結(jié)構(gòu)分析軟件的發(fā)展概況，橋梁結(jié)構(gòu)分析問題的分類，橋梁結(jié)構(gòu)分析基本過程，有限元模型的糾錯，數(shù)值計算結(jié)果的輸出與整理，開設(shè)橋梁結(jié)構(gòu)電算課程的必要性，本課程的特點，學(xué)習(xí)時需要注意的問題。2.教學(xué)重點及難點重點：橋梁結(jié)構(gòu)分析問題的分類；橋梁結(jié)構(gòu)有限元分析的基本過程及模型的糾錯。難點：橋梁有限元分析的基本過程及模型的糾錯。3.基本要求（1）掌握國內(nèi)外橋梁結(jié)構(gòu)分析軟件的發(fā)展概況，橋梁結(jié)構(gòu)分析問題的分類；（2）了解橋梁結(jié)構(gòu)有限元分析的基本過程。4.能力培養(yǎng)培養(yǎng)用有限元分析橋梁及對有限元模型糾錯的能力。第2章

有限元法的預(yù)備知識（2學(xué)時）1.教學(xué)內(nèi)容（課堂講授）矩陣的基本概念，本構(gòu)關(guān)系和邊界條件，有限元法分析過程的概述。2.教學(xué)重點及難點重點：矩陣的基本概念，本構(gòu)關(guān)系和邊界條件，有限元法的分析過程。難點：有限元法的分析過程。3.基本要求（1）掌握矩陣的基本概念和矩陣的運算；（2）熟悉有限元法的分析過程。4.能力培養(yǎng)理解有限元法的基本原理。第3章

桿系結(jié)構(gòu)的有限單元法（2學(xué)時）1.教學(xué)內(nèi)容（課堂講授）桿系結(jié)構(gòu)的有限單元法概述，總體坐標(biāo)系和單元局部坐標(biāo)系，平面單元的剛度矩陣，總體坐標(biāo)系中的單元剛度矩陣，總體剛度矩陣的集成，邊界約束條件的處理，單元等效節(jié)點力，方程組的求解，桿件單元的內(nèi)力計算，支點反力計算及支撐點沉陷產(chǎn)生的內(nèi)力計算，桿系結(jié)構(gòu)有限元法的計算步驟及算例。2.教學(xué)重點及難點重點：桿系單元的剛度矩陣，局部坐標(biāo)系中和總體坐標(biāo)系中的單元剛度矩陣的轉(zhuǎn)化，單元等效節(jié)點力的計算。難點：單元剛度矩陣的轉(zhuǎn)化和集成。3.基本要求（1）掌握總體坐標(biāo)系和單元局部坐標(biāo)系的概念，平面梁單元的剛度矩陣；（2）熟悉局部坐標(biāo)系中和總體坐標(biāo)系中的單元剛度矩陣的轉(zhuǎn)換；（3）熟悉單元剛度矩陣的集成；（4）熟悉單元等效節(jié)點力的計算，方程組的求解流程；（5）了解空間梁單元。4.能力培養(yǎng)掌握桿系結(jié)構(gòu)有限元法。第4章

橋梁結(jié)構(gòu)的有限元建模（4學(xué)時）1.教學(xué)內(nèi)容（課堂講授）橋梁結(jié)構(gòu)有限元建模前的規(guī)劃分析，單元類型的選擇，不同單元連接的處理，橋梁結(jié)構(gòu)建模時的一些共性特點，橋梁支座的處理，橋梁結(jié)構(gòu)建模時的一般步驟，梁式橋有限元建模，拱橋有限元建模，斜拉橋和懸索橋的建模要點，橋梁基礎(chǔ)樁-土相互作用的計算。2.教學(xué)重點及難點重點：橋梁結(jié)構(gòu)有限元建模前的規(guī)劃分析，橋梁結(jié)構(gòu)建模時的一般步驟。難點：分析橋梁結(jié)構(gòu)的受力特點并確定橋梁結(jié)構(gòu)建模的步驟。3.基本要求（1）掌握橋梁結(jié)構(gòu)有限元建模前的規(guī)劃分析；（2）熟悉單元類型的選擇，不同單元連接的處理；（3）熟悉橋梁結(jié)構(gòu)建模時的一些共性特點；（4）熟悉橋梁結(jié)構(gòu)建模時的一般步驟；（5）了解梁式橋、拱橋、斜拉橋和懸索橋的建模要點。4.能力培養(yǎng)培養(yǎng)建模能力。第5章

Midas/Civil的基本操作（16學(xué)時）1.教學(xué)內(nèi)容（課堂講授）Midas/Civil的簡介，Midas/Civil用戶界面及界面操作，數(shù)據(jù)輸入方式，MCT文件及其應(yīng)用的介紹，建立分析模型的項目，創(chuàng)建節(jié)點，單元創(chuàng)建，材料與截面特性定義，截面特性計算器，變截面和變截面組，邊界條件，靜力荷載，溫度梯度和梁截面溫度，預(yù)應(yīng)力荷載，移動荷載，組的概念與應(yīng)用，施工階段，主控數(shù)據(jù)，移動荷載分析控制，施工階段分析控制，結(jié)果后處理，RC設(shè)計，PSC設(shè)計。2.教學(xué)重點及難點重點：橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型的建立，荷載和邊界條件的施加，有限元分析控制。難點：有限元分析控制，有限元模型糾錯及結(jié)構(gòu)合理性的分析判斷。3.基本要求（1）掌握Midas/Civil的基本操作；（2）熟悉使用Midas/Civil建立有限元模型；（3）熟悉有限元模型中荷載和邊界條件的施加；（4）熟悉有限元分析控制；（5）了解采用Midas/Civil進行RC設(shè)計和PSC設(shè)計。4.能力培養(yǎng)培養(yǎng)實際操作能力。第6章

Midas/Civil橋梁結(jié)構(gòu)動力與穩(wěn)定性計算（6學(xué)時）1.教學(xué)內(nèi)容（課堂講授）橋梁模態(tài)分析理論，子空間迭代法，Lanczos法，一般結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析，有預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析，橋梁穩(wěn)定分析理論，線彈性屈曲分析，橋梁地震響應(yīng)分析。2.教學(xué)重點及難點重點：橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定分析，橋梁地震響應(yīng)分析。難點：橋梁地震響應(yīng)分析。3.基本要求（1）掌握橋梁結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析；（2）熟悉橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定分析；（3）了解橋梁地震響應(yīng)分析。4.能力培養(yǎng)培養(yǎng)實際操作能力。五、課程考核課程考核的方式：考查。期末總評成績采用五級制。平時考核：占學(xué)期總成績的40%（出勤20%、作業(yè)20%）。