14. 工具

14.1 命令窗口

• 功能：支持mct文本建模和python建模，python建模。

• 命令：

  工具>命令窗口>Midas(.mct)

  工具>命令窗口>Qdat(.qdat) ——格式详见Qdat命令流

  工具>命令窗口>Python(.py) ——格式详见

  

  • 打开文件

    

    点击如上所示图标跳转至文件管理器选择文件即可导入文本框

  • 保存文件

    

    点击如上所示图标跳转至文件管理器输入文件名即可导出到文件

  • 运行文本

    

    点击如上所示图标即可运行mct命令或python命令

  • 清空文本

    

    点击如上所示图标即可清空当前文本窗口

14.2 索力优化

详见：斜拉索智能调索

14.3 中点弦测法

• 功能：计算中点弦测值。

• 命令：

  工具>中点弦测法>中点弦测法

  

• 数据加密间距

  两点坐标之间需要增加加密点的间距

• 计算弦长

  一般为10m和60m弦测值

• 是否进行滤波

  弦测值是否进行滤波

• 滤波长度

  输入滤波波长

• 是否加窗

  输根据需求，选择是否需要加窗，加窗可以优化频谱滤波过程，减少频谱泄露。

• 滤波器

  （1）高通滤波器

  （2）巴特沃斯滤波器：填写滤波阶数

  📌目前，铁路相关验收规范推荐采用4阶巴特沃斯滤波器进行滤波。

• 原始数据

  （1）坐标

  （2）位移值

  支持与excel相互交互操作，支持快捷键Ctrl+C或Ctrl+V

• 结果

  支持表格和图表两种方式查看10m弦测值、未滤波计算弦测值、滤波计算弦测值和滤波后弦测值

14.4 通用优化工具

• 功能：非线性约束优化计算

• 命令

  工具>优化工具>通用优化工具

根据用户提供的影响矩阵，分别设置优化变量的调整上下限值，约束目标的初始值、目标值、调整上下限值以及权重系数，一键计算生成精确计算结果。

• 数据导入

  采用软件提供的excel表格数据模板，在表格中依次填写数据，直接导入

• 优化变量个数、约束目标个数

  确定影响矩阵大小

• 影响矩阵

  可以表格输入，支持复制粘贴

  

• 优化变量

  填写优化变量初始值、上下限值，表格支持复制粘贴

• 约束目标

  填写约束目标初始值、目标值、上下限值、权重系数、表格支持复制张贴

• 优化计算

  得到优化变量和约束目标的结果，软件同时将中间变量包括优化变量和约束目标的变化值呈现出来。

14.5 风荷载自动计算

• 功能：根据规范自动计算风荷载，并添加到模型中。支持主梁、桥墩、桥塔、斜拉索、主缆、吊杆结果。
• 命令：工具>风荷载自动计算

• 输入

  • 文件管理

    存储格式为.wlc的文件。

  • 规范

    支持《公路桥梁抗风设计规范JTG/T3360-01-2018》。

14.5.1 基本数据

14.5.1.1 基本数据

• 顺桥向坐标轴

  选择桥梁顺桥向是X轴还是Y轴。

• 地表类型

  A——海面、海岸、开阔水面、沙漠

  B——田野、乡村、丛林、平坦开阔地及低层建筑物稀少地区

  C——树木及低层建筑物等密集地区、中高层建筑物稀少地区、平缓的丘陵地

  D——中高层建筑物密集地区、起伏较大的丘陵地

• 基本风速$U_{10}$

  桥梁设计基本风速Us10可根据桥地表类别按公式计算：

  $U_{s10}=k_{c}U_{10}$

  式中：$k_{c}$——基本风速地表类别转换系数；

  $U_{10}$——桥梁所在地区B类地表地面以上10m高度处的风速值（m/s）。

• 全国基本风速分布值及分布图（基本风速查询）

  

  

• 运营风速 $U_{z}$

  桥址离开地面（或水面）桥面板高度的风速，用于有车风荷载计算。

  若为双层桥面，则需确定采用上层或下层高度。

• 整体坐标原点离水面高

  该值用于确定有限元模型与实际工程高程相对位置。

  整体坐标原点在水面以下为负值，否则为正值。

• 空气密度

  该值全桥取统一值。

• 车离水面高

  该值用于确定桥面板高度。

• 水平加载长度

  点击“自动获取水平加载长度”，自动获取选择的桥梁顺桥向的模型总长度。

14.5.1.2 结构数据

1、主梁

• 主梁类别

  共三类：工形、Π形或箱形截面主梁、桁架式主梁、闭口流线型箱梁。

• 桥梁跨径

  该值用于确定主梁纵风的计算方式。请参考规范5.3.5，5.3.6。

• 摩擦系数$C_{f}$

  可通过桥梁主梁上下表面情况选择，或用户自行输入。跨径>=200m计算主梁纵风时需。

• 桥面系构造高

  为了考虑附属设施（如栏杆、风障或风屏障）而设定的高度。该高度用于计算由这些构造所产生的横风荷载。

  对于单主梁，这个高度将被纳入结构的特征高度中；

  对于桁架梁，程序会根据桥面系构造高度与桁架实面积比的关系，换算出构件的横向力系数$C_{H}$，并将荷载均匀分配到各桁架的上弦、下弦及腹杆。

• 车上风荷载

  在W1风作用水平下，风荷载与汽车荷载组合时，主梁的风荷载应包括作用在车辆上的横向荷载，其增加值可取为1.5kN/m；当设置风障或声屏障时，可不考虑作用在车辆上的横向荷载。

  对于单主梁，将该值加在主梁上；

  对于桁架梁，将该值均摊至桁梁上、下弦杆。

• 桁片数

  支持两片桁或三片桁。

• 单元选择

  点击单元号的填写框，可在模型中框选单元，也可直接输入单元号。点击添加，即可计算选择单元的风荷载。仅支持杆系单元。

• 自定义

  程序根据已填写的基本信息、结构信息、选择单元模型信息自动计算风荷载计算过程中的中间参数，可在“自定义”中进行修改。

  

  若需要修改某个参数，需点击左侧列表中对应参数的勾选框，勾选后可修改表格对应列的值，取消勾选则恢复默认值。

  • 计算梁高：规范5.3.1式中的主梁特征高度，对于单主梁，该值包括了桥面系构造高度。
  • 基准高度：若用户不自定义，该值为单元IJ端截面偏心点在z方向上高度+整体坐标系原点离水面高。
  • 桁架截面类型：用于计算桁架梁的横向力系数（若横向力系数自定义，该值不考虑），0为矩形与H形截面构件，1表示圆柱形构件($dU_{d}\leq6m^{2}/s$)，2表示圆柱形构件($dU_{d}>6m^{2}/s$)。
  • 主梁周长s：对于单主梁，该值为截面周长。对于桁架梁，该值为梁体外轮廓周长，用于计算桁架式主梁纵风荷载，若用户未对单元自定义，则采用程序计算值，全桥使用同一个值。
  • 横向力系数$C_{H}$：若用户自定义，请输入整个结构(包括风障或声屏障等)综合的横向力系数(通常为成桥风洞试验结果)。对于桁架梁，该值包括桁架的横向力系数和桥面系的横向力系数。
  • 设计基准风速（有车）：若用户不自定义，程序按照 $U_{d}=k_{f}(\frac{\text{基准高度}}{\text{车离水面高}})^{α_{0}}U_{z}$ 公式计算。
  • 设计基准风速（极限）：若用户不自定义，程序按照 $U_{d}=k_{f}(\frac{\text{基准高度}}{10m})^{α_{0}}U_{s10}$ 公式计算。

2、桥墩、桥塔

• 单元选择

  点击单元号的填写框，可在模型中框选单元，也可直接输入单元号。点击添加，即可计算选择单元的风荷载。仅支持杆系单元。

• 自定义

  程序根据已填写的基本信息、结构信息、选择单元模型信息自动计算风荷载计算过程中的中间参数，可在“自定义”中进行修改。

  若需要修改某个参数，需点击左侧列表中对应参数的勾选框，勾选后可修改表格对应列的值，取消勾选则恢复默认值。

  • 基准高度：若用户不自定义，该值为单元IJ端截面偏心点在z方向上高度+整体坐标系原点离水面高。
  • 塔墩截面类型：用于计算阻力系数（若阻力系数自定义，该值不考虑），0为矩形，1表示斜正方形或八角形，2表示12边形，3表示光滑表面圆形($dU_{d}\geq6m^{2}/s$)，4表示光滑表面圆形($dU_{d}<6m^{2}/s$)或有粗糙面或带凸起的圆形，5表示带圆弧角的矩形（若程序未识别出该截面为带圆弧角的矩形桥墩，用户自定义选择为5，圆弧角半径依旧为0进行计算，即按矩形截面进行计算，故不建议用户自定义修改为该截面类型为带圆弧角的矩形，若修改，请自行对阻力系数值按规范进行折减），6代表其他（该类型将按矩形截面计算阻力系数，建议修改该截面类型或自定义填写阻力系数）。
  • 设计基准风速（有车）：若用户不自定义，程序按照 $U_{d}=k_{f}(\frac{\text{基准高度}}{\text{车离水面高}})^{α_{0}}U_{z}$ 公式计算。
  • 设计基准风速（极限）：若用户不自定义，程序按照 $U_{d}=k_{f}(\frac{\text{基准高度}}{10m})^{α_{0}}U_{s10}$ 公式计算。

3、斜拉索

• 斜拉索类别

  共二类：平行钢丝、钢绞线。

• 运营风阻力系数

  用于有车风荷载计算，可修改。

• 极限风阻力系数

  用于无车风荷载计算，可修改。

  可参考规范5.4.5：表面光滑、表面凹坑处理及表面缠绕螺旋线的拉索在W1风作用水平时阻力系数可取为1.0，在W2风作用水平时阻力系数可取为0.8；其他外形、并列平行布置以及考虑覆冰影响的斜拉索、主缆及吊杆（索）的阻力系数宜通过风洞试验或虚拟风洞试验获取。

• 斜拉索单元组合数

  该值用于推算斜拉索的直径。

• 单元选择

  点击单元号的填写框，可在模型中框选单元，也可直接输入单元号。点击添加，即可计算选择单元的风荷载。仅支持杆系单元。

• 自定义

  程序根据已填写的基本信息、结构信息、选择单元模型信息自动计算风荷载计算过程中的中间参数，可在“自定义”中进行修改。

  若需要修改某个参数，需点击左侧列表中对应参数的勾选框，勾选后可修改表格对应列的值，取消勾选则恢复默认值。

  • 单根斜拉索外直径：若用户不自定义，该值根据斜拉索类别和单元面积/斜拉索单元组合数，按照表格插值计算得到。
  • 基准高度：若用户不自定义，该值为单元IJ端截面偏心点在z方向上高度+整体坐标系原点离水面高。
  • 设计基准风速（有车）：若用户不自定义，程序按照 $U_{d}=k_{f}(\frac{\text{基准高度}}{\text{车离水面高}})^{α_{0}}U_{z}$ 公式计算。
  • 设计基准风速（极限）：若用户不自定义，程序按照 $U_{d}=k_{f}(\frac{\text{基准高度}}{10m})^{α_{0}}U_{s10}$ 公式计算。

该值用于推算斜拉索的直径。

4、主缆

• 阻力系数

  可参考规范5.4.4：当悬索桥主缆的中心间距为直径的4倍及以上时，每根缆索的风荷载宜独立考虑，单根主缆的阻力系数可取0.7；当主缆中心距小于直径的4倍时，可按一根主缆计算，其阻力系数宜取1.0。

• 主缆单元由几根主缆合成

  该值用于推算主缆的直径。

• 单元选择

  点击单元号的填写框，可在模型中框选单元，也可直接输入单元号。点击添加，即可计算选择单元的风荷载。仅支持杆系单元。

• 自定义

  程序根据已填写的基本信息、结构信息、选择单元模型信息自动计算风荷载计算过程中的中间参数，可在“自定义”中进行修改。

  若需要修改某个参数，需点击左侧列表中对应参数的勾选框，勾选后可修改表格对应列的值，取消勾选则恢复默认值。

  • 单根主缆外直径：若用户不自定义，程序参考经验公式 $D=2\sqrt{\frac{\text{单元面积}/\text{主缆单元组合数}}{0.8\pi}}$ 计算外直径。
  • 基准高度：若用户不自定义，该值为单元IJ端截面偏心点在z方向上高度+整体坐标系原点离水面高。
  • 设计基准风速（有车）：若用户不自定义，程序按照 $U_{d}=k_{f}(\frac{\text{基准高度}}{\text{车离水面高}})^{α_{0}}U_{z}$ 公式计算。
  • 设计基准风速（极限）：若用户不自定义，程序按照 $U_{d}=k_{f}(\frac{\text{基准高度}}{10m})^{α_{0}}U_{s10}$ 公式计算。

5、吊杆

• 吊杆类别

  共三类：平行钢丝、钢绞线、刚性吊杆。注：若为刚性吊杆，计算吊杆外直径为单元实际直径，吊杆单元组合数建议为1。

• 阻力系数

  可参考规范5.4.4：当悬索桥吊杆的中心距离为直径的4倍及以上时,每根吊杆的阻力系数可取1.0。。

• l 吊杆单元由几根吊杆合成

  该值用于推算吊杆的直径。

• 单元选择

  点击单元号的填写框，可在模型中框选单元，也可直接输入单元号。点击添加，即可计算选择单元的风荷载。仅支持杆系单元。

• 自定义

  程序根据已填写的基本信息、结构信息、选择单元模型信息自动计算风荷载计算过程中的中间参数，可在“自定义”中进行修改。

  若需要修改某个参数，需点击左侧列表中对应参数的勾选框，勾选后可修改表格对应列的值，取消勾选则恢复默认值。

  • 单根吊杆外直径：若用户不自定义，若吊杆类别为平行钢丝或钢绞线，该值根据吊杆类别和单元面积/斜拉索单元组合数，按照表格插值计算得到，若吊杆类别为刚性吊杆，该值为单元实际直径。
  • 基准高度：若用户不自定义，该值为单元IJ端截面偏心点在z方向上高度+整体坐标系原点离水面高。
  • 设计基准风速（有车）：若用户不自定义，程序按照 $U_{d}=k_{f}(\frac{\text{基准高度}}{\text{车离水面高}})^{α_{0}}U_{z}$ 公式计算。
  • 设计基准风速（极限）：若用户不自定义，程序按照 $U_{d}=k_{f}(\frac{\text{基准高度}}{10m})^{α_{0}}U_{s10}$ 公式计算。

13.5.2 风荷载计算结果

基本数据填写完成后，点击“生成风荷载计算结果”，进行计算。

结果表格为单元均布荷载，单位为：kN/m。

如果荷载工况、荷载组中，单元已存在风荷载，新生成的荷载会替代已有的荷载

Qdat命令流