LUSAS Bridge
LUSAS Bridge产品介绍
标签模块
概述
建模
高级的单元、材料和求解器
荷载类型和组合
施工阶段建模
岩土/土与结构相互作用
分析与设计
设计荷载工具
结果查看
软件自定义
概述

概述

LUSAS Bridge是世界领先的桥梁工程有限元分析软件,适用于各类型结构的分析、设计与评估。无论您是需要进行一个单跨公路桥简单的线性静力分析,还是一个细长人行钢桥的动力分析,亦或是考虑混凝土徐变和收缩等特性的斜拉桥施工阶段几何非线性详细分析,LUSAS Bridge都提供了所有的功能满足您的需要。


LUSAS Bridge中您可以选择相适应的软件(模块)版本级别来满足您分析的需要。所有的版本都使用了相同的Windows用户界面,也包含了许多的建模向导,易于理解使用的荷载生成工具方便快速的建立分析模型,荷载施加与荷载组合功能帮助实现规范校验。可扩展的结果后处理功能(结果查看、报告生成等)给予用户极大的定制分析结果和报告的能力。总之,LUSAS Bridge可以很轻松地处理简单的网格/梁格和梁板结构,同时也提供了一系列的功能和软件模块选项来胜任更多更高端的分析。


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为什么选择LUSAS Bridge?

  • LUSAS Bridge是高性价比,在一个软件包中提供了对各类型结构建模和分析功能(包含土体与结构相互作用)。

  • 整体建模或局部建模是基于几何元素的,可以在一个模型中使用多种单元类型。

  • 具有高级的几何非线性、材料非线性、接触非线性功能是很重要的优势。

  • 另外可以通过LUSAS可编程接口对软件进行定制化。

  • 总之,LUSAS致力于成为值得信赖的行业内有限元技术领导品牌,LUSAS的技术支持也是一如既往的,引用客户的评价简单而言:“它是最好的选择”。


适用于各种类型的桥梁:应用领域:用于:
  • 板式桥面

  • 肋板式桥面

  • 钢-混凝土组合桥面

  • 直或弯曲板梁桥

  • 拱桥(含砖石拱桥)

  • 整体式桥

  • 桁架桥

  • 预应力箱梁桥

  • 机械桥

  • 斜拉桥

  • 悬索桥

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  • 创新设计

  • 用于节省成本的优化设计

  • 无参考规范时的设计

  • 既有桥梁结构安全评估

  • 既有桥梁检测、加固

  • 开发改造方案

  • 建造/拆除工程



建模

建模

LUSAS Bridge软件易于使用,既有建模及结果处理的相关模块,又有综合全面可单独使用的求解器。

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LUSAS modelling of Avenues Walk Flyover


建模功能

  • 用户界面延续了Windows操作系统原生窗口风格,且提供了开放接口,支持兼容Excel,Access,Word及其他任何支持ActiveX技术的软件。

  • 可使用VB.net,C#,VBScript,Python等语言定制软件菜单、工具栏、对话框用于制作用户自己的建模助手以使得软件满足特定需求。

  • 在建模器中模型是以“层”的方式管理组织起来的,各层的可见性等其他属性可以通过树形目录里的层名称来进行调整和配置,可以使用一个或多个树形目录来管理和访问模型。

  • 模型的建立是基于几何特征(点、线、面、体)的支持CAD格式的导入导出。模型的部分应该进行适当的分组,以方便操作和属性赋予。

  • 模型属性,如厚度、材料、荷载、网格/单元类型等可以指定名称。一旦被定义好了,它们就会出现在属性树形视图中,通过使用“拖拽”技术,它们就能被分配到已选的几何体中。

  • 自动网格划分和简单易用的优化网格能力。

  • 内在的关联性,LUSAS建模一个重要特征是它能确保模型中的几何体修改后,所有已指定的属性如:荷载、支撑、划分好的网格还有其他属性都能随之更新以匹配新的几何体。

  • arbitrary_section_fleshed_300.gif渲染功能(3维查看板厚和梁单元截面形状)可以帮助确认板厚和偏心数据设置是否正确,以及梁单元的截面信息设置是否正确。

  • 数据提示展示了当鼠标停留在对话框或者模型上的相应几何元素上时,会显示相应的属性提示信息。

  • 使用OpenGL技术提供了高效的显示能力,多个图形显示窗口可同时显示在不同位置和朝向的模型的相同或不同的部分。强大的鼠标操作选项可以进行平移、放大缩小、动态旋转、预定义视图等功能方便进行模型的查看和编辑。

  • 支持多寄撤销/重做功能,以方便进行模型的修改。

  • 丰富的在线帮助链接总是能在您最需要的时候提供给您最相关适合的帮助信息。

建模向导

建模向导能使模型快速生成。

  • 梁格法建模助手可以快速生成各种各样正交、斜交和弯曲的多跨网格分布,并可以考虑开裂后的截面属性。

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  • 多元自动影响线/面向导允许你定义为全部模型,也可以只选择需要的部分模型。

  • 单根和多根预应力筋向导依据各种设计规范计算预应力筋的张拉力。

  • 工况生成器能提供车辆荷载、列车荷载以及各种动态人行荷载加载配置。



截面库与截面属性求解器

截面库与截面属性求解器提供简便的网格/梁格法建模和梁的模型。

  • 包含美国、英国、欧洲、中国、韩国、加拿大、澳大利亚等国家地区的型钢截面库。

  • 一般的标准界面库如矩形、圆形、I型、T型、L型、C型、Z型等可以方便的由用户自行定义,

  • 预制梁截面生成器可以求解一系列国家地区相关的混凝土预制梁截面属性。

  • 一般绘制的截面形状或者任意的截面形状可以使用任意截面求解器来进行截面属性的计算。

  • 简单或复杂(带室)的箱梁截面与多箱截面也可以根据输入的参数进行快速的计算。

  • 变截面梁可以通过定义梁末端截面特性来实现,十分便捷。

  • 可以直接建立沿桥梁纵向具有不同弯拱腹的桥梁模型或者不同横截面厚度的拱结构。

  • 属性库功能可以单独抽取模型中的属性信息如网格设定信息、几何设定信息、材料信息等。抽离的属性信息可以在模型与模型间相互使用和传递。


高级的单元、材料和求解器

高级的单元、材料和求解器

无与伦比的先进的线性和二次单元库:高端的材料本构、线性、非线性隔震节点模型、直接特征求解器、一系列的快速求解器选项等,让您在分析各类问题时得心应手,且拥有很高的求解效率。


高级单元库

  • 桥面板的板壳单元

  • 梁、壳单元可用于预应力混凝土结构、钢结构、组合结构等

  • 实体单元为详细建模和局部效应研究

  • 针对斜拉、悬索结构的单元

  • 线性与非线性结点单元(joint)

常规/高级的材料类型

  • 各向同性材料:塑性、徐变、损伤、收缩、粘滞、二相。

  • 正交各向同性材料:塑性、徐变、损伤、收缩、粘滞、二相。

  • 各向异性材料与刚性材料

  • 与温度相关材料本构模型

  • 只受拉/压杆材料模型

  • 考虑开口与闭口裂缝、混凝土压碎、基于断裂能理论的应变软化效应的2D/3D混凝土材料本构

  • 基于CEB-FIP 1990规范和欧洲规范1992的混凝土收缩徐变模型,基于中国规范的模型只考虑徐变效应。

  • 岩土本构模型包括特雷斯卡、范梅塞斯、D-P等、摩尔库伦,修正剑桥模型及其所有常用的土体与结构相互作用的本构模型。考虑体积变形的土体本构(包括固结)

  • 用户自定义材料模型与其他模型

结点(joint)材料本构

结点单元(Joint Element)定义了线性连接、非线性连接,以及地震隔震连接特性。

线性结点模型包含仅弹簧刚度的简单模型、和定义弹簧刚度、质量、线膨胀系数、阻尼系数等的一般模型。并支持用户自定义的荷载-位移曲线和随轴力变化的位移曲线等。

非线性结点模型各向同性硬化的等拉压弹塑性模型,光滑接触、摩擦接触、以及一系列考虑滞回规则的节点,或用户自定义的结点。

隔震支座结点模型包含粘滞阻尼器(开尔文与四参数固体模型),考虑塑性屈服与双轴滞回特征的铅芯橡胶支座,考虑随压力与速度变化的摩擦系数和双轴滞回特征的摩擦摆隔震系统,等等。


求解器

所有软件产品都配备了直接与特征求解器。LUSAS Bridge的一些特定版本提供了快速求解器模块选项。


荷载类型和组合

荷载类型和荷载组合

LUSAS Bridge提供了一个全方位的满足大多数情况下的一般加载类型。车辆荷载类型、列车荷载、预应力和后张预应力提供了许多国际设计规范标准。车辆荷载优化功能帮助找到最不利交通样式,包络功能、基本和智能荷载组合功能帮助您从结果中更方便快捷的获取所需信息。


一般荷载形式

结构荷载、指定荷载和温度荷载是基于几何体的,针对所指定的整个几何体都有效。离散荷载则是独立与几何体的。荷载中的变量值功能可以用于所有的荷载类型,取决于荷载所赋予的几何体类型。

  • 结构荷载类型如重力,集中荷载、分部荷载、面力、温度荷载、应力/应变,梁单元荷载等。

  • 指定的荷载类型可以施加初始位移、速度或加速度等等。

  • 离散荷载的荷载施加模式可以施加到整个模型或模型的部分区域。

  • 复合荷载(常用于定义列车加载)可以由从之前定义的一系列离散荷载中形成,然后作为一个荷载施加到模型上。

  • 热分析或者热与结构的耦合分析,热荷载是用于描述温度或热量的输入。

  • 荷载中的变量值功能可以用于所有的荷载类型。

预应力和后张预应力

LUSAS的单根与多根预应力生成向导可以自动在模型中的相应单元处计算生成等效荷载来模拟预应力。

  • 预应力可以施加在三维体单元或者二维的板单元,取决于您的需求。

  • 预应力荷载的计算可以选择不同国家和地区的规范,如美国公路协会规范(AASHTO),欧洲规范,中国规范等。

  • 多根张拉预应力向导可以考虑由其他预应力筋张拉的弹性回缩预应力损失,这些损失可以是基于设计规范的,也可以是基于用户自定义的。

  • 预应力形状的文件输入可以用列表的形式,以初始点为基准,沿着梁的方向输入水平和垂直距离。

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车辆荷载

LUSAS Bridge软件中的车辆荷载向导使加载十分简单,大大加快了定义桥面荷载的工作效率。

  • 汽车和火车静载选项提供了很多国际桥梁设计规范包括美国公路协会规范(AASHTO)和欧洲规范。列车荷载的创建可以使用复合加载功能。同样包括不规则荷载生成器。

  • 车辆和列车荷载还可以使用移动荷载生成器在桥梁的纵向方向自动创建所需设置的一组荷载工况来实现。

车辆荷载优化

使用车辆荷载优化工具生成活荷载的最不利工况可以节省大量的时间。这个界面由一系列对话框组成,对于梁单元或板壳单元模型,只需要输入几个参数来启用一个优化荷载类型就可以生成与选定的规范一致的荷载。

  • 相对于复制车辆和车道荷载来生成工况的方法,车辆荷载优化工具能够节省大量的时间,而且可以得到更加高效和经济的设计与评估,或者桥梁的承载能力。

包络与组合

  • 基本荷载组合允许手动定义荷载工况和荷载系数。当叠加可能不适用时,这些组合的极限工况可以用来创建一个单一工况的非线性解。

  • 多个工况的包络能得到最大值和最小值。

  • 智能组合自动生成最大值和最小值,考虑不利有利的影响,极大程度减少了组合和包络数量的需求。

荷载组合向导

设计规范中已定义的桥梁工况帮助自动定义荷载工况,结合使用设计规范模板,荷载工况组合自动创建最大和最小承载能力极限状态或正常使用极限状态。


施工阶段建模

施工阶段建模

对于许多形式的桥梁设计和施工,施工过程是至关重要的。使用LUSAS您可以进行施工阶段分析或者结构拆除分析,也可以用来评估结构受力变化、荷载施加以及与时间相关的材料属性对结构带来的变化。

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Construction sequence modelling for a single span of West 7th Street Bridge, Texas


建模过程

一个完整的施工阶段分析过程在LUSAS中是在树形目录下的“分析”面板中。建模时,相应的元素和属性可以被设置为激活或钝化,边界条件约束信息一般是在各个工况间共享传递,也可以引入新的或移除边界条件以模拟工程各工况的真实情况。针对部分或整个模型的所选工况或所有工况下的预拱度、位移变化、以及位移增量表都可以生成。


与其他软件不同的是,在LUSAS中仅仅需要一个模型文件就能包含所有需要的工况信息以进行施工阶段分析。可考虑几何非线性、材料非线性、以及材料与时间相关的效应,如混凝土收缩徐变效应。paseo_bridge_deconstruction_treeview_327.gif

paseo_bridge_construction_model_600.gif Construction modelling of Paseo Bridge

ani_paseo_bridge_demolition_model_latter_stages.gif The latter stages of the demolition modelling of Paseo Bridge


时间管理

时间管理设施提供管理简单施工进度的手段,并在分阶段施工分析中轻松调整预定施工阶段的持续时间。

它可用于轻松自动更新先前为分阶段施工分析的每个载荷指定的非线性和瞬态控制中的总响应时间值。

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LUSAS的阶段施工

  • 可以模拟梁、壳、实体单元(一些软件只能使用梁)的完整阶段施工

  • 支持单元的完全激活和移除

  • 可以模拟任何支承条件并且可以在随后的施工过程中按照需要添加或移除支承

  • 可以用非线性接触(滑动线)模拟滑动轴承

  • 包含临时/移动荷载的支承和荷载工具

  • 可以在模型的任何位置进行加载

  • 随时间推移改变荷载/应力/应变,并且如果合适的话,可以在施工阶段之间锁定应力。

  • 当跨度施工完成后可能会用到规定的位移和顶托荷载

  • 时效性材料的特性,包括与CEB-FIP1990模型规范中的混凝土收缩和徐变相关的应力,(还有其他的)还包括蠕变恢复。

  • 为特殊材料特性和规范自定义的时效曲线

  • 用单根或多根预应力筋的向导来给模型对象定义和分配钢束特性和时间阶段。

  • 由蠕变,收缩和超载引起的钢筋松弛,弹性模型的时间效应和钢束的后张拉力松弛

  • 可以为每一个工况比如后张拉力效应,或为单纯收缩和徐变的影响单独记录累积效应

  • 也可以通过指定获得的效果来查看和评估从上一阶段开始结构发生的净变化。

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用于

用于所有类型的施工阶段方法/桥梁类型,包括:

  • 连续梁和连续板的分段浇筑

  • 连续梁的逐跨现浇施工

  • 预制节段的逐跨拼装

  • 现浇平衡悬臂施工

  • 预制节段平衡悬臂施工

  • 逐步安装预制节段桥面板

  • 斜拉桥的平衡布置

  • 顶推施工

  • 复合桥面板

  • 矮塔斜拉桥

  • 悬索桥

跨间施工

首先将一跨内所有的节段吊装成一列,然后对齐,连接,最后通常会在径向用后张拉法将其连在一起形成完整的一跨。在LUSAS中,这个可以建立一个线形的梁模型,并可以选择进行面板横截面的渲染来查看结果云图。

下面的动画演示了随后各跨(不包括底部结构)的施工过程。如果需要的话,该分析还可以合并施工阶段和随着施工进行的蠕变影响之间的后张拉力。

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平衡悬臂

桥墩两侧上部结构的建造过程。

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使用LUSAS,徐变/收缩分析可以包含一个年限属性(对于预制单元)也可以检查桥梁的稳健性,例如,一个节段可能会被起重机完全掉落,动态效应(冲击)也是很重要的。当然也可以包含二阶效应(P-δ 效应)。

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顶推法


顶推法包括在桥的实际位置现场预制一个桥节段的连续滑道,然后在桥所在位置将上部结构顶推到临时和固定的支座上。应用该施工方法建造的最好的例子就是位于爱尔兰的Blackwater 高架桥。


使用LUSAS,顶推法可以进行直线的梁板推进,也可以进行曲线的梁板推进。顶推法建模可以有两种方式,一种是将模型沿着一系列的固定支座推进,另一种是激活并使在逐步添加的模型下面的一系列支座后退。下面列举了这两种方法的案例。

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直线板的推进

点击播放视频(新窗口打开)



曲线板的推进

点击播放视频(在新窗口打开)。本模型分析中使用了一个简化的路线。



阶段施工建模:案例参考

最初提出的I95号密西西比河大桥是一斜拉桥结构,连接美国伊利诺斯州和密苏里州,当其建成时将打破斜拉桥的世界记录,会缓解密西西比河上已建桥梁的交通压力。

该桥建设单位是伊利诺斯州和密苏里州的交通部门,由Modjeski和Masters设计。采用LUSAS Bridge中的分阶段施工功能模拟了800天的施工期,为了分析徐变效应,共模拟到10000天。

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岩土/土与结构相互作用

岩土/土与结构相互作用

与其他软件不同的是LUSAS Bridge提供了一系列的与岩土功能相关的以及一般结构相关的工具,这样一来用户可以在一个模型中同时考虑下部土体结构和上部结构。先进的单元库、高端的材料模型、线性与非线性的节点等,使得软件能胜任一系列的土体与结构相互作用的工程问题的分析。

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  • 拥有一系列的土体的材料模型和非常有用的岩土相关的软件功能。考虑随深度变化的残积土压力的功能在分析如整体式桥梁或涵洞时的土体与结构相互作用时非常有用。岩石节理,孔隙水压力的消散、固结模型、以及一系列的岩土工程问题如考虑长期开挖、粘土层上施工、施工临时结构分析等都得到支持。

  • 提供K的初始应力状态的计算0数据并适用于任何地面剖面。

  • 土体的本构模型包含特雷斯卡、范梅塞斯、D-P、莫尔库伦、修正剑桥等。两相材料的属性可以添加到材料属性中用以模拟不排水/完全饱和与完全排水/不饱和多孔介质,以及减缓固结的过程。排水曲线和填充曲线也可以指定给部分排水的材料。

  • 通过定义土壤剖面变化来模拟土壤性质随深度的变化,并在确定的位置之间进行LUSAS插值。

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  • 主动/被动的土体结点的非线性弹簧本构,界面网格可以考虑土体与结构的连接。接触和分离、表面摩擦也可以考虑。

  • 三段线性的主动/被动土压力节点材料定义向导可以简化一系列的土与结构相互作用分析的建模工作,可以生成性质随深度变化的分段线性的结点材料属性。定义多个属性用来模拟土层的不同或者由于地下水引起的土体性质发生变化的情况。

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用于:

  • 一般的土与结构相互作用

  • 整体式桥梁

  • 挡土墙

  • 桩与群桩分析

  • 隧道/明挖隧道

  • 开挖施工

  • 堤/边坡稳定

  • 沉降与固结

  • 降水与渗流分析

  • 模态与动力时程分析

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分析与设计
分析与设计

当建立结构分析模型时,您可以在一个模型中定义与求解多个“分析组项”。也就意味着,绝大多数情况下,您无需分别创建模型的多个拷贝和管理这些拷贝,而可以分析和查看不同分析类型的计算结果。LUSAS Bridge主要分析功能如下:


线性静力分析

任意线性静力荷载作用下的静力模型的应力、应变、位移、弯矩、剪力、轴力等计算结果,结果显示和输出。


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调索分析

调索分析工具可以用于计算所有拉索的荷载系数,从而达到目标值设定的各种几何属性或结果分项。工具包含一些优化功能,和两个最优化算法。

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目标值分析功能

目标值分析功能可以用于在线性静力计算中,得到所有的荷载系数用于达到指定的几何属性的结果项。

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屈曲分析

LUSAS可以计算弹性临界屈曲,这需要计算结构构件的抗力。通常也需要根据不同的设计规范决定是否考虑分析结构的二阶效应,如果需要的话,LUSAS也支持进行完全的非线性屈曲分析。

  • 对已有结构,评估或额定荷载区域设计规范可以给出保守的结果,显示他们屈曲分析验算为“失败”,但详细的屈曲分析LUSAS往往显示额外的“隐藏”功能和承载能力检验。


  • 对于新建板梁、箱型和π型截面,可以使用LUSAS来进行线性非线性屈曲分析以评估建造过程中梁的稳定性,板的浇筑顺序的影响,也帮助优化腹板和翼缘板,支撑以及施工临时结构的加强筋位置的设定等。

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疲劳分析


使用全寿命法来进行疲劳分析。疲劳寿命可以用指定的加载顺序或指定次数的重复荷载对结构产生的损伤来表示。

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影响线/面分析

影响线/面分析支持交互和直接分析法。交互法也称Muller-Breslau定理,或麦克斯韦定理,通过一个辅助结构来计算影响线,变形对应一个感兴趣的负载效应。对于直线梁、框架、梁格、平板和肋板模型,直接分析法是一个通用的、更强大的计算影响线/面的方式。在结构可加载区域的每个节点或网格施加指定的点荷载,任何单元结果整体或分量的影响线/面都能计算出来,同样在一个分析里也可以自定义结果分量,不限位置和数量。

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Direct Method Influence definition                                          Direct Method Influence assignment


动力分析

LUSAS Bridge擅长求解地震和一般的动力学问题。使用选定的LUSAS Bridge产品中提供的交互式模态动力学(IMD)技术可以解决直接的模态动力学问题。动力分析软件选项包含通过逐步解决方案解决时域中更广泛的动态问题所需的工具。此外,通过结合动力分析和非线性分析选项,可以使用隐式或显式求解技术解决高速和低速非线性碰撞问题。

结构的固有频率,动力荷载的影响,如列车经过桥梁、人行天桥的行人荷载和由于地震或冲击荷载的响应都可以很容易计算。功能包括:

  • 行人激励

  • 高速铁路动态效应

  • 地震活动

  • 车辆或船的冲击

  • 爆炸荷载

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如果您愿意,也可以通过使用交互式模态动力学(IMD)结果处理设施计算选定荷载情况下的结构响应来解决强迫响应、振动和瞬态动力学问题。


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交互式模态动力学(模态叠加法)

交互式模态动力学(IMD)可以组合考虑荷载的施加情况与结构固有振动频率,用于计算在施加了外部激励的情况下结构的动力响应。IMD生成计算结果化比传统的时间-步的方式快一个数量级。多个加载与高级加载(包括移动荷载、移动质量、移动弹簧质量)和地震分析可以使用IMD+或其他模块选项来建模。


IMDplus 选项扩展了交互式模态动力分析技术(IMD),并可应用到所有的LUSAS产品中。IMD只允许在一个方向模拟一种加载项目,而IMDplus可以解决具有相当复杂加载条件的多个加载项目。


IMDplus常用于两个基本用途:在支承运动的加速度时程影响下,二维和三维结构的地震响应分析;在连续移动车辆或列车荷载作用下,三维结构的分析,例如桥梁。

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阶段施工分析

参阅 施工阶段建模


预应力分析

参阅 荷载类型和荷载组合


车辆荷载优化

参阅 荷载类型和荷载组合


非线性分析

通常分析将不得不考虑材料、几何、边界条件的非线性使得结构模型的特征更加精确。LUSAS Bridge可以处理几何非线性、材料非线性和接触面的非线性。LUSAS的局部和全局非线性分析有助于确保在外加荷载下桥梁设计的经济和安全。自动非线性求解程序简化分析处理过程,例如以下应用:

  • 板弹塑性大变形屈曲

  • 缆索结构大变形分析

  • 时间相关的动力学分析

  • 推倒分析

  • 混凝土开裂

  • 砌体拱桥分析

  • 土与结构的相互作用

  • 整体式桥梁设计

  • 支撑分析、仅受压支承和支承塌陷

非线性分析选项也可以和动力分析选项、热/场分析选项捆绑在一起来求解对于时间和温度效应敏感的问题。

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P-Delta分析

P-Delta分析适用于棒,梁,厚壳和薄壳,以及具有GNL功能的2D和3D连续体单元。 P-Delta分析是一种近似的几何非线性(GNL)分析,通常用于考虑高大细长建筑物上垂直和水平(摇摆)载荷之间的相互作用。 垂直恒定载荷(通常是静载荷)用于形成结构的几何刚度(应力加强)矩阵; 然后可以应用额外的活载荷情况,并且载荷组合用于捕获横向和竖向载荷之间的相互作用的影响。



徐变建模

  • 混凝土徐变包括fib(以前的CEB-FIP)和中国模型代码

  • 图像(右图)显示了一些夸张的变形形状的梁和壳模型,用于进行分阶段施工分析(包括徐变和后张紧),以模拟跨越密西西比河的拟建桥梁的甲板结构。

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土 - 结构相互作用

  • 有用的岩土工程能力利用了一系列土壤模型。

  • 可以适应随深度变化的残余土壤应力,为整体桥梁和涵洞的土 - 结构相互作用提供有用的设施。

  • 岩体接缝,孔隙水压力耗散,固结模型,涉及长期开挖的岩土工程问题,粘土施工和临时工程都可以解决。


有关详细信息,请参阅-岩土/土与结构相互作用。

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热/场分析

热/场分析软件选件包含用于简单和高级稳态以及瞬态热/场分析的广泛设施。 通过将LUSAS热/场选项与其他适当的LUSAS选项相结合,可以分析由于传导,对流和辐射引起的热传递。 另外,还可以包括由材料的相变引起的效果。

水化热

使用水化热软件选项,可以对各种水泥类型进行混凝土水化热模拟。 还可以包括由于添加飞灰和磨碎的粒状高炉矿渣而产生的效果。

当与非线性,动态和热软件选项结合使用时,可以在热机械耦合分析期间计算混凝土水化热,并且可以将温度和水合程度读入机械分析。

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铁路轨道分析

当与非线性软件选项一起使用时,LUSAS铁轨分析软件选项可自动对轻轨和高速铁路项目的轨道/桥梁相互作用分析,以便国际铁路联盟代码UIC 774-3。 它允许您根据Excel电子表格中定义的数据自动构建模型,运行分析,并快速计算热量和火车载荷在轨道中引起的应力和力。 支持列车加载的参数化定位,自动创建结果图并将其导出到Excel电子表格,并生成代码检查结果表。


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更快的解决方案时间

快速求解器选项包含用于特定LUSAS Bridge产品的附加求解器。

  • 对于某些分析问题,Fast Multifrontal Direct Solver可以比标准Frontal Direct Solver快几倍的解决方案。

  • 同样,Fast Multifrontal Block Lanczos Eigensolver可以返回结果。对于某些问题,比标准Frontal Eigensolvers快几倍。

  • 复杂的本征解决方案为大规模阻尼固有频率问题提供了有效的解决方案。

  • 快速并行直接求解器和快速并行迭代求解器将解决共享存储器多处理器上的大型稀疏对称和非对称方程。

设计荷载工具

设计荷载工具

对于欧洲规范的钢和混凝土桥梁设计,LUSAS提供了如下关键结构功能:

  • 车辆荷载EN1991-2

  • 构件抗力EN1993

  • 二阶分析EN1993/4

  • 人行荷载EN1990

  • 温度作用EN1991-1-5

  • 荷载组合EN1990

  • 计算分析EN1991-1-6

  • 钢结构设计检查EN1993-2:: 2006欧洲规范3:钢结构设计 - 第2部分:钢桥。

  • 钢和组合面板设计Eurocodes

  • 板的设计EN1992-1-1和EN1992-2


车辆荷载EN1991-2

  • 国家附录里车辆荷载优化功能包含英国、爱尔兰、意大利和瑞典等过的相关规定。不但包括每个国家的国家测定参数和针对特种车辆类型的M3,也有推荐值选项功能(纳入附录A的车辆)。在所有情况下都有专用车辆的灵活选择。Psi/alpha因子也可被修改。

  • 在单个分析中可以进行标准值组合、频遇组合及长期组合。通常情况下默认设置组合能够满足大部分需要,如果需要加入特殊组合也可以进行人工修改。

  • 车辆库里有欧洲桥梁荷载(包括铁路荷载)。这些荷载可以用于静力或动力分析,可以任何形式排列的移动车队荷载,并可以跟其他效应进行组合。

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构件抗力和二阶效应分析

  • 在LUSAS中做特征值屈曲分析可以得到弹性屈曲临界荷载,依据EN1993的6.3条可以得到构件的抗力,特征值屈曲分析还可以评估二阶效应的重要性,加入二阶效应的影响比较重要,则需要增加几何非线性的分析。

  • LUSAS进行屈曲分析时,允许使用梁、板、壳、实体或任意组合等理想化的结构。也可以包含材料非线性效应(屈服或混凝土开裂)和边界非线性效应(只受压、只受拉等等)。

  • 可以选定模型中的节点,以动画、云图、图标和荷载位移曲线的方式展现。

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人行荷载

  • LUSAS模型用于确定结构的固有频率,用于EN1990条款A2.4.3.2(2)简单判定,可以很容易的更新,包括动态行为。并且可以考虑非线性(比如索的应力刚化效应)。

  • LUSAS的人行荷载向导可以基于规范(如欧洲规范EN1991-2表NA.7)的桥梁等级生成相应的多量级的移动荷载。

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车辆荷载优化

车辆荷载优化功能支持的各国设计规范如下:

  • 澳大利亚AS5100-2:2004

  • 澳大利亚AUSTROADS

  • 加拿大CAN/CSA-S6-06

  • 中国和中国香港JTG D60-2004

  • 欧标EN1991-2,结合英国、爱尔兰、意大利、波兰和瑞典的国际附件。

  • 芬兰高速公路荷载标准

  • 印度IRC6:2000 and IRC:CBC-1997

  • 韩国高速公路荷载标准

  • 马来西亚工程局高速公路荷载标准

  • 挪威高速公路荷载标准

  • 新西兰交通桥梁手册(SP/M/022第二版)

  • 南非TMH7荷载标准

  • 瑞典BRO标准

  • 英国高速公路部门机构标准BD21/97,BD21/01,BD37/88,BD37/01。

  • 美国州公路及运输协会(AASHTO LFD和LRFD)标准

……(持续增加中)


混凝土收缩和徐变

混凝土收缩和徐变包含下列规范:

  • CEB-FIP 1990

  • 欧洲规范2

  • 中国规范

预应力先张和后张

张拉力的计算依据的是如下最新版本规范:

  • 美国州公路及运输协会(AASHTO)

  • 欧洲规范

  • 中国规范

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板的设计

LUSAS混凝土板的设计功能是针对钢筋混凝土板(不含预应力),建模用板单元或壳单元。对于承载能力极限状态,可以用云图或数值的形式表示所需要的抗弯钢筋,也可以绘制正常使用极限状态下的裂缝宽度图。

支持如下设计规范:

  • AASHTO LRFD

  • AS5100-5-2004

  • AS3600-2009

  • BS5400-4,BS8007 and BS8110

  • CAN/CSA S6-06

  • Eurocode EN1992-1-1 and EN1992-2

  • IRC:112-2011 and CBC-1997

  • SS CP65:Part 1 and 2:1999

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钢-砼组合桥面板设计

依据EN1994规范的钢-砼组合桥面板设计功能能够设计验算钢-砼组合桥面板的截面。

  • 设计计算包括承载能力极限状态下的弯矩、应力、剪力和相互作用;正常使用极限状态下的应力、腹板处的开裂、主要构件和连接件的疲劳验算。

  • 结构单元的轴力和弯矩从LUSAS中输出,LUSAS定义的工况组合与设计极限状态和桥面板设计的阶段定义有关。

  • 桥面板设计功能包括截面设计验算,也可以输入详细的图表和报告。

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结果查看

结果查看

LUSAS Bridge拥有一系列简单易用的结果后处理与查看功能,帮助您从分析中获得更多信息。

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  • 使用“层”来管理和查看整体模型或所选择的部分模型中的图标、云图、向量图以及离散的数值图表。

  • 可以使用基本的窗口来展示不同的工况,多个窗口可以同时展示不同工况下的结果。

  • 用户可以使用荷载项与荷载系数来定义基本的荷载组合。

  • 智能组合可以生成最大或最小极值,并考虑荷载是不利荷载还是有利荷载,智能组合功能可以大大降低所需要的组合或包络的数量。

  • 包络功能可以提供最大最小的极值包络。

  • 弯矩图,剪力图以及结构的变形都可以方便的查看。

  • 云图的颜色范围以及向量图或其他图表的比例都可以进行设置,可对单个显示窗口设置,也可以对所有显示窗口一次性设置。

  • 结果可以在全局坐标或局部坐标中查看,也可以以单元轴查看,也可以自己指定坐标系。

  • 结果可以在网格层总展示,也可以在变形网格中国展示。对于梁单元来说,亦可以在打开梁截面渲染后再渲染图中展示。

  • 对于3维的实体模型,可以使用切片功能来查看结果,支持在所有窗口中任意平面任意数量的切片。

  • 结果也可以很容易的输出到表格程序,以方便后续的附加计算和绘图展示。

  • 对于混凝土结构模型,对于所有支持的设计规范,可以显示混凝土开裂位置图,开裂宽度云图。

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用户自定义结果

内建的用户自定义结果功能可以让用户像使用Excel表格的计算公式一样定制模型信息数据与计算的结果数据。与一般的Excel程序不同的是,LUSAS内置的计算是基于当前模型的数据与结果数据,当模型数据更新或分析被更改时,用户自定义结果中的数据也会自动更新。


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所有的LUSAS结果后处理功能如视图、动画、绘图、打印、报告生成功能等也都适用于用户自定义的组合结果。


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动画

结果动画-对于动画展示施工阶段、模态变形、查看结构在移动荷载或地震激励的反应、评估混凝土裂缝发展、材料的屈服时尤其有用。也可以保存成AVI的动画格式以方便其他视频软件打开查看。

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图表

图表向导可以很方便的进行绘制所选择的数据的图表。可以对“面”上的单元进行切片展示沿着切线的结果分布图,也可对3维模型切片后得到的2维切片再次切片得到切线。

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施工表格

可以生成预拱度、位移历程和增量位移结果表格,为已选择模型的位置生成施工分析。

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结果输出

使用结果输出工具可以将结果项和结果分量的数值制成表格。这些表格通过Windows复制和粘贴操作就能转移到其他应用程序中。模型和结果视图可以直接输出,保存为高分辨率的BMP,JPG,WMF文件,或者是直接复制粘贴到其他应用程序中。


报告生成

报告模板中包含用户指定信息用以生成定制报告。可一键生成指定构件的报告,可以选择性的包含总体的建模信息、工况信息、结果数据、单元类型、特征类型,结构组信息,工况信息等。截图、保存的模型图片、图表也可以包含在一键生成的报告中。单分析模型更改而导致结果变化时,报告的内容会自动随之更新。报告数据可以输出到Excel表格、Word、PDF等其他格式。

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软件自定义

软件自定义

LUSAS软件是高度可定制的。LUSAS的可编程结构LPI(LUSAS Programmable Interface)可以使用户基于特定需求,创建用户自定义菜单项、对话框和工具栏,以及自定义的建模前处理以及后处理功能等。

LUSAS可编程接口(LPI)

对于定制和自动化操作的LUSAS,LPI是个强大的工具。使用任何与ActiveX兼容的语言,如VB.net,C#,VBScript,C++,Python,Perl,JScript等都可以访问和使用LUSAS软件的所有模块和功能,可以用来:

  • 创建用户自定义的菜单项、对话框、和工具栏等

  • 访问LUSAS模型内部存储的信息

  • 定制建模操作

  • 自动执行重复的任务

  • 导入CAD几何模型与属性

  • 创建参数化的模型

  • 直接链接Microsoft Word/Excel,以及其他程序,进行输入与输出。

  • 钢筋数量统计

  • 进行规范校验,如使用迭代分析时,优化构件的尺寸和配置

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LUSAS宏观的录制功能为定制生成VB脚本,提供一个对话框编辑器,使用Visual Basic运行时意味着任何VB脚本都可以在LUSAS中运行。

高级脚本用户可以自动创建整桥跨度上的梁和桥面板贯穿预应力,设计验算和输出报告到微软的Word。


案列学习

在台湾高速铁路C270标段工程中,VB脚本辅助模型构建、分析抗地震的高架桥结构和车站导轨。在这个工程中,38公里高架桥需要创建70个独立的模型。

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  • VB脚本读入几何信息,比如柱尺寸,从Excel数据库的跨长度等,在LUSAS中自动建立三维梁模型,然后做整体地震分析和轨道结构相互作用的评估。

  • 模型创建的速度非常快而且比人工操作更加精确可靠。

  • 随后的反应谱分析得到柱的轴力;在地震荷载的作用下轨道结构相互作用分析得到铁轨的相对移动和应力;非线性的土与结构相互作用分析得到桩和承台的应力,所有带来经济的设计要求在一个项目时间尺度内完成。

LUSAS Bridge 功能表

版本

功能

几何建模工具【线面实体、布尔运算、扩展、旋转、扫描、放样、镜像等,树形菜单层组管理,属性关联,拖拽施加,OpenGL显示,多级撤销/重做。

网格划分工具自动网格划分,网格优化能力。

建模向导梁格法建模助手,多元自动影响线/面向导,单/多根预应力筋向导,工况生成器等。

第三方程序接口Abaqus(.inp),Ansys(.cdb),AutoCAD(.dxf),Etabs(.e2k),BIM(.ifc),Iges(.igs),Nastran(.bdf),Patran(.def),SAP2000(.s2k),STEP(.stp)等。

单元库【低阶/高阶、梁、板、壳、膜实体单元;钢筋单元针对斜拉、悬索结构的单元;热/场单元、界面单元、刚性单元、非结构质量元;二相实体;线性与非线性结点单元(Joint单元)。共计33子类150余种单元。】

常规/高级的材料各向同性/正交各向同性/各向异性材料,刚性材料(塑性, 徐变, 损伤, 收缩, 粘滞, 二相);温度相关材料本构模型;只受拉/压杆材料模型;考虑开口/闭口裂缝、混凝土压碎、基于断裂能理论的应变软化效应的2D/3D混凝土材料本构;CEB-FIP 1990、EN1992中国规范的收缩徐变模型;用户自定义材料模型与其他模型。

移动荷载优化器多国梁设计规范;车辆荷载优化;智能包络组合。

线性静力分析

特征值分析/反应谱分析

施工阶段分析连续梁和连续板的分段浇筑;连续梁的逐跨现浇施工;预制节段的逐跨拼装;现浇平衡悬臂施工;预制节段平衡悬臂施工;逐步安装预制节段桥面板;斜拉桥的平衡布置;顶推施工;复合桥面板;矮塔斜拉桥;悬索桥。

影响线/面分析交互法(Muller-Breslau定理或麦克斯韦定理),直接分析法。】

预应力分析考虑摩擦锚具变形收缩徐变、松弛等预应力损失,含欧美中规范,梁/壳/实体均支持。】

调索分析索力优化,多种最优算法。

屈曲分析【线性屈曲分析、非线性屈曲分析(需非线性模块)。】

疲劳分析【全寿命法。】

任意截面特性值计算器、钢束形状生成器
混凝土板的设计【配筋和裂缝,欧美规范等。】

快速求解器【快速多波前、快速多波兰索斯、复特征值求解器,快速并行直接/迭代求解器。】

模块1

IMD+分析交互式模态动力分析,多向多激励线性时程分析、移动荷载和移动质量时程分析等。】

模块2

动力分析解析模态动力分析、超单元和瞬态隐式动力分析、非线性动力分析;行人激励,车辆或船的冲击,高速铁路动态效应,爆炸荷载,地震作用等。

模块3

非线性分析【材料非线性/几何非线性/接触或边界非线性:板弹塑性大变形屈曲,缆索结构大变形分析,非线性时程分析,Push-Over,混凝土开裂收缩徐变砌体拱桥分析冲击和倒塌、只受压支座/减隔震支座/支座沉降分析等。】

模块4

铁轨分析【基于UIC774-3和欧标自动分析轻轨和高速铁路的铁轨与桥梁的相互作用。】

模块5

水化热分析支持多种水泥类型,考虑粉煤灰、粒化高炉矿渣微粉带来的影响。水化热分析可以在热与力学结构耦合的模型中进行。

模块6

岩土分析及岩土-结构协同本构模型:特雷斯卡、范梅塞斯、D-P、摩尔库伦,修正剑桥模型及所有常用的土体与结构相互作用的本构模型;考虑体积变形的土体本构(包括固结)。解决整体式桥梁,挡土墙,桩与群桩分析,隧道/明挖隧道,开挖施工,堤/边坡稳定,沉降与固结,降水与渗流分析,模态与动力时程分析等岩土及与结构协同分析问题。

模块7

midas Civil 接口【单元、材料、截面、施工阶段、预应力、边界、荷载等全面导入生成LUSAS模型】

模块8

温度/场分析稳态与瞬态分析、温度分布/耗散、热力耦合分析

模块9

复合材料工程【壳和实体复合材料单元、先进分层失效模型、针对所有类型结构复合材料工程问题失效分析预测;有效解决复合材料(如FRP等)加固工程、复合材料产品分析等问题。】

模块10

二次开发接口(软件定制)【LUSAS MMI:基于FORTRAN语言添加用户材料本构等,LUSAS LPI:基于.NET框架VBC#C++Python等语言,访问和调用LUSAS所有模块和功能,可实现高度定制化和成果化。】

模块11

钢与组合截面板设计器

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