MIDAS例題-使用一般功能做懸臂法橋梁施工階段分析.doc

使用一般功能做懸臂法橋梁施工階段分析目 錄懸臂法的施工順序和施工階段分析 2設(shè)定建模環(huán)境 2定義截面及材料 2結(jié)構(gòu)建模 2建立預(yù)應(yīng)力箱型梁模型 / 2建立橋墩模型 / 2建立結(jié)構(gòu)群 / 2定義邊界群以及輸入邊界條件 / 2建立荷載群 / 2定義并建立施工階段 2定義施工階段 / 2建立施工階段 / 2輸入荷載 / 245使用一般功能做懸臂法橋梁施工階段分析懸臂法的施工順序和施工階段分析本用戶指南將使用“使用建模助手做懸臂法橋梁施工階段分析”中的例題，學(xué)習(xí)掌握使用一般建模功能做施工階段分析的步驟。懸臂法(FCM)的施工順序一般如下：施工下部工程同時進(jìn)行制作及拼裝掛籃分階段施工下部工程架設(shè)零號塊的臨設(shè)并設(shè)置臨時固結(jié)措施拼裝模板，布置鋼筋和鋼材(需七天)混凝土的澆筑及養(yǎng)護(hù)、張拉鋼束(需五天)在零號塊上布置掛籃移動掛籃到下一個橋梁段施工完第一中間跨，移動掛籃施工邊跨(FSM工法)施工合龍段(Key Seg.)布置永久支座，張拉下部鋼束施工橋面收 尾 本懸臂法橋梁例題為三跨連續(xù)梁使用了4臺掛籃(F/T)，因此不必移動掛籃。懸臂法施工階段分析應(yīng)該正確反應(yīng)上面的施工順序。施工階段分析中各施工階段的定義，在MIDAS/CIVIL里是通過激活和鈍化結(jié)構(gòu)群、邊界群以及荷載群來實(shí)現(xiàn)的。下面將MIDAS/CIVIL中懸臂法橋梁施工階段分析的步驟整理如下。1. 定義材料和截面2. 建立結(jié)構(gòu)模型3. 定義并構(gòu)建結(jié)構(gòu)群4. 定義并構(gòu)建邊界群5. 定義荷載群6. 輸入荷載7. 布置預(yù)應(yīng)力鋼束8. 張拉預(yù)應(yīng)力鋼束9. 定義時間依存性材料特性值并連接10. 運(yùn)行11. 確認(rèn)分析結(jié)果在“使用建模助手做懸臂法橋梁施工階段分析”里使用懸臂法橋梁建模助手完成了上述28步驟。在本使用指南中，我們將使用一般功能完成上述施工階段分析的18步驟。步驟911的方法與“使用建模助手做懸臂法橋梁施工階段分析”相同，在本使用指南章節(jié)中將不贅述。設(shè)定建模環(huán)境為了做懸臂法橋梁的施工階段分析首先打開新項(xiàng)目( 新項(xiàng)目)以FCM.mcb名字保存( 保存)文件。然后將單位體系設(shè)置為tonf和m。該單位體系可以根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)類型隨時隨意地更換。文件 / 新項(xiàng)目文件 / 保存 ( FCM ) 單位體系也可以在程序窗口下端的狀態(tài)條中的單位選擇按鈕()中選擇修改。工具 / 單位體系 長度 m ; 力 tonf 圖1 設(shè)定單位體系定義截面及材料定義預(yù)應(yīng)力箱型梁、橋墩、鋼束的材料。模型 / 特性值 / 材料類型 混凝土 ; 規(guī)范 KS-Civil(RC)數(shù)據(jù)庫 C400 類型 混凝土 ; 規(guī)范 KS-Civil(RC)數(shù)據(jù)庫 C270 名稱 (鋼束) ; 類型 由用戶定義 ; 規(guī)范 None分析數(shù)據(jù)彈性模量 (2.0e7)線膨脹系數(shù) (1.0e-5) 圖2 定義材料特性對話框?qū)蚨战孛娑x為用戶類型后定義預(yù)應(yīng)力箱型梁截面。使用變截面群功能將變截面區(qū)段定義為群，用戶輸入兩端部的截面后程序會自動生成內(nèi)部截面。因此用戶不需要按橋梁段輸入預(yù)應(yīng)力箱型橋梁截面，只需使用變截面群功能輸入支座處和跨中截面，程序自動會計(jì)算出整個橋梁的截面變化。首先定義橋墩截面。模型 / 特性值 / 截面數(shù)據(jù)庫/用戶 表單截面號 (1) ; 名稱 (橋墩)截面形狀 實(shí)心矩形 ; 用戶 H (1.8), B(8.1) 圖3 定義截面特性對話框參照圖4定義跨中預(yù)應(yīng)力箱型梁截面。模型 / 特性值 / 截面箱型梁表單截面號 (2) ; 名稱 (跨中)截面類型 單箱單室 ; 查看選項(xiàng) 截面大樣 考慮橋梁截面為變截面，定義偏心為中央-頂可以正確反應(yīng)預(yù)應(yīng)力箱型橋梁截面的變化。變截面點(diǎn) 開/關(guān) JO1 (開)偏心 中央-上部外輪廓表單HO1 (0.25) ; HO2 (0.35) ; HO3 (2.1) BO1 (2.8) ; BO1-1 (1.05) ; BO3 (3.55) 內(nèi)輪廓表單變截面點(diǎn) 開/關(guān) JO1 (開), JI1 (開), JI5 (開)HI1 (0.275) ; HI2 (0.325) ; HI3 (1.59) HI4 (0.25) ; HI5 (0.26)BI1 (3.1) ; BI1-1 (1.35) BI3 (3.1) ; BI3-1 (1.85) 在查看選項(xiàng)中選擇實(shí)際截面可以觀察實(shí)際輸入的截面形狀。查看選項(xiàng) 實(shí)際截面 圖4 定義跨中截面參照圖5定義支座位置預(yù)應(yīng)力箱型梁截面。模型 / 特性值 / 截面箱型梁表單截面號 (3) ; 名稱 (支座)截面類型 單箱單室 ; 查看 截面大樣變截面點(diǎn) 開/關(guān) JO1 (開)偏心 中央-上部外輪廓表單HO1 (0.25) ; HO2 (0.35) ; HO3 (6.4) BO1 (2.8) ; BO1-1 (1.05) ; BO3 (3.55) 內(nèi)輪廓表單變截面點(diǎn) 開/關(guān) JO1 (開), JI1 (開), JI5 (開)HI1 (0.275) ; HI2 (0.325) ; HI3 (5.3) HI4 (0.25) ; HI5 (0.85)BI1 (3.1) ; BI1-1 (1.35) BI3 (3.1) ; BI3-1 (1.85) 圖5 定義支座處截面使用輸入的截面號分別為2號和3號的預(yù)應(yīng)力箱型梁截面生成變截面類型。 為了使用變截面類型生成變截面群，應(yīng)先定義變截面。模型 / 特性值 / 截面變截面表單截面號 (4) ; 名稱 (跨中-支座)截面類型 PSC-1 Cell ; 變截面點(diǎn) 開/關(guān) JO1 (開)截面-I (跨中) 因?yàn)橹谱髑€模板非常困難，所以在一個橋梁段內(nèi)按直線變化考慮。在變截面表單中將截面變化定義為線性并將一個橋梁段看作一個梁單元。截面-j (支座)截面沿y軸的變化 線性 ; 截面沿z軸的變化 線性偏心 中央-上部 截面號 (5) ; 名稱 (支座-跨中)截面類型 PSC-1 Cell ; 變截面點(diǎn) 開/關(guān) JO1 (開)截面-I (支座)截面-j (跨中)截面沿y軸的變化 線性 ; 截面沿z軸的變化 線性偏心 中央-上部 圖6 變截面的構(gòu)成結(jié)構(gòu)建模使用MIDAS/CIVIL的一般功能建立懸臂法橋梁模型。 為了做施工階段分析，在定義了施工階段之后，MIDAS/CIVIL將在兩個作業(yè)模式(基本階段和施工階段)內(nèi)運(yùn)作。在基本階段模式中，用戶可以輸入所有結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)、荷載條件以及邊界條件，但不在此階段做結(jié)構(gòu)分析。施工階段模式是能做結(jié)構(gòu)分析的模式。在施工階段模式中，除了各施工階段的邊界條件和荷載之外，用戶不能編輯修改結(jié)構(gòu)模型。 施工階段不是由個別的單元、邊界條件或荷載組成的，而是將單元群、邊界條件群以及荷載群經(jīng)過激活和鈍化處理后形成的。在施工階段模式中可以編輯包含于處于激活狀態(tài)的邊界群、荷載群內(nèi)的邊界條件和荷載條件。 懸臂法橋梁的施工階段荷載(鋼束的預(yù)應(yīng)力、掛籃荷載、橋梁段自重等)條件非常復(fù)雜，所以一般在基本階段模式中建立結(jié)構(gòu)模型和邊界條件，在施工階段模式中輸入各施工階段的荷載。建模的步驟如下。1. 建立預(yù)應(yīng)力箱型梁模型2. 建立橋墩模型3. 定義時間依存性材料并與材料連接4. 建立結(jié)構(gòu)群5. 建立邊界群并輸入邊界條件6. 建立荷載群建立預(yù)應(yīng)力箱型梁模型參照圖7建立預(yù)應(yīng)力箱型梁模型。將每個橋梁段看作一個梁單元，以零號塊和橋墩的交點(diǎn)、橋墩和橋墩的中心距離為基準(zhǔn)分割單元。滿堂支架法區(qū)段應(yīng)考慮下部鋼束的錨固位置分割單元。 零號塊橋梁段 2橋梁段 2合龍段 3合龍段 2零號塊零號塊零號塊合龍段 1橋梁段 1FSM區(qū)段FSM區(qū)段橋梁段 1圖7 橋梁段的劃分首先建立節(jié)點(diǎn)后使用 擴(kuò)展單元 功能建立預(yù)應(yīng)力箱型梁右班跨模型。 正面, 自動對齊 (開), 捕捉點(diǎn)柵格 (關(guān)) 捕捉軸網(wǎng) (關(guān)), 捕捉節(jié)點(diǎn) (開), 捕捉單元 (開)模型 / 節(jié)點(diǎn) / 建立節(jié)點(diǎn)坐標(biāo) (x, y, z) ( 0, 0, 0 ) 模型 / 單元 / 擴(kuò)展單元 全選擴(kuò)展類型 節(jié)點(diǎn) 線單元單元類型 梁單元 ; 材料 1: C400截面 2: 跨中 ; 生成類型 移動和復(fù)制間距類型 不等間距 ; 軸 x間距 ( 21, 44.25, 21, 124.75, 4, 20.9, 21.2, 20.9, 4, 124.75, 1 ) 圖8 生成右半跨梁單元使用 鏡像 功能將生成的右半跨梁單元對稱復(fù)制。為了將對稱復(fù)制的左側(cè)的梁單元的坐標(biāo)軸與右側(cè)梁單元的坐標(biāo)軸一致，選擇反轉(zhuǎn)單元坐標(biāo)軸選項(xiàng)。模型 / 單元 / 鏡像 全選模型 復(fù)制 ; 對稱平面 y-z平面x軸位置 : ( 150 ) 8反轉(zhuǎn)單元坐標(biāo)軸 (開) (150)圖9 對稱復(fù)制梁單元使用 選擇屬性-單元 功能和工作樹形菜單功能修改變截面區(qū)段和零號塊梁單元截面?？紤]到合龍段的支模一般將與合龍段連接的橋梁段12設(shè)計(jì)為等截面，所以將橋梁段111和零號塊端部單元的截面修改為變截面。由跨中向支座變化的截面修改為跨中-支座截面，由支座向跨中變化的截面修改為支座-跨中截面，零號塊截面修改為支座截面。Enter 鍵樹形菜單 工作表單 選擇屬性-單元 ( 10 to 21, 69 to 80 ) 工作 特性值 截面 4: 跨中-支座 拖放Enter 鍵 選擇屬性-單元 ( 28 to 39, 51 to 62 ) 工作 特性值 截面 5: 支座-跨中 拖放Enter 鍵 選擇屬性-單元 ( 22 to 27, 63 to 68 ) 工作 特性值 截面 3: 支座 拖放拖 放DragDrop 圖10 修改截面使用 變截面群功能將變截面區(qū)段的梁單元指定為變截面群。 指定變截面群時，程序?qū)⒏鶕?jù)兩端部的截面自動計(jì)算出內(nèi)部變截面的截面特性。模型 / 特性值 / 變截面群群名稱 (1stspan) ; 單元列表 ( 10 to 21 )截面形狀變化 z-軸 多項(xiàng)式 ( 2.0) 因?yàn)榻孛娓叨纫远螔佄锞€方程形狀變化，所以選擇多項(xiàng)式并輸入2.0。對稱平面 從 i ; 距離 ( 0 ) 群名稱 (2ndspan1) ; 單元列表 ( 28 to 39 )截面形狀變化 z-軸 多項(xiàng)式 ( 2.0)對稱平面 從 j ; 距離 ( 0 ) 在變截面群中，使用拋物線上的兩點(diǎn)和對稱平面的位置來決定二次拋物線方程。橋梁段12的j端是二次拋物線的對稱面，所以選擇變截面群的i端并且將距離輸入為0(零)。群名稱 (2ndspan2) ; 單元列表 ( 69 to 80 )截面形狀變化 z-軸 多項(xiàng)式 ( 2.0)對稱平面 從 i ; 距離 ( 0 ) 群名稱 (3rdspan) ; 單元列表 ( 51 to 62 )截面形狀變化 z-軸 多項(xiàng)式 ( 2.0)對稱平面 從 j ; 距離 ( 0 ) 標(biāo)準(zhǔn), 消隱 (開)圖11 指定變截面群建立橋墩模型復(fù)制預(yù)應(yīng)力箱型梁的節(jié)點(diǎn)后使用 擴(kuò)展單元功能建立橋墩模型。將橋墩全長40m分割成6等分。 消隱 (開), 正面模型 / 節(jié)點(diǎn) / 移動和復(fù)制Enter 鍵 選擇屬性-節(jié)點(diǎn) ( 23, 27, 65, 69 ) 模型 復(fù)制 ; 間距類型 等間距 因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力箱型梁單元截面是以截面上部中央為基準(zhǔn)建立的模型，所以將節(jié)點(diǎn)沿Z方向復(fù)制到-7m(支座處截面總高度)的位置。dx, dy, dz ( 0, 0, -7 ) ; 復(fù)制次數(shù) ( 1 ) 模型 / 單元 / 擴(kuò)展單元 選擇最近建立的單元擴(kuò)展類型 節(jié)點(diǎn) 線單元單元類型 梁單元 ; 材料 2: C270截面 1: 橋墩 ; 生成類型 移動和復(fù)制復(fù)制間距 等間距dx, dy, dz ( 0, 0, -40/6 ) ; 復(fù)制次數(shù) ( 6 ) 圖12 生成橋墩建立結(jié)構(gòu)群圖13是懸臂法橋梁的施工順序和施工工期的計(jì)劃表。在施工工序計(jì)劃表中可以看出橋墩1和橋墩2有60天的施工時間差，所以當(dāng)施工合龍段時兩側(cè)的橋梁段有60天的材齡差。 使用施工階段時間荷載功能增加部分構(gòu)件的材齡。詳細(xì)內(nèi)容參見土木結(jié)構(gòu)分析中的時間依存分析定義并建立施工階段 章節(jié)。在實(shí)際建立施工階段模型時，按兩側(cè)橋墩同時施工經(jīng)過同樣的施工階段直到施工合龍段之前。在施工合龍段之前將橋墩1的材齡增加60天。 因?yàn)樵谑┕るA段構(gòu)件的安裝和拆除是通過結(jié)構(gòu)群的激活和鈍化命令來完成的，所以首先應(yīng)該將同時施工的單元分別定義為結(jié)構(gòu)群。 圖13 施工工序計(jì)劃表建立結(jié)構(gòu)群之前先生成結(jié)構(gòu)群。 群模型 / 群 / 結(jié)構(gòu)群 / 定義結(jié)構(gòu)群 在序列中輸入數(shù)據(jù)可以同時生成多個結(jié)構(gòu)群。名稱 ( 橋墩 ) ; 序列 ( 1to2 ) 名稱 ( 零號塊 ) ; 序列 ( 1to2 ) 名稱 ( 橋梁段1 ) ; 序列 ( 1to12 ) 名稱 ( 橋梁段2 ) ; 序列 ( 1to12 ) 名稱 ( 合龍段 ) ; 序列 ( 1to3 ) 名稱 ( C ) ; 序列 ( 1to2 ) 在樹形菜單的群表單中可以查看生成的結(jié)構(gòu)群。圖14 生成結(jié)構(gòu)群使用 選擇屬性-單元功能和工作樹形菜單功能將生成的結(jié)構(gòu)群分配給梁單元。將定義的結(jié)構(gòu)群鈍化后再定義新的結(jié)構(gòu)群，可以通過激活和鈍化隨時查看定義的結(jié)構(gòu)群。樹形菜單 群表單 Enter 鍵 選擇屬性-單元 ( 83to103by4 84to104by4 ) Enter 鍵群 結(jié)構(gòu)群 Pier1 拖放 選擇屬性-單元 ( 85to105by4 86to106by4 )群 結(jié)構(gòu)群 Pier2 拖放Enter 選擇屬性-單元 ( 21to28 )Enter 群 結(jié)構(gòu)群 PierTable1 拖放 選擇屬性-單元 ( 62to69 )群 結(jié)構(gòu)群 PierTable2 拖放6拖放Drag圖15 建立結(jié)構(gòu)群其它結(jié)構(gòu)群參照下表分別分配給各單元。表1 結(jié)構(gòu)群的分配結(jié)構(gòu)群單元號結(jié)構(gòu)群單元號P1Seg120, 29P2Seg458, 73P1Seg219, 30P2Seg557, 74P1Seg318, 31P2Seg656, 75P1Seg417, 32P2Seg755, 76P1Seg516, 33P2Seg854, 77P1Seg615, 34P2Seg953, 78P1Seg714, 35P2Seg1052, 79P1Seg813, 36P2Seg1151, 80P1Seg912, 37P2Seg1250, 81P1Seg1011, 38KeySeg17, 8P1Seg1110, 39KeySeg241, 82P1Seg129, 40KeySeg348, 49P2Seg161, 70FSM116P2Seg260, 71FSM24247P2Seg359, 72定義邊界群以及輸入邊界條件 在群樹形菜單中雙擊某個群，則該群將被選擇。建立模型之后，按橋梁段查看結(jié)構(gòu)群(圖16的)。給建立的模型輸入邊界條件。在施工階段分析中，單元、荷載、邊界條件等所有信息都是以群的概念出現(xiàn)，通過激活和鈍化群來建立各施工階段。為了輸入邊界條件首先定義邊界群。 C群表單 (圖16的部分)群 邊界群 新建 ( BC )圖16 定義邊界群輸入邊界條件。將橋墩下端設(shè)置為固端，將預(yù)應(yīng)力箱型梁兩端設(shè)置成沿橋梁方向的滾動支座。模型 / 邊界條件 / 支撐邊界群名稱 BC 單選 (節(jié)點(diǎn) : 1, 43 ) 支撐類型 Dy (開), Dz (開), Rx (開), Rz (開) 窗口選擇 (節(jié)點(diǎn) : 108 111 ) 支撐類型 D-All (開), R-All(開) 節(jié)點(diǎn) 108 111節(jié)點(diǎn) 1節(jié)點(diǎn) 43圖17 輸入邊界條件為了使橋墩和預(yù)應(yīng)力箱型梁在連接位置有相同的位移，使用彈性連接中連接類型選項(xiàng)中剛性連接將其連接起來。模型 / 邊界條件 / 彈性連接邊界條件群名稱 BC連接類型 剛性連接復(fù)制彈性連接 (開) 選擇復(fù)制彈性連接選項(xiàng)后輸入復(fù)制間距，可以同時輸入多個邊界條件。坐標(biāo)軸 x ; 間距 ( 4.2, 125.8, 4.2 )2節(jié)點(diǎn) ( 84, 23 ) 8 對齊縮放節(jié)點(diǎn) 23節(jié)點(diǎn) 84圖18 橋墩和主梁的彈性連接建立荷載群施工階段荷載有結(jié)構(gòu)自重、鋼束的預(yù)應(yīng)力荷載、掛籃(form traveller)自重、混凝土濕重(wet concrete)等四種。當(dāng)激活結(jié)構(gòu)物的自重時，程序?qū)⒆詣涌紤]已激活的結(jié)構(gòu)群的自重 。除了自重以外的其它三種荷載在各個施工階段要分別輸入。各施工階段的靜力荷載如下。 具有初期材齡的處于激活狀態(tài)單元的自重(Self) 作用于具有初期材齡的處于激活狀態(tài)單元上的預(yù)應(yīng)力荷載(PS) 作用于處于激活狀態(tài)單元端部上的掛籃荷載(FT) 在支模和綁扎鋼筋結(jié)束后，拆模前處于澆筑狀態(tài)的混凝土濕重(WC) 施工階段時間荷載功能是給指定的單元以一定的材齡，從而考慮徐變和干縮等影響的功能。詳細(xì)的內(nèi)容參見用戶在線手冊中“施工階段時間荷載” 章節(jié)。 考慮了各零號塊施工時間差的施工階段時間荷載(Time)將各荷載工況定義為施工階段荷載類型。荷載 / 靜力荷載工況名稱 (Self) ; 類型施工階段荷載 名稱 (PS) ; 類型施工階段荷載 名稱 (FT) ; 類型施工階段荷載 名稱 (WC) ; 類型施工階段荷載 名稱 (Time) ; 類型施工階段荷載 圖19 定義荷載條件定義各荷載工況所屬的荷載群。 群模型 / 群 / 結(jié)構(gòu)群 / 定義荷載群名稱 ( Self ) 名稱 ( PS-PierTable );序列 ( 1to2 ) 名稱 ( PS-P1Seg ) ; 序列 ( 1to12 ) 名稱 ( PS-P2Seg ) ; 序列 ( 1to12 ) 名稱 ( PS-KeySeg ) ; 序列 ( 1to3 ) 名稱 ( FT-PierTable );序列 ( 1to2 ) 名稱 ( FT-P1Seg ) ; 序列 ( 1to11 ) 名稱 ( FT-P2Seg ) ; 序列 ( 1to11 ) 名稱 ( FT-KeySeg ) ; 序列 ( 1to3 ) 名稱 ( WC-P1Seg ) ; 序列 ( 1to12 ) 名稱 ( WC-P2Seg ) ; 序列 ( 1to12 ) 名稱 ( WC-KeySeg ) ; 序列 ( 1to3 ) 名稱 ( TimeLoad ) 在樹形菜單的群表單中可以查看荷載群。圖20 定義荷載群定義并建立施工階段定義施工階段 除了剛構(gòu)式懸臂法橋梁以外，還有內(nèi)部支撐點(diǎn)為鉸支的橋梁形式以及在橋墩和零號塊之間設(shè)置支座的懸臂法橋梁形式。在本用戶指南中，懸臂法橋梁施工階段分為橋墩和零號塊的施工、橋梁段112的施工、合龍段13的施工等16個施工階段(參見圖21)。按施工階段施工各橋梁段后，再按橋梁支座跨中順序施工合龍段，即可完成整個橋梁的施工。另外，因?yàn)槔}中的橋梁為剛構(gòu)式懸臂法橋梁，所以各施工階段的邊界條件沒有發(fā)生變化。階段1 施工零號塊以及設(shè)置掛籃掛籃階段213 施工橋梁段112階段14 施工并完成合龍段1階段15 施工并完成合龍段3階段16 施工并完成合龍段2圖21 施工順序圖懸臂法橋梁施工階段分析中結(jié)構(gòu)群和邊界群的激活和鈍化相對于荷載群是比較簡單的，荷載群在結(jié)構(gòu)群被激活時既要激活預(yù)應(yīng)力荷載群和掛籃荷載群，又要激活混凝土濕重荷載群(參見圖22)?；炷翝裰厥┕るA段N的添加步驟(第7天)掛籃荷載施工階段N的第一天5天材齡12天材齡圖22 加載施工階段N的荷載如圖22中，在同一施工階段中荷載加載時間不同時，可以使用添加步驟功能將荷載分步驟激活。 將掛籃前移、支模以及綁扎鋼筋、鋪設(shè)鋼束孔道等所需時間假設(shè)為7天，將混凝土養(yǎng)生時間假設(shè)為5天，在各施工階段中定義1個添加步驟。各施工階段開始階段被激活的橋梁段具有5天材齡并承受預(yù)應(yīng)力荷載和掛籃荷載。 圖23 施工工序計(jì)劃表在圖21的施工順序圖中，兩個橋墩的橋梁段看起來是同時施工，但是在圖23的施工工序計(jì)劃表中可以看出橋墩1的橋梁段比橋墩2的橋梁段提前施工60天。兩個橋墩的懸臂橋梁段如果有施工時間差，即混凝土的材齡有差異的話，其徐變、干縮和預(yù)應(yīng)力損失量也將不同。另外，因?yàn)?0天的時間差異，兩個橋墩的懸臂梁的撓度也將產(chǎn)生差異。為了最大限度地降低中央合龍段完工時產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，必須正確預(yù)測兩個橋墩懸臂梁的撓度。所以做施工階段分析時，必須考慮兩個橋墩的材齡差異。 施工階段時間荷載功能，可以用來考慮施工時間差的影響。施工階段時間荷載功能是賦予指定單元以一定的時間經(jīng)歷(材齡)，從而考慮施工時間差的影響的方法。使用施工階段時間荷載的施工階段的建立步驟如下。1. 假設(shè)同時施工兩個橋墩的零號塊和橋梁段112。2. 加載合龍段混凝土濕重(即，將WC-KeySeg1加載在橋墩1的左側(cè)懸臂梁上，將WC-KeySeg3加載在右側(cè)橋墩的右側(cè)懸臂梁上)。3. 定義施工持續(xù)時間為零的施工階段，將KeySeg1和FSM1激活后，在該施工階段的最后1天(Last Day)上給橋墩1側(cè)的單元和FSM1區(qū)段施加時間荷載(60天)。4. 激活KeySeg3和FSM3，加載合龍段(Key Seg2)的濕重。5. 定義下一階段并激活合龍段2(KeySeg2)。加載合龍段1、3的濕重拆除橋墩1的掛籃荷載，加載時間荷載60天時間荷載加載合龍段2的濕重拆除橋墩2的掛籃荷載圖24 使用施工階段時間荷載考慮材齡差將上述施工順序與各施工階段結(jié)構(gòu)群、荷載群、邊界群的激活和鈍化連接起來，詳細(xì)的步驟如下。1. 施工階段1 - 激活橋墩、零號塊結(jié)構(gòu)群- 激活邊界群- 第1天: 激活預(yù)應(yīng)力荷載、掛籃荷載、自重- 第7天: 激活混凝土濕重(橋梁段1)2. 施工階段2 - 激活橋梁段1- 第1天: 鈍化施工階段1的掛籃荷載和混凝土濕重，激活掛籃荷載和預(yù)應(yīng)力荷載- 第7天: 激活混凝土濕重(橋梁段2)3. 施工階段312: 重復(fù)施工階段2的步驟 4. 施工階段13 - 激活橋梁段12- 第1天: 鈍化施工階段12的掛籃荷載和混凝土濕重，激活掛籃荷載和預(yù)應(yīng)力荷載- 第20天: 激活混凝土濕重(合龍段1、3)5. 施工階段14 - 激活合龍段1和滿堂支架法區(qū)段1(FSM 1) - 第1天: 鈍化橋墩1的掛籃荷載和合龍段1的混凝土濕重，激活預(yù)應(yīng)力荷載- 最后1天: 激活橋墩1側(cè)的單元和滿塘支架法區(qū)段(FSM1)的時間荷載6. 施工階段15 - 激活合龍段3和FSM3- 第一天: 鈍化合龍段3的混凝土濕重，激活預(yù)應(yīng)力、合龍段2的混凝土濕重7. 施工階段16 - 激活合龍段2- 第1天: 鈍化掛籃荷載和混凝土濕重，激活預(yù)應(yīng)力荷載8. 施工階段17 - 第1天: 激活二期恒載在建立施工階段之前首先要定義施工階段。在施工工序計(jì)劃表中，計(jì)劃合龍段的施工時間為30天，所以將施工階段CS13、15的持續(xù)時間定義為30天。假設(shè)合龍段的初期材齡為10天，則將30-10=20天定義為一個添加步驟。在施工階段CS17上施加二期恒載，為了考慮長期荷載引起的徐變和干縮效果，將CS17的持續(xù)時間定義為10000天。荷載 / 施工階段分析數(shù)據(jù) / 定義施工階段名稱 ( CS ) ; 序列 ( 1 to 12 ) ; 持續(xù)時間 ( 12 )添加步驟 Day ( 7 ) 保存結(jié)果 施工階段 (開) ; 添加步驟 (開) 名稱 ( CS13 ) ; 序列 ( ) ; 持續(xù)時間 ( 30 )添加步驟 ; 時間 ( 20 ) 名稱 ( CS14 ) ; 序列 ( ) ; 持續(xù)時間 ( 0 ) 添加步驟 名稱 ( CS15 ) ; 序列 ( ) ; 持續(xù)時間 ( 30 )添加步驟 Day ( 20 ) 名稱 ( CS16 ) ; 序列 ( ) ; 持續(xù)時間 ( 0 ) 添加步驟 名稱 ( CS17 ) ; 序列 ( ) ; 持續(xù)時間 ( 10000 ) 添加步驟 圖25 定義施工階段建立施工階段 建立施工階段時，假設(shè)橋墩的初期材齡為100天，零號塊的初期材齡為15天。參照前面所述的施工階段順序建立施工階段CS1。荷載 / 施工階段分析數(shù)據(jù) / 定義施工階段名稱 CS1 名稱 ( CS1 ) ; 持續(xù)時間 ( 12 )單元表單群列表 橋墩1, 橋墩2 ; 激活 材齡 ( 100 ) 群列表 零號塊1, 零號塊2激活 材齡 ( 15 ) 邊界表單群列表 BC激活 支撐位置 變形前 (開) 荷載表單群列表 Self, PS-PierTable1, PS-PierTable2FT-PierTable1, FT-PierTable2激活 激活時期 第1天 群列表 WC-P1Seg1, WC-P2Seg1激活 激活時期 7 圖26 建立施工階段1重復(fù)上述過程，按順序建立施工階段。象定義施工階段這樣需要反復(fù)輸入的作業(yè)，可以使用MCT命令窗口功能很方便完成。下面介紹一下在MCT命令窗口中輸入施工階段信息的方法。工具M(jìn)CT命令窗口命令或數(shù)據(jù) (*STAGE) 圖27 MCT命令窗口如圖27所示，施工階段的信息共包括8類，每類信息的輸入內(nèi)容如下。NAME : 輸入施工階段名稱、施工持續(xù)時間、是否保存分析結(jié)果(施工階段，步驟)STEP : 時間步驟AELEM : 應(yīng)激活的結(jié)構(gòu)群和初期材齡DELEM : 應(yīng)鈍化的結(jié)構(gòu)群和構(gòu)件內(nèi)力的重新分配率ABNDR : 應(yīng)激活的邊界群和激活的位置DBNDR : 應(yīng)鈍化的邊界群ALOAD : 應(yīng)激活的荷載群和時間步驟DLOAD : 應(yīng)鈍化的荷載群和時間步驟根據(jù)上述過程輸入施工階段2的信息。*STAGENAME=CS2, 12, YES, NOSTEP=7AELEM=P1Seg1, 5, P2Seg1, 5ALOAD=FT-P1Seg1, FIRST, FT-P2Seg1, FIRST, PS-P1Seg1, FIRSTPS-P2Seg1, FIRST, WC-P1Seg2, 7, WC-P2Seg2, 7DLOAD=WC-P1Seg1, FIRST, WC-P2Seg1, FIRSTFT-PierTable1, FIRST, FT-PierTable2, FIRST輸入完后點(diǎn)擊 ，在信息窗口上將顯示下列信息，并建立了施工階段2。使用上述方法可以方便地建立施工階段。輸入荷載輸入各施工階段的荷載。施工階段荷載包括掛籃、混凝土濕重、結(jié)構(gòu)自重、預(yù)應(yīng)力荷載、時間荷載等。按下列順序輸入施工荷載。1. 結(jié)構(gòu)自重2. 掛籃荷載3. 混凝土濕重4. 預(yù)應(yīng)力荷載5. 時間荷載首先輸入結(jié)構(gòu)自重。定義結(jié)構(gòu)物自重以后，將其施加在施工階段CS1，其它施工階段的結(jié)構(gòu)自重將由程序自動加載。荷載 / 自重荷載工況名稱 Self荷載群名稱 Self自重系數(shù) Z (-1) 輸入施工階段掛籃荷載。掛籃荷載的位置在懸臂梁端部，大小為-80tonf的垂直荷載和200tonf-m的y方向彎矩荷載。 因?yàn)樵谑┕るA段模式中，只有該施工階段的結(jié)構(gòu)群、荷載群、邊界群被激活，所以可以很方便地輸入荷載。在施工階段工具條中轉(zhuǎn)換施工階段，輸入各施工階段的荷載。施工階段 CS1 標(biāo)準(zhǔn)荷載 / 節(jié)點(diǎn)荷載 單選 ( 節(jié)點(diǎn): 21 )荷載工況名稱 FT ; 荷載群名稱 FT-PierTable1選項(xiàng) 添加 ; FZ ( -80 ), MY ( -200 ) 單選 ( 節(jié)點(diǎn): 29 )荷載工況名稱 FT ; 荷載群名稱FT-PierTable1選項(xiàng)添加 ; FZ ( -80 ), MY ( 200 ) 單選 ( 節(jié)點(diǎn): 71 )荷載工況名稱 FT ; 荷載群名稱 FT-PierTable2選項(xiàng) 添加 ; FZ ( -80 ), MY ( -200 ) 單選 ( 節(jié)點(diǎn): 63 )荷載工況名稱 FT ; 荷載群名稱 FT-PierTable2選項(xiàng) 添加 ; FZ ( -80 ), MY ( 200 )與上述相同的方法轉(zhuǎn)換施工階段輸入各施工階段掛籃荷載。 使用MCT命令窗口可以更方便地輸入施工階段荷載。節(jié)點(diǎn)荷載的MCT命令為 “*CONLOAD”。詳細(xì)內(nèi)容參見用戶在線手冊附錄中的“MCT命令快速索引”章節(jié)。節(jié)點(diǎn) 29節(jié)點(diǎn) 63節(jié)點(diǎn) 71節(jié)點(diǎn) 21圖28 輸入掛籃荷載輸入完掛籃荷載后輸入混凝土濕重?；炷翝裰乜梢允褂貌牧媳砉δ苡?jì)算。使用材料表 功能計(jì)算構(gòu)件的重量之前，首先將變截面群中的截面轉(zhuǎn)換為各個變截面類型。如圖29，通過變截面類型 轉(zhuǎn)換生成101112截面。 使用材料表功能可以方便地得到各構(gòu)件的長度、表面積、重量等，詳細(xì)的內(nèi)容參見用戶在線手冊的 “CIVIL的功能工具 材料表章節(jié)。施工階段 基本 因?yàn)樽兘孛嫒狠敵龅氖侨赫w重量，所以要轉(zhuǎn)換為各構(gòu)件的變截面。模型 / 特性值 / 變截面群名稱 1stspan 新開始截面號 ( 101 ) 因?yàn)橹荒茉诨灸Ｊ街行薷慕孛?，所以首先要轉(zhuǎn)換為基本模式。模型 / 特性值 / 截面 在分解了變截面群之后，指定新生成截面的截面號。圖29 轉(zhuǎn)換為變截面類型使用材料表功能求各橋梁段的重量。圖30中的101111截面為實(shí)際橋梁段111，112號截面為零號塊變截面。可以查看各截面的長度、表面積、重量。工具 / 材料表選擇輸出材料表 梁-桁架單元材料表類型1 (開) 圖30 材料表輸入混凝土濕重。各施工階段混凝土濕重的加載位置為懸臂梁端部，大小為垂直方向的橋梁段濕重和按偏心距離為2.5m計(jì)算的y方向彎矩。 使用MCT命令窗口功能輸入混凝土濕重。MCT命令中節(jié)點(diǎn)荷載為“*CONLOAD”。施工階段 CS1荷載 / 節(jié)點(diǎn)荷載 單選 ( 節(jié)點(diǎn): 21 )荷載工況名稱 WC ; 荷載群名稱 WC-P1Seg1選項(xiàng)添加 ; FZ ( -173.0 ), MY ( -173.0*2.5 ) 單選 ( 節(jié)點(diǎn): 29 )荷載工況名稱 WC ; 荷載群名稱 WC-P1Seg1選項(xiàng) 添加 ; FZ ( -173.0 ), MY ( 173.0*2.5 ) 單選 ( 節(jié)點(diǎn): 71 )荷載工況名稱 WC ; 荷載群名稱 WC-P2Seg1選項(xiàng) 添加 ; FZ ( -173.0 ), MY ( -173.0*2.5 ) 單選 ( 節(jié)點(diǎn): 63 )荷載工況名稱 WC ; 荷載群名稱 WC-P2Seg1選項(xiàng) 添加 ; FZ ( -173.0 ), MY ( 173.0*2.5 )節(jié)點(diǎn) 63節(jié)點(diǎn) 71節(jié)點(diǎn) 29節(jié)點(diǎn) 21圖31 輸入混凝土濕重輸入預(yù)應(yīng)力荷載。用戶輸入鋼束的開始點(diǎn)、反彎點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)后，程序?qū)⒆詣佑?jì)算出最佳的曲線生成鋼束布置形狀文件。鋼束的輸入是以假設(shè)的x軸為基準(zhǔn)，將已定義的三維曲線設(shè)置在任意的坐標(biāo)上。在輸入鋼束坐標(biāo)之前先定義上下部鋼束的特性值。施工階段 基本荷載/ 預(yù)應(yīng)力荷載 / 鋼束特性值鋼束名稱 ( TOP ) ; 鋼束類型內(nèi)部材料 3: 鋼束 鋼束總面積 (0.0026353) 或 鋼束面積 15.2mm(0.6) 計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼束的預(yù)應(yīng)力松弛損失時，一般使用Magura公式。松弛系數(shù)是包含在公式中的反應(yīng)鋼束品種松弛特性的常數(shù)。對一般鋼束常數(shù)為10，低松弛鋼束松弛系數(shù)為45。關(guān)于松弛系數(shù)的詳細(xì)內(nèi)容請參照土木結(jié)構(gòu)分析中的“預(yù)應(yīng)力損失”章節(jié)。鋼束面積數(shù)量 (19) 孔道直徑 (0.103) ; 松弛系數(shù) (45)鋼束與孔道壁的摩擦系數(shù) (0.2) 孔道每米長度局部偏差的摩擦系數(shù) (0.001)極限強(qiáng)度 (190000) ; 屈服強(qiáng)度 (160000)荷載類型 后張 錨具變形及鋼筋回縮值 始點(diǎn) (0.006) ; 終點(diǎn) (0.006) 鋼束名稱 ( BOTTOM ) ; 鋼束類型 內(nèi)部材料 3: 鋼束 鋼束總面積 (0.0026353) 或 鋼束面積 15.2mm(0.6) 鋼束面積數(shù)量 (19) 孔道直徑 (0.103) ; 松弛系數(shù) (45)鋼束與孔道壁的摩擦系數(shù) (0.3) 孔道每米長度局部偏差的摩擦系數(shù) (0.0066)極限強(qiáng)度 (190000) ; 屈服強(qiáng)度 (160000)荷載類型 后張 錨具變形及鋼筋回縮值 始點(diǎn) (0.006) ; 終點(diǎn) (0.006) 圖32 輸入鋼束特性一端張拉兩端張拉頂 板 束合龍段FCM 區(qū)段FCM 區(qū)段零號塊合龍段FSM 區(qū)段一端張拉一端張拉兩端張拉底 板 束圖33 鋼束布置簡圖圖34 邊跨預(yù)應(yīng)力鋼束的布置圖35 中間跨預(yù)應(yīng)力鋼束的布置參照圖3335輸入零號塊1的第一根鋼束。 因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力箱型梁截面是以中央-頂為基準(zhǔn)輸入的，所以鋼束布置形狀的基準(zhǔn)點(diǎn)是預(yù)應(yīng)力箱型截面的頂部中央。C 群群 結(jié)構(gòu)群 零號塊1 激活荷載 / 預(yù)應(yīng)力荷載 / 鋼束布置鋼束名稱 (P1TC1R) ; 鋼束特性值頂板束 全選 或分配單元 (21to28)鋼束端部直