midas-civil-使用建模助手做懸臂法(FCM)橋梁施工階段分析(共56頁(yè))

1、使用建模助手做懸臂法(FCM)橋梁施工階段分析北京邁達(dá)斯技術(shù)有限公司目 錄概 要 1橋梁基本數(shù)據(jù)以及一般截面 2懸臂法(FCM)的施工順序以及施工階段分析 4使用材料以及容許應(yīng)力 6荷 載 7設(shè)定建模環(huán)境 9定義截面及材料 10使用懸臂法建模助手建模 12輸入模型數(shù)據(jù) 12預(yù)應(yīng)力箱型截面數(shù)據(jù)的輸入 16預(yù)應(yīng)力鋼束的布置 18編輯和添加數(shù)據(jù) 24查看施工階段 24修改施工階段 26時(shí)間依存性材料特性的定義和連接 31分解變截面群 36運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析 37查看分析結(jié)果 39使用圖形查看應(yīng)力和內(nèi)力 39使用表格查看應(yīng)力 44查看預(yù)應(yīng)力的損失 45查看鋼束坐標(biāo) 46查看鋼束伸長(zhǎng)量 47查看預(yù)拱度 48查

2、看預(yù)拱度管理圖 49查看荷載組合作用下的內(nèi)力 50概 要預(yù)應(yīng)力箱型梁橋(PSC BOX Bridge)的施工工法一般有頂推法(ILM)、懸臂法(FCM)、移動(dòng)支架法(MSS)等。懸臂法是由橋墩向跨中方向架設(shè)懸臂構(gòu)件的方法，該工法不用水上作業(yè)，也不需要架設(shè)大量的臨設(shè)和腳手架，因此可以靈活使用橋下空間。另外，因?yàn)椴恢苯优c橋下河流或道路接觸，因此被廣泛使用于高橋墩、大跨度橋梁中。使用懸臂法(FCM)施工的預(yù)應(yīng)力箱型梁橋，因?yàn)楦魇┕るA段的結(jié)構(gòu)體系不同，所以只有對(duì)各施工階段做結(jié)構(gòu)分析才能最終確定截面大小。另外，為了正確分析混凝土材料的時(shí)間依存特性和預(yù)應(yīng)力鋼束的預(yù)應(yīng)力損失，需要前階段累積的分析結(jié)果。用戶(hù)在

3、本章節(jié)中將學(xué)習(xí)使用懸臂法橋梁建模助手建立懸臂法(FCM)各施工階段和施工階段分析的步驟，以及確認(rèn)各施工階段應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力損失和撓度的方法。例題中的橋梁為按懸臂法施工的現(xiàn)澆橋梁。圖1 分析模型(竣工后)橋梁基本數(shù)據(jù)以及一般截面橋梁基本數(shù)據(jù)如下：橋 梁 類(lèi) 型 : 三跨預(yù)應(yīng)力箱型連續(xù)梁橋(FCM)橋 梁 長(zhǎng) 度 : L = 85.0 + 130.0 + 85.0 = 300.0 m橋 梁 寬 度 : B = 12.7 m (2車(chē)道)斜 交 角 度 : 90(正橋)橋梁終點(diǎn)橋梁始點(diǎn)圖2 縱向剖面圖3 標(biāo)準(zhǔn)截面一端張拉兩端張拉上 部 鋼 束合龍段FSM 區(qū)段合龍段零號(hào)塊FCM 區(qū)段FCM 區(qū)段一端張拉兩

4、端張拉下 部 鋼 束圖4 鋼束布置簡(jiǎn)圖懸臂法(FCM)的施工順序以及施工階段分析懸臂法(FCM)的施工順序一般如下：同時(shí)進(jìn)行施工下部工程制作及拼裝掛籃分階段施工下部工程架設(shè)零號(hào)塊的臨設(shè)并設(shè)置臨時(shí)固結(jié)措施在零號(hào)塊上布置掛籃拼裝模板，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)移動(dòng)掛籃到下一個(gè)橋梁段施工完第一中間跨，移動(dòng)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(tái)掛籃(F/T)，因此不必移動(dòng)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/C

5、IVIL里是通過(guò)激活和鈍化結(jié)構(gòu)群、邊界群以及荷載群來(lái)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(shí)間依存性材料特性值并連接10. 運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析11. 確認(rèn)分析結(jié)果懸臂法建模助手能幫助用戶(hù)自動(dòng)生成上述28項(xiàng)步驟。使用一般功能完成28項(xiàng)步驟地方法將在使用一般功能的懸臂法施工階段分析里做詳細(xì)介紹。在本指南中將介紹利用懸臂法建模助手做懸臂法施工階段分析的方法。使用材料以及容許應(yīng)力 上部結(jié)構(gòu)混凝土材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

6、:初始抗壓強(qiáng)度 :彈性模量 : Ec=3,000Wc1.5 fck+ 70,000 = 3.07105kgf/cm2容 許 應(yīng) 力 容許應(yīng)力施加預(yù)應(yīng)力初期預(yù)應(yīng)力損失之后壓 縮張 拉 下部結(jié)構(gòu)混凝土材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 :彈性模量 : 預(yù)應(yīng)力鋼束(KSD 7002 SWPC 7B-15.2mm (0.6 鋼束)屈服強(qiáng)度 :抗拉強(qiáng)度 :截面面積 :彈性模量 :張拉力 :錨固端滑移 : 摩擦系數(shù) : : 容許應(yīng)力最大控制應(yīng)力張拉初期()預(yù)應(yīng)力損失之后荷 載 永久荷載結(jié)構(gòu)重力 在程序中以自重輸入二期恒載 預(yù)應(yīng)力荷載鋼束()截面面積 :孔道直徑 :張拉力 : 施加72%抗拉強(qiáng)度的張力張拉初期的損失(由程序計(jì)算

7、)摩擦損失 :頂板束 : , 底板束 : , 錨固端滑移量 : 混凝土彈性壓縮預(yù)應(yīng)力損失 : 損失量, 預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)期損失(由程序計(jì)算)應(yīng)力松弛 徐變和干縮引起的損失 徐變和干縮條件水泥 : 普通水泥施加持續(xù)荷載時(shí)混凝土的材齡 : 日混凝土暴露在大氣中時(shí)的材齡 : 日相對(duì)濕度 : 大氣或養(yǎng)生溫度 : 適用標(biāo)準(zhǔn) : 道橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) (CEB-FIP)徐變系數(shù) : 由程序計(jì)算混凝土干縮應(yīng)變 : 由程序計(jì)算 掛籃(form traveller)荷載假設(shè)掛籃自重如下圖5 掛籃自重設(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(kāi)新項(xiàng)目( 新項(xiàng)目)以FCMwizard名字保存( 保存)文件。 然后將單位體系設(shè)

8、置為tonf和m。該單位體系可以根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)類(lèi)型隨時(shí)隨意地更換。文件 / 新項(xiàng)目文件 / 保存 ( FCMwizard ) 單位體系也可以使用程序窗口下端的狀態(tài)條中的按鈕()選擇修改。工具 / 單位體系 長(zhǎng)度 m ; 力 tonf 圖6 設(shè)定單位體系定義截面及材料定義上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)以及預(yù)應(yīng)力鋼束的材料特性。模型 / 特性值 / 材料 同時(shí)定義多種材料時(shí)，使用按鈕會(huì)更方便一些。類(lèi)型 混凝土 ; 規(guī)范 KS-Civil(RC)數(shù)據(jù)庫(kù) C400 類(lèi)型 混凝土 ; 規(guī)范 KS-Civil(RC)數(shù)據(jù)庫(kù) C270 名稱(chēng) (鋼束) ; 類(lèi)型 用戶(hù)定義 ; 規(guī)范 None分析數(shù)據(jù)彈性模量 (2.0e7

9、)線(xiàn)膨脹系數(shù) (1.0e-5) 圖7 定義材料特性對(duì)話(huà)框?qū)蚨盏慕孛嫣匦远x為用戶(hù)類(lèi)型。 因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力箱型截面的特性將在懸臂法建模助手中定義，所以不必在此另外定義。模型 / 特性值 / 截面數(shù)據(jù)庫(kù) / 用戶(hù)表單截面號(hào) (1) ; 名稱(chēng) (橋墩)截面形狀 實(shí)心矩形 ; 用戶(hù) H (1.8), B(8.1) 圖8 定義截面特性對(duì)話(huà)框使用懸臂法建模助手建模使用MIDAS/CIVIL的懸臂法建模助手功能建模。懸臂法建模助手由模型、截面、鋼束三個(gè)表單組成。輸入模型數(shù)據(jù) 本橋梁例題將支膜和綁扎鋼筋、布置鋼束管道的時(shí)間定為7天，澆筑混凝土以及養(yǎng)生的時(shí)間定為5天，因此將施工一個(gè)橋梁段的時(shí)間設(shè)定為12天。在懸臂法

10、建模助手的模型表單中，我們將定義橋梁的材料、基本數(shù)據(jù)、橋梁段的劃分(參見(jiàn)圖10)、零號(hào)塊的大小、橋墩類(lèi)型和尺寸等，另外還將定義每個(gè)橋梁段的施工持續(xù)時(shí)間(12天)。模型 / 結(jié)構(gòu)建模助手 / 懸臂法建模助手 模型表單材料 (主梁) 1: C400 ; 材料 (橋墩) 2: C270橋墩數(shù) ( 2 ) ; 橋墩截面 1: 橋墩 ; 施工階段持續(xù)時(shí)間 (12)方法 現(xiàn)澆零號(hào)塊 P.T. ( 14 ) ; B ( 6 )合龍段 K1 ( 2 ) ; K2 ( 2 ) 滿(mǎn)堂支架法(FSM)區(qū)段要考慮鋼束的錨固，合理地劃分單元。(參照?qǐng)D10)。橋墩 H ( 40 ) ; C ( 4.2 )滿(mǎn)堂支架法(FS

11、M) FSM(左) ( 2, 44.25 ) ; FSM(右) ( 2, 44.25 )Zone1 ( 124.75 ) ; Zone2 ( 124.75 ) 選擇半徑開(kāi)關(guān)并輸入半徑，即可建立曲線(xiàn)變截面懸臂法橋梁模型。 選擇詳細(xì)開(kāi)關(guān)并按，即可建立非對(duì)稱(chēng)施工的橋梁或各跨長(zhǎng)度不同的懸臂法橋梁模型。圖9 懸臂法橋梁建模助手的模型表單零號(hào)塊合龍段 1FSM區(qū)段橋梁段 1零號(hào)塊零號(hào)塊合龍段 2橋梁段 2橋梁段 2零號(hào)塊合龍段 3FSM區(qū)段橋梁段 1圖10 橋梁段的劃分圖11 施工工序計(jì)劃表懸臂法的施工工期與橋墩數(shù)量和投入的作業(yè)車(chē)輛(掛籃等)有關(guān)。因?yàn)楦鳂蚨盏膽冶鄄糠植⒉皇峭瑫r(shí)施工的，所以施工合龍段時(shí)合龍

12、段兩側(cè)懸臂橋梁段的混凝土材齡是不同的。由于兩側(cè)懸臂橋梁段混凝土材齡的差異，引起同一施工階段內(nèi)施工的懸臂橋梁段的徐變和干縮以及預(yù)應(yīng)力鋼束的預(yù)應(yīng)力損失量的差異。也就是說(shuō)，施工合龍段時(shí)合龍段兩側(cè)的截面應(yīng)力和位移是不同的，施工階段分析時(shí)一定要考慮到這種情況。 關(guān)于施工階段時(shí)間荷載功能的使用方法請(qǐng)參照“使用一般功能做懸臂法施工階段分析”中的說(shuō)明或參照“用戶(hù)在線(xiàn)手冊(cè)”中的“CIVIL的功能荷載 施工階段時(shí)間荷載。在MIDAS/CIVIL中，通過(guò)施工階段時(shí)間荷載功能決定單元的材料時(shí)間依存特性，合龍段兩側(cè)橋梁段的材齡差異，由施工完兩橋墩的零號(hào)塊之后施工第一個(gè)橋梁段的時(shí)間差異來(lái)體現(xiàn)。在圖11的預(yù)定施工工序中以一

13、行為15天來(lái)表示施工橋梁所需時(shí)間以及預(yù)定的工序。根據(jù)預(yù)定的工序，兩橋墩第一個(gè)橋梁段的開(kāi)始施工時(shí)間差為60天。 點(diǎn)擊， 輸入兩橋墩零號(hào)塊的施工時(shí)間差。P.T. P.T. 2Day ( 60 ) ; 圖12 輸入橋墩零號(hào)塊的施工時(shí)間差混凝土是具有時(shí)間依存特性的材料，混凝土的強(qiáng)度、徐變和干縮系數(shù)都隨時(shí)間而變化?；炷恋牟凝g越小，混凝土的時(shí)間依存特性值的變化越大。在施工階段分析中，因?yàn)榛炷烈话愣继幱谠缙诓凝g狀態(tài)，為了正確地反映混凝土的材料時(shí)間依存特性，需要正確輸入混凝土初始材齡的信息。初始材齡是指在混凝土養(yǎng)生期間拆模之后，開(kāi)始施加持續(xù)荷載時(shí)的混凝土材齡。程序?qū)⒗幂斎氲某跏疾凝g計(jì)算混凝土的彈性系數(shù)、

14、徐變系數(shù)、干縮系數(shù)。主要構(gòu)件的初始材齡從施工工序計(jì)劃表中構(gòu)件的施工持續(xù)時(shí)間里扣除支模和綁扎鋼筋所需時(shí)間而得。 FSM 區(qū)段 : 60 天 合龍段(Key Seg.) : 10 天 零號(hào)塊 : 15 天 一般橋梁段 : 5 天 橋墩 : 100 天點(diǎn)擊 ，輸入各主要構(gòu)件的初期材齡。 考慮濕混凝土自重的橋梁段和合龍段的初期材齡應(yīng)該比一個(gè)橋梁段的施工持續(xù)時(shí)間短。詳細(xì)的內(nèi)容參見(jiàn)“預(yù)應(yīng)力箱型截面” 章節(jié)。FSM ( 60 ) ; Segment ( 5 ) ; Key Seg ( 10 )Pier ( 100 ) ; Pier Table ( 15 ) 圖13 輸入各主要構(gòu)件的初期材齡預(yù)應(yīng)力箱型截面數(shù)據(jù)

15、的輸入 參見(jiàn)用戶(hù)在線(xiàn)手冊(cè)中的 “CIVIL的功能模型特性值變截面群”。為了能承受懸臂法施工時(shí)的彎矩和剪力，F(xiàn)CM橋梁的截面一般設(shè)計(jì)成支座截面高于跨中截面的變截面梁。在懸臂法建模助手中，用戶(hù)只需輸入跨中截面和支座處截面，程序?qū)⒆詣?dòng)生成截面高度按二次方程變化的曲線(xiàn)橋梁。 參照?qǐng)D14的截面圖形輸入截面尺寸。輸入完截面尺寸以后在查看選項(xiàng)中選擇實(shí)際截面，可以觀(guān)察到實(shí)際輸入的截面形狀。 關(guān)于添加步驟的詳細(xì)事項(xiàng)參見(jiàn)用戶(hù)在線(xiàn)手冊(cè)中的 “CIVIL的功能荷載施工階段分析數(shù)據(jù)定義施工階段”。掛籃的荷載應(yīng)該輸入包含模板的重量以及偏心距離，程序?qū)⒆詣?dòng)轉(zhuǎn)換成垂直荷載和彎矩。如果選擇考慮混凝土濕重的話(huà)，則在支模和綁扎鋼筋

16、之后 (默認(rèn)為從橋梁段的施工持續(xù)時(shí)間中扣除橋梁段的初期材齡時(shí)間)，程序?qū)⒆詣?dòng)施加混凝土濕重。在結(jié)構(gòu)體系不變的情況下，如果已經(jīng)施加掛籃荷載(包括模板重量)而由于不可知的原因沒(méi)有立即施加混凝土濕重時(shí)，不需要另外建立施工階段，只需利用添加步驟功能輸入一個(gè)步驟即可。截面表單單箱單室 (開(kāi)) H1( 0.25 ) ; H2( 2.19 ); H3( 0.26 ) ; H4( 0.35 )H5( 0.325 ); H6( 0.25 ); H2-1( 5.9 ); H3-1( 0.85 ) B1( 2.8 ) ; B2( 0.45 ); B3( 3.1 ) ; B4( 1.75 ) ; B5 ( 1.75

17、)B6( 1.25 )掛籃荷載 (包含模板荷載) 考慮混凝土濕重 (開(kāi))P ( 80 ) ; e ( 2.5 )查看選項(xiàng) 實(shí)際截面圖14 預(yù)應(yīng)力箱型截面 選擇單箱雙室時(shí)，可以建立中間有腹板的雙格預(yù)應(yīng)力箱型截面。 在懸臂法建模助手中預(yù)應(yīng)力箱型梁的剛度中心的偏心自動(dòng)設(shè)置為中央-頂。這是考慮了變截面的實(shí)際變化形狀。因此也將按中央-頂為基準(zhǔn)計(jì)算剛度并適用于分析?？梢源_認(rèn)截面形狀圖15 輸入截面尺寸預(yù)應(yīng)力鋼束的布置在預(yù)應(yīng)力鋼束表單中將輸入鋼束在橫截面上的位置以及在各橋梁段錨固的鋼束數(shù)量。輸入了鋼束在各橫截面上的位置以及錨固數(shù)量后，程序?qū)⒆詣?dòng)生成預(yù)應(yīng)力鋼束的形狀。 預(yù)應(yīng)力鋼束在橫截面方向上的布置在建模助手

18、中只能按等間距布置，因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力鋼束在橫截面方向的間距對(duì)整個(gè)施工階段分析的結(jié)果影響不大，所以當(dāng)鋼束在橫截面方向上的布置不是等間距時(shí)，可以輸入各鋼束距離的平均值。 即使不選擇預(yù)應(yīng)力鋼束和預(yù)應(yīng)力選項(xiàng)，也可以利用菜單中預(yù)應(yīng)力鋼束形狀功能輸入鋼束信息。鋼束表單預(yù)應(yīng)力鋼束和預(yù)應(yīng)力 (開(kāi))截面類(lèi)型 單箱單室H1 ( 0.17 ) ; H2 ( 0.32 ) ; H3 ( 0.29 ) ; H4 ( 0.14 )W1 ( 0.1 ) ; W2 ( 0.1 ) ; W3 ( 0.06 ) ; S ( 0.175 )DX1 ( 0.1 ) ; DY1 ( 0.3 ) ; DX2 ( 0.1 )DY2 ( 0.3

19、) ; DX3 ( 0.3 ) ; DY3 ( 0.19 )相等 (開(kāi))N1 ( 7 ) ; N2 ( 3 ) ; N3 ( 6 ) ; N4 ( 3 ) ; N5 ( 2 ) N7和N8是FSM區(qū)段的下部預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量。N6 ( 7 ) ; N7 ( 2 ) ; N8 ( 5 ) 圖16 邊跨預(yù)應(yīng)力鋼束的布置 圖17 中間跨預(yù)應(yīng)力鋼束的布置 在鋼束數(shù)量對(duì)話(huà)框中選擇不等選項(xiàng)時(shí)，可以在各跨各橋墩中輸入不同的預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量。圖18 預(yù)應(yīng)力鋼束在橫截面方向的布置下面輸入預(yù)應(yīng)力鋼束的特性值和預(yù)應(yīng)力鋼束的張力。因?yàn)轫敯迨偷装迨念A(yù)應(yīng)力損失量不同，所以應(yīng)分別定義頂板束和底板束。鋼束張力設(shè)定為極限強(qiáng)度的7

20、2%。因?yàn)榈装迨腻^固位置有可能不在橋梁段的端部而在任意的位置，因此將底板束的錨固位置定義為與橋梁段的比例長(zhǎng)度。預(yù)應(yīng)力鋼束的特性值 ; 鋼束名稱(chēng) ( 頂板束 ) ; 鋼束類(lèi)型 內(nèi)部材料 3: 鋼束 鋼束截面面積 (0.0026353) 或按 鋼絞線(xiàn)公稱(chēng)直徑 15.2mm(0.6) 鋼絞線(xiàn)股數(shù) (19) 計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼束的預(yù)應(yīng)力松弛損失時(shí)，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(duì)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(qǐng)參照土木結(jié)構(gòu)分析中的“預(yù)應(yīng)力損失”章節(jié)?？椎乐睆?(0.103) ; 松弛系數(shù) (45)鋼束與孔道壁的摩擦系數(shù)

21、(0.2) 孔道每米長(zhǎng)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(lèi)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(chēng) ( 底板束 ) ; 鋼束類(lèi)型 內(nèi)部材料 3: 鋼束 鋼束截面面積 (0.0026353) 或按 鋼絞線(xiàn)公稱(chēng)直徑 15.2mm(0.6) 鋼絞線(xiàn)股數(shù) (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(zhǎng)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(lèi)型 后張 錨具變形及鋼筋回縮值 始點(diǎn)

22、 (0.006) ; 終點(diǎn) (0.006) 將頂板束孔道注漿設(shè)定為每1施工階段時(shí)，張拉鋼束之后在施工階段將按注漿后的截面特性計(jì)算應(yīng)力。頂板束 頂板束 ; 底板束 底板束張拉應(yīng)力 頂板束( 0.72 ) ( Su ) ; 底板束( 0.72 ) ( Su )錨具位置 ( 1 )頂板束孔道注漿 每 ( 1 ) 個(gè)施工階段 圖19 輸入鋼束特性值頂 板 束在橋梁段610內(nèi)各錨固2個(gè)鋼束底 板 束底板束(橋梁段2)底板束(橋梁段1)圖20 預(yù)應(yīng)力鋼束布置圖(縱向)因?yàn)閺澗仉S懸臂長(zhǎng)度增加而增大，所以所需鋼束數(shù)量也將增多，從而也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)橋梁段內(nèi)錨固兩個(gè)鋼束的情況。 參照?qǐng)D20輸入錨固在各橋梁段的鋼束的數(shù)

23、量。 鋼束錨固數(shù)量 按住Ctrl鍵，可以同時(shí)選取多個(gè)橋梁段。相同 (開(kāi))橋梁段 P.T, Seg6, Seg7, Seg8, Seg9, Seg10 錨固數(shù)量 ( 2 ) ; 相同 (開(kāi)) ; 橋梁段 Seg1, Seg2, Seg3, Seg4, Seg12錨固數(shù)量 ( 0 ) ; 相同 (開(kāi)) ; 橋梁段 Seg1, Seg2, Seg3, Seg4, Seg12錨固數(shù)量 ( 0 ) ; 橋梁段 Seg5, Seg11錨固數(shù)量 ( 2 ) ; 圖21 輸入各橋梁段錨固數(shù)量輸入完所有數(shù)據(jù)之后按鍵結(jié)束懸臂法橋梁建模助手并確認(rèn)建立的模型。確認(rèn)建立的橋梁模型和預(yù)應(yīng)力鋼束的布置情況?？梢岳么翱诳s放

24、功能和對(duì)齊縮放功能詳細(xì)確認(rèn)指定部位。 點(diǎn)柵格 (關(guān)), 捕捉點(diǎn)柵格 (關(guān)), 捕捉軸網(wǎng) (關(guān)), 捕捉節(jié)點(diǎn) (開(kāi)), 捕捉單元 (開(kāi)) 顯示雜項(xiàng)表單鋼束形狀 (開(kāi)) 邊界條件表單支撐 (開(kāi)) ; 彈性連接 (開(kāi)) 對(duì)齊縮放, 消隱 (開(kāi)) 在懸臂法橋梁建模助手中自動(dòng)將各邊界條件定義成如下: 橋梁兩端為可移動(dòng)鉸支座，橋墩底部為固定支座，橋墩和預(yù)應(yīng)力箱型梁用具有強(qiáng)大剛度的彈性單元連接?？s放窗口彈性連接圖22 由懸臂法橋梁建模助手生成的橋梁模型編輯和添加數(shù)據(jù)查看施工階段在定義了施工階段之后，MIDAS/CIVIL將在兩個(gè)作業(yè)模式(基本階段和施工階段)內(nèi)工作。在基本階段模式中，用戶(hù)可以輸入所有結(jié)構(gòu)模型

25、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。施工階段模式是指能做結(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(hù)不能編輯修改結(jié)構(gòu)模型。 在施工階段模式中不能修改或刪除節(jié)點(diǎn)和單元。除了處于激活狀態(tài)的邊界條件和荷載條件以外，其它數(shù)據(jù)的修改和刪除只能在基本階段模式中進(jìn)行。施工階段不是由個(gè)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(guò)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。 可以在施工階段工具條和工作樹(shù)形表單中查看施工階段信息。用戶(hù)在施工階段工具條中選擇基本階段以外的施工階段后，

26、可以在工作樹(shù)形表單中一目了然地查看當(dāng)前施工階段中被激活和鈍化了的結(jié)構(gòu)群、邊界群和荷載群。另外，用戶(hù)通過(guò)在施工階段工具條中變換施工階段，可以在模型空間中即時(shí)查看施工階段的變化情況。 在施工階段工具條中選擇各施工階段確認(rèn)各施工階段的荷載。 顯示荷載表單荷載工況 節(jié)點(diǎn)荷載 (開(kāi)) 樹(shù)形菜單 工作表單 在光標(biāo)處于施工階段工具條中的狀態(tài)下，使用鍵盤(pán)內(nèi)的向上或向下移動(dòng)鍵按順序確認(rèn)各施工階段。施工階段 CS4 施工階段信息圖23 施工階段4的結(jié)構(gòu)體系修改施工階段在懸臂法橋梁建模助手中，我們?cè)鴮蛄憾蔚氖┕こ掷m(xù)時(shí)間統(tǒng)一設(shè)定為12天。在圖11的預(yù)定工程表中預(yù)定合龍段的施工持續(xù)時(shí)間為30天。因此橋梁段12被激活后

27、施工合龍段的準(zhǔn)備時(shí)間為3010(合龍段的初期材齡)=20天。在橋梁段12處于激活狀態(tài)的施工階段(CS13)的施工階段持續(xù)時(shí)間修改為30天，將合龍段混凝土濕重(KeyWetConc13)加載時(shí)間利用添加步驟功能設(shè)定為階段內(nèi)的一個(gè)步驟并設(shè)定加載時(shí)間為第20天。 消隱 (關(guān)) 因?yàn)橹挥性诨灸Ｊ絻?nèi)才能修改施工階段的信息，所以將施工階段轉(zhuǎn)換到基本模式狀態(tài)。施工階段 基本階段 荷載 / 施工階段分析數(shù)據(jù) / 定義施工階段名稱(chēng) CS13 ; 施工階段 持續(xù)時(shí)間 ( 30 ) 添加步驟 步驟 1 ; ; 時(shí)間 ( 20 ) ; 荷載表單激活 合龍段2的混凝土濕重應(yīng)加載于施工階段15，所以在施工階段13中將其

28、刪除。群列表 名稱(chēng) KeyWC2 激活日期 20 群列表 名稱(chēng) KeyWC1, KeyWC3 由懸臂法橋梁建模助手自動(dòng)生成的單元群、邊界條件群、荷載群的名稱(chēng)說(shuō)明參見(jiàn)用戶(hù)在線(xiàn)幫助手冊(cè)中 “定義結(jié)構(gòu)(邊界、荷載)群”章節(jié)。圖24 修改施工階段13的信息使用與施工階段13相同的方法修改施工階段15。根據(jù)施工工序計(jì)劃表合龍段2的施工持續(xù)時(shí)間為30天，所以將施工階段15的施工階段持續(xù)時(shí)間修改為30天。荷載 / 施工階段分析數(shù)據(jù) / 定義施工階段名稱(chēng) CS15 ; 施工階段 持續(xù)時(shí)間 ( 30 )添加步驟 時(shí)間 ( 20 ) 荷載表單群列表 KeyWC2激活激活日期 20 圖25 修改施工階段15的信息當(dāng)

29、所有的合龍段的連接(鋼束連接)最終完成之后，加載橋面鋪裝、欄桿、護(hù)墻等二次設(shè)計(jì)恒載。將二次設(shè)計(jì)恒載加載至10000天，在考慮了徐變和干縮的影響后生成預(yù)拱度控制圖。將二期恒載加載到施工階段CS16，并把CS16的施工持續(xù)時(shí)間設(shè)置為10000天。為了加載二期恒載，要先定義荷載條件并生成荷載群。荷載 / 靜力荷載工況名稱(chēng) ( 2nd ) ; 類(lèi)型 施工階段荷載 C 群Enter 鍵群 / 荷載群 / 新建 ( 2nd ) 圖26 定義荷載條件以及生成荷載群將二期恒載施加給預(yù)應(yīng)力箱型粱。二期恒載的大小為tonf/m，加載方向?yàn)閆方向。 顯示荷載表單荷載工況 節(jié)點(diǎn)荷載 (關(guān)) 雜項(xiàng)表單鋼束形狀 (關(guān))

30、邊界表單一般支撐 (關(guān)) ; 彈性連接 (關(guān)) 荷載 / 梁?jiǎn)卧奢d 窗口選擇 (圖27的部分)荷載工況名稱(chēng) 2nd ; 荷載群名稱(chēng) 2nd 選項(xiàng) 添加 ; 荷載群 均布荷載方向 全局坐標(biāo) Z ; 投影 否數(shù)值 相對(duì)值 ; x1 ( 0 ), x2 ( 1 ), W ( -3.432 ) 圖27 施加二期恒載在施工階段16里將荷載群2nd激活，并將施工階段16的施工持續(xù)時(shí)間設(shè)定為10000天。 荷載 / 施工階段分析數(shù)據(jù) / 定義施工階段名稱(chēng) CS16 施工階段 持續(xù)時(shí)間 ( 10000 )結(jié)果輸出方式 施工階段 (開(kāi)) ; 添加步驟 (開(kāi)) 荷載表單群列表 名稱(chēng) 2nd 激活激活日期 開(kāi)始

31、圖28 修改施工階段16的信息時(shí)間依存性材料特性的定義和連接 因?yàn)樾熳兒透煽s系數(shù)是構(gòu)件形狀指數(shù)(Notational Size of Member)的函數(shù)，所以需要定義了變截面尺寸之后再輸入混凝土的時(shí)間依存性材料特性。建立了上部和下部混凝土結(jié)構(gòu)的模型之后，我們將定義各截面的混凝土材料時(shí)間依存特性(強(qiáng)度發(fā)展曲線(xiàn)、徐變系數(shù)、干縮系數(shù))。 為了自動(dòng)將材料和時(shí)間依存性材料特性值連接起來(lái)，應(yīng)該使用數(shù)據(jù)庫(kù)/用戶(hù)類(lèi)型或PSC類(lèi)型定義截面特性值。根據(jù)道橋設(shè)計(jì)規(guī)范和CEB-FIP的規(guī)定，當(dāng)構(gòu)件的尺寸不同時(shí)混凝土的徐變系數(shù)和干縮系數(shù)將不同。因此為了在分析時(shí)能正確考慮材料的時(shí)間依存特性，必須分別計(jì)算各構(gòu)件的材料時(shí)間

32、特性，也就是說(shuō)必須定義相當(dāng)于不同截面單元總數(shù)的材料并賦予材料不同的時(shí)間依存特性值。MIDAS/CIVIL根據(jù)各單元的材齡自動(dòng)計(jì)算材料的時(shí)間特性。使用修改單元依存材料特性值功能可以生成符合CEB-FIP規(guī)定的材料時(shí)間依存特性以及與此相對(duì)應(yīng)的材料，并能自動(dòng)賦予各相關(guān)單元以該材料特性值。使用修改單元依存材料特性值功能生成變截面單元的徐變系數(shù)和干縮系數(shù)的步驟如下。1. 定義CEB-FIP規(guī)定的徐變和干縮材料特性2. 將時(shí)間依存性材料特性與實(shí)際定義的材料連接3. 使用修改單元依存材料特性值功能，將與構(gòu)件尺寸有關(guān)的系數(shù)(構(gòu)件幾何形狀指數(shù))賦予各單元實(shí)行上述步驟的話(huà)，在施工階段分析中凡是由修改單元依存材料特

33、性值功能修改的單元的構(gòu)件幾何形狀指數(shù)均按步驟3的結(jié)果計(jì)算(步驟1中定義的構(gòu)件幾何形狀指數(shù)將被替代)徐變和干縮。參照下面數(shù)據(jù)輸入時(shí)間依存材料特性值。 28天強(qiáng)度 : fck = 400 kgf/cm2 (預(yù)應(yīng)力箱型梁), 270 kgf/cm2 (橋墩) 相對(duì)濕度 : RH = 70 % 幾何形狀指數(shù) : 輸入任意值 混凝土種類(lèi) : 一般混凝土 (N.R) 拆模時(shí)間 : 3天 模型 / 特性值 / 時(shí)間依存材料(徐變和干縮) 將28天強(qiáng)度換算成當(dāng)前使用的單位體系后再輸入。名稱(chēng) (C400) ; 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) CEB-FIP混凝土28天抗壓強(qiáng)度 (4000) 相對(duì)濕度 (40 99) (70) 構(gòu)件幾

34、何形狀指數(shù) (1) 混凝土種類(lèi) 普通或速凝混凝土 (N, R) 拆模時(shí)間(開(kāi)始發(fā)生干縮時(shí)的混凝土材齡) (3) 名稱(chēng) (C270) ; 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) CEB-FIP混凝土28天抗壓強(qiáng)度 (2700) 相對(duì)濕度 (40 99) (70) 構(gòu)件幾何形狀指數(shù) (1) 混凝土種類(lèi) 普通或速凝混凝土 (N, R) 拆模時(shí)間(開(kāi)始發(fā)生干縮時(shí)的混凝土材齡) (3) 圖29 定義徐變和干縮材料特性混凝土材料具有隨時(shí)間的發(fā)展逐漸硬化的特性，本例題使用CEB-FIP規(guī)定的混凝土強(qiáng)度發(fā)展曲線(xiàn)來(lái)體現(xiàn)混凝土材料強(qiáng)度隨時(shí)間變化的特性。輸入的數(shù)值參見(jiàn)定義徐變和干縮時(shí)輸入的數(shù)值。 模型 / 特性值 / 時(shí)間依存材料(抗壓強(qiáng)度)名

35、稱(chēng) (C400) ; 類(lèi)型 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 強(qiáng)度發(fā)展曲線(xiàn) 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) CEB-FIP N,R: 0.25中0.25為a值?；炷?8天抗壓強(qiáng)度(S28) (4000) 混凝土類(lèi)型(a) (N, R : 0.25) 模型 / 特性值 / 時(shí)間依存材料(抗壓強(qiáng)度)名稱(chēng) (C270) ; 類(lèi)型 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度發(fā)展曲線(xiàn) 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) CEB-FIP混凝土28天抗壓強(qiáng)度(S28) (2700)混凝土類(lèi)型(a) (N, R : 0.25) 圖30 定義隨時(shí)間變化的強(qiáng)度發(fā)展函數(shù)將時(shí)間依存性材料特性連接到對(duì)應(yīng)的材料上。 模型 / 特性值 / 時(shí)間依存材料連接時(shí)間依存性材料類(lèi)型徐變/干縮 C400 抗壓強(qiáng)度 C400選擇連接

36、材料 材料 1:C400 選擇的材料 時(shí)間依存性材料類(lèi)型徐變/干縮 C270 抗壓強(qiáng)度 C270選擇連接材料 材料 2:C270 選擇的材料 圖31 連接時(shí)間依存材料特性和材料如果使用修改單元依存材料特性值功能輸入構(gòu)件的幾何形狀指數(shù)(h，構(gòu)件的幾何形狀指數(shù))時(shí)，在定義時(shí)間依存性材料特性時(shí)輸入的幾何形狀指數(shù)將被修改單元依存材料特性值中定義的各單元的幾何形狀指數(shù)替代，程序?qū)⑹褂锰娲蟮膸缀涡螤钪笖?shù)計(jì)算徐變和干縮。 模型 / 特性值 / 修改單元依存材料特性值 全選選項(xiàng) 添加/替換單元依存材料 選擇自動(dòng)計(jì)算時(shí)，由程序自動(dòng)計(jì)算各種截面的幾何形狀指數(shù)(h)，并使用于徐變和干縮計(jì)算中；選擇用戶(hù)輸入時(shí)，將使

37、用輸入的幾何形狀指數(shù)計(jì)算徐變和干縮。構(gòu)件的幾何形狀指數(shù) 自動(dòng)計(jì)算 圖32 輸入構(gòu)件的幾何形狀指數(shù)分解變截面群使用懸臂法建模助手中的變截面群功能，可以自動(dòng)生成變截面單元。在變截面群功能中，用戶(hù)只需輸入兩個(gè)端部截面，程序?qū)⒆詣?dòng)計(jì)算出內(nèi)部變截面各部分的截面特性值。MIDAS/CIVIL在分析具有變截面群的結(jié)構(gòu)模型時(shí)，在分析之前要重新計(jì)算變截面群內(nèi)各單元的截面特性值，然后生成分析數(shù)據(jù)。所以如果在結(jié)構(gòu)分析之前將變截面群分解后將截面數(shù)據(jù)賦予各單元，將會(huì)縮短計(jì)算分析時(shí)間。 在下部的列表框中選擇TSGroup14。模型 / 特性值 / 變截面群名稱(chēng) TSGroup1 4 新開(kāi)始截面號(hào) ( 1 ) 輸入隨著變截

38、面群的分解生成的新的變截面數(shù)據(jù)的起始號(hào)碼。圖33 分解變截面群運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析建立了結(jié)構(gòu)模型和施工階段數(shù)據(jù)之后，分析之前用戶(hù)需決定在施工階段分析中是否考慮時(shí)間依存材料特性、是否考慮預(yù)應(yīng)力鋼束的預(yù)應(yīng)力損失量，并且要輸入徐變計(jì)算所需的收斂條件和計(jì)算迭代次數(shù)。分析 / 施工階段分析控制最終階段 最后階段分析選項(xiàng) 考慮時(shí)間依存材料特性 (開(kāi))時(shí)間依存材料特性徐變和干縮 (開(kāi)) ; 類(lèi)型 徐變和干縮徐變計(jì)算收斂條件迭代次數(shù) ( 5 ) ; 容許應(yīng)力 ( 0.01 ) 選擇對(duì)較大時(shí)間間隔自動(dòng)劃分時(shí)間步驟時(shí)，當(dāng)施工階段的持續(xù)時(shí)間超過(guò)一定限度(參見(jiàn)圖34)時(shí)程序內(nèi)部將自動(dòng)劃分時(shí)間步驟。對(duì)較大時(shí)間間隔自動(dòng)劃分時(shí)間步

39、驟 (開(kāi)) 鋼束預(yù)應(yīng)力損失 (徐變和干縮) (開(kāi))抗壓強(qiáng)度的變化 (開(kāi)) 鋼束預(yù)應(yīng)力損失 (彈性收縮) (開(kāi)) 圖34 設(shè)置施工階段分析考慮事項(xiàng)當(dāng)結(jié)構(gòu)建模和施工階段的構(gòu)成以及分析選項(xiàng)均結(jié)束后，開(kāi)始運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析。 分析 / 運(yùn)行分析查看分析結(jié)果 參見(jiàn)用戶(hù)在線(xiàn)手冊(cè)的“CIVIL的功能結(jié)果橋梁主梁應(yīng)力圖形” 。確認(rèn)施工階段分析結(jié)果的方法有兩種，即確認(rèn)所有構(gòu)件在指定施工階段的應(yīng)力以及位移的方法和確認(rèn)指定單元在各施工階段的應(yīng)力以及位移的變化的方法 。在MIDAS/CIVIL中，用戶(hù)可以使用上述兩種方法以圖形和表格的形式查看施工階段分析結(jié)果。 參見(jiàn)用戶(hù)在線(xiàn)手冊(cè)的“CIVIL的功能結(jié)果施工階段/步驟時(shí)程圖形

40、”。使用圖形查看應(yīng)力和內(nèi)力下部翼緣在施工階段13受最大壓應(yīng)力，使用圖形查看施工階段13下部翼緣應(yīng)力。施工階段 CS13結(jié)果 / 橋梁應(yīng)力圖形 選擇軸力、彎矩 My, 彎矩 Mz時(shí)，可以確認(rèn)截面上下翼緣和左右端的應(yīng)力。荷載工況/荷載組合 荷載工況: 組合 (開(kāi)) ; 步驟 最后步驟圖形類(lèi)型 應(yīng)力 (開(kāi)) ; X-軸類(lèi)型 節(jié)點(diǎn) (開(kāi)) 內(nèi)力成分 軸力 (開(kāi)) ; 彎矩 Mz (關(guān)) ; 彎矩 My (開(kāi)) -z橋梁?jiǎn)卧?橋梁主梁畫(huà)容許應(yīng)力線(xiàn) (開(kāi)) 抗壓強(qiáng)度 ( 1600 ) ; 抗拉強(qiáng)度 ( 320 ) 在懸臂法橋梁建模助手中可以自動(dòng)生成確認(rèn)應(yīng)力所需的結(jié)構(gòu)群。橋梁主梁是主梁所屬的結(jié)構(gòu)群。 打開(kāi)

41、畫(huà)容許應(yīng)力線(xiàn)，輸入抗壓、抗拉的容許應(yīng)力值時(shí)，在圖形中將用虛線(xiàn)顯示容許應(yīng)力位置。圖35 施工階段13時(shí)下翼緣的應(yīng)力圖形如果要詳細(xì)查看指定位置的應(yīng)力圖形，將鼠標(biāo)放在圖形的指定位置按住鼠標(biāo)拖動(dòng)，則鼠標(biāo)滑過(guò)的范圍將被放大。在圖形中按鼠標(biāo)右鍵選擇全部放大則圖形將恢復(fù)到最初狀態(tài)。拖動(dòng)鼠標(biāo)圖36 放大應(yīng)力圖形使用結(jié)果/施工階段/步驟時(shí)程圖形功能查看零號(hào)塊端部(單元19的i端)在各施工階段的應(yīng)力變化圖形。 因?yàn)槭┕るA段/步驟時(shí)程圖形只有在模型空間才能使用，所以需要轉(zhuǎn)換到模型空間。模型空間 結(jié)果 / 施工階段/步驟時(shí)程圖形定義函數(shù) 梁?jiǎn)卧獌?nèi)力/應(yīng)力 梁?jiǎn)卧獌?nèi)力/應(yīng)力 名稱(chēng) ( Top ) ; 單元號(hào) ( 19

42、) ; 應(yīng)力 (開(kāi))節(jié)點(diǎn) I-節(jié)點(diǎn) ; 內(nèi)力組成 彎應(yīng)力(+z) 考慮軸力 (開(kāi)) 梁?jiǎn)卧獌?nèi)力/應(yīng)力 名稱(chēng) ( Bot ) ; 單元號(hào) ( 19 ) ; 應(yīng)力 (開(kāi))節(jié)點(diǎn) I-節(jié)點(diǎn) ; 內(nèi)力組成 彎應(yīng)力(-z) 考慮軸力 (開(kāi)) 輸出模式 多函數(shù) ; 步驟選項(xiàng) 所有步驟選擇輸出函數(shù) Top (開(kāi)) ; Bot (開(kāi))荷載工況/荷載組合 組合圖形標(biāo)題 ( 應(yīng)力時(shí)程 ) 圖37 各施工階段應(yīng)力變化圖形在施工階段/步驟時(shí)程圖形上按鼠標(biāo)右鍵將彈出關(guān)聯(lián)菜單。使用關(guān)聯(lián)菜單中以文本形式保存圖形功能將各施工階段應(yīng)力的變化保存為文本形式。 C以文本形式保存圖形 文件名稱(chēng)(N) ( StressHistory ) 圖38 以文本形式保存各施工階段的應(yīng)力使用結(jié)果/施工階段/步驟時(shí)程圖形功能查看零號(hào)塊端部(單元19的i端)各施工階段內(nèi)力變化圖形。模型空間 結(jié)果 /施工階段/步驟時(shí)程圖形定義函數(shù) 梁?jiǎn)卧獌?nèi)力/應(yīng)力 梁?jiǎn)卧獌?nèi)力/應(yīng)力 名稱(chēng) ( Moment ) ; 單元號(hào) ( 19 ) ; 內(nèi)力 (開(kāi))節(jié)點(diǎn) I-節(jié)點(diǎn) ; 內(nèi)力組成 彎矩-y輸出模式 多荷載工況 ; 步驟選項(xiàng) 最后步驟選擇輸出荷載工況自重 (開(kāi)) ; 恒荷載 (開(kāi)) ; 鋼束張拉荷載 (開(kāi))鋼束次生荷載 (開(kāi)) ; 徐變和干縮荷載 (開(kāi))徐變和干縮次生荷載 (開(kāi)) ; 組合 (開(kāi)) 定義的函數(shù) 彎矩圖形