邁達斯MIDASCIVIL培訓教材-組合截面

1、聯(lián)合截面施工階段分析方法（針對用戶定義截面）聯(lián)合結構是指由鋼材和混凝土兩種不同材料的構件，或者即使是一種材料但強度和材齡（如混凝土）不同的構件聯(lián)合所構成的結構。從前的分析方法是對聯(lián)合前的各構件分別建立不同的模型，聯(lián)合時對各構件進行剛性連接。這種方法在進行靜力分析時誤差比較少，但考慮徐變和收縮等進行時間依存性分析時，就會產(chǎn)生很大的誤差。為了提高考慮材料時間依存特性時，對于聯(lián)合截面分析結果的準確性，MIDAS/Civil提供了對聯(lián)合截面進行施工階段分析的方法。進行聯(lián)合截面施工階段分析時，定義聯(lián)合截面的方法有兩種，Normal type和User type。Normal type 是指利用截面數(shù)據(jù)庫

2、中提供的聯(lián)合截面(Composite section或組合截面(SRC section等已知聯(lián)合前后各截面特性值的截面來定義的方法。User type是指由用戶來定義任意截面的特性值并將其在不同的施工階段進行聯(lián)合的方式。關于Normal type的分析方法請參照技術資料工字型鋼混聯(lián)合梁橋的施工階段分析，這里主要介紹一下在使用用戶定義的方式進行聯(lián)合截面施工階段分析時，需要注意的事項和查看結果的方法。下圖為定義聯(lián)合截面施工階段的對話框。（荷載>施工階段分析數(shù)據(jù)>施工階段聯(lián)合截面） Normal typeUser type圖1. 定義聯(lián)合截面施工階段的對話框Note! 以上畫面只有在定義

3、了施工階段和截面后才可以顯示。輸入步驟建模步驟與一般的施工階段分析建模步驟類似，只需在此基礎上再定義聯(lián)合截面的施工階段即可。其定義步驟如下。1. 定義材料和截面2. 定義時間依存性材料特性 (選項3. 建立結構模型 (幾何形狀、邊界條件、荷載 4. 定義施工階段5. 定義施工階段聯(lián)合截面這里結合例題重點介紹根據(jù)施工階段定義聯(lián)合截面的方法。例題例題模型為一由主梁和橋面板構成的兩跨連續(xù)梁橋，施工階段如圖2所示由4個階段組成。¾ CS1: 建立第一跨主梁 時間 : 12天荷載 : 第一跨主梁自重 ¾ CS2: 建立第二跨主梁 時間 : 12天荷載 : 第二跨主梁自重 ¾

4、 CS3: 建立第一跨橋面板 時間 : 12天荷載 : 第一跨橋面板自重 ¾ CS4: 建立第二跨橋面板并在7天后施加二期恒載 時間 : 1000天荷載 : 第二跨橋面板自重 (第一步驟二期恒載 (第三步驟 圖2. 例題的施工階段構成定義材料和截面¾ 材料主梁 : 混凝土 40 橋面板 : 混凝土 30¾ 材料輸入對話框如圖3所示定義主梁和橋面板的材料。 圖3. 定義一般材料¾ 截面截面形式為如圖4所示的由主梁和橋面板所構成的聯(lián)合截面。 圖4. 截面形狀¾ 截面輸入對話框 圖5. 截面輸入對話框如圖5對話框所示，定義4個截面。前兩個截面(Spa

5、n-1, Span-2是在建立單元時需要指定的，故必須定義。由于例題中的第一跨和第二跨是在不同的施工階段施工的，所以盡管兩個截面的特性值相同，但在這里分別進行了定義。就是說即使是擁有相同截面特性的單元，若在不同的施工階段施工，則需要定義相應數(shù)量的截面。本例題分為4個施工階段，但結構的變化分為兩個階段(1st span, 2ndspan，所以這里定義兩個截面。此時給各單元賦與的截面特性值并不用于分析，只是在消隱處理時能夠反映截面的形狀。因此在使用“數(shù)值”方式定義截面時，只需輸入截面尺寸即可，不必輸入具體的特性值。 圖6. 定義聯(lián)合前各截面的特性值3號主梁截面和4號橋面板截面可以不必輸入，但為了在

6、后面定義聯(lián)合截面施工階段時輸入各組成截面特性值的方便，可在這里事先進行定義。賦與時間依存性特性時間依存性特性采用的是CEB-FIP code，其內(nèi)容如圖7、8所示。¾ 徐變和收縮 圖7. 定義徐變和收縮對話框¾ 強度發(fā)展 圖8. 定義抗壓強度發(fā)展的對話框建立結構模型z 跨度 : 220m z 單元數(shù) : 20 z 節(jié)點數(shù) : 21z 邊界條件 : 節(jié)點1 : DX,DY,DZ,RX,RZ 節(jié)點11、21 : DY,DZ,RX,RZ第二跨第一跨圖9. 結構模型定義施工階段施工階段如圖2所示分為4個階段。CS1CS3各施工階段的持續(xù)時間皆為12天，最終階段CS4的持續(xù)時間為10

7、00天。 圖10. 定義施工階段對話框 圖11. 定義第一個施工階段CS1 圖12. 定義第二個施工階段CS2 圖13 定義第四個施工階段CS4這里將第四個施工階段的持續(xù)時間1000天分成了10個步驟。另外二期恒載將在該階段的第7天開始施加。定義聯(lián)合截面施工階段在荷載>施工階段分析數(shù)據(jù)>施工階段聯(lián)合截面 對話框定義聯(lián)合截面的施工階段。圖14所示為該對話框，所輸入的內(nèi)容為第一跨的聯(lián)合截面數(shù)據(jù)。 圖14. 定義聯(lián)合截面施工階段對話框對話框內(nèi)容的說明如下。¾ 激活施工階段選擇單元被激活的施工階段，即構件最初生成的施工階段。¾ 截面在已經(jīng)輸入的截面中，選擇要進行聯(lián)合截面

8、施工階段定義的截面。選擇截面后，與截面相對應的單元號會自動顯示于單元列表中。¾ 聯(lián)合形式在截面選擇欄中所選擇的截面如果是截面數(shù)據(jù)庫中的聯(lián)合截面(Composite section或者組合截面(SRC section，則會顯示為Normal ，否則就會顯示為User 。¾ 單元列表與在截面 中所選截面相對應的單元號會自動顯示于單元列表中。¾ 位置號指定聯(lián)合截面的組成部分的個數(shù)。例題的聯(lián)合截面是由主梁和橋面板兩部分構成的，故位置數(shù)為2。如果對于一個預應力箱型截面要分成幾個部分進行澆筑的話，可指定相應數(shù)量的位置號來進行分析。¾ 施工順序在這里定義各位置號相應單

9、元的特性值（分析用）和各截面相對位置（形心）。¾ 材料類型，材料在這里定義各位置的材料，有單元和材料兩種定義方法。選擇單元，則所定義的材料與在截面選擇欄中所選截面的材料相同。選擇材料，則右側的材料選擇欄會被激活，用戶可在這里選擇相應的材料。例題中對于主梁部分如圖14所示使用了選擇單元的方法，若使用選擇材料的方法則如圖15所示。 圖15. 定義施工順序對話框¾ 聯(lián)合階段指定各位置的構件產(chǎn)生的施工階段。例題中位置1是在第一個施工階段CS1產(chǎn)生的，故選擇CS1或選擇激活施工階段。激活施工階段是指在圖14上方的激活施工階段欄中所選擇的階段。位置2的形成階段為CS3，故選擇CS3。&

10、#190; 材料輸入各位置的材齡。初期強度、徐變系數(shù)、收縮特性等與這里所輸入的材齡有關，所以模型若要考慮材料的時間依存性，對該部分的輸入需要特別注意。一般輸入開始承受荷載的材齡，即徐變開始時的材齡即可。像鋼材等不考慮時間依存特性的材料輸入任何值都沒有關系，我們一般輸入0。如圖14、15所示，主梁的初期材齡為5天，橋面板的初期材齡為0天。就是說對于在CS1所作用的恒荷載，主梁是以5天的材齡所具備的剛度來承擔的，而對于在CS3中作用的橋面板的自重，則不考慮橋面板的剛度。如果初期材齡輸入為0天，程序內(nèi)部會按0.001天計算時間依存性材料的強度。在定義施工階段時，也有輸入材齡的選項（圖16），其功能是

11、相同的。但若定義了聯(lián)合截面的施工階段，則程序會以定義聯(lián)合截面施工階段中所輸入的數(shù)據(jù)為準來進行分析。 圖16. 定義施工階段對話框¾ Cy, Cz在這里定義各組成部分的相對位置。User type和Normal type的差異就在這里。對于Normal type(使用聯(lián)合截面(Composite Section 或組合(SRC Section時 ，在定義截面時各位置的相對位置已被自動輸入，因此沒有在這里重新輸入的必要。對于User type，需要輸入各位置的形心到聯(lián)合后截面左下角的距離。（參照圖17） 圖17. 定義各位置的形心位置¾ 剛度指定了各位置的形心位置后，現(xiàn)在輸入各

12、位置截面的特性值。在這里輸入的截面特性將用于進行結構分析和計算，而如前所述在定義截面時所輸入的特性值則沒有意義。使用Normal type時，各位置的截面特性值會被自動輸入，但使用User type時，則需如圖18所示由用戶直接輸入。由于一一輸入各項特性值會十分不方便，故用戶可以提前在截面對話框中定義各位置的截面，并在這里利用輸入功能將其導入。本例題也使用了將提前定義好的截面3、4的數(shù)據(jù)直接導入的方法。 圖18. 定義各位置的特性值¾ 系數(shù)需要對剛度系數(shù)進行調(diào)整時，可使用此項功能，其默認值為1。第二跨的聯(lián)合截面的定義順序與前面相同，請參考下圖。 圖19. 定義CS2聯(lián)合截面的對話框 圖20. 聯(lián)合截面施工階段的最終輸入狀態(tài)分析結果¾ 變形形狀 圖21. CS1 First step的變形形狀 圖22. CS2 first step的變形形狀 圖23. CS3 first step的變形形狀 圖24. CS4 first step的變化形狀 圖25. CS4 third step的變形形狀¾ 內(nèi)力 圖26. CS4 last step的彎矩圖(荷載工況：CS 合計查看各位置的內(nèi)力 各位置的內(nèi)力可在 結果 >