邁達(dá)斯(Midas_civil)建模助手做移動(dòng)支架法施工階段分析教程

1、使用建模助手做移動(dòng)支架法(MSS施工階段分析目 錄橋梁基本數(shù)據(jù)以及一般截面 / 2移動(dòng)支架法的施工順序以及施工階段分析 / 3 使用材料以及容許應(yīng)力 / 4 荷載 / 5輸入模型數(shù)據(jù) / 9輸入預(yù)應(yīng)力箱型梁截面數(shù)據(jù) / 11 輸入鋼束布置數(shù)據(jù) / 15查看施工階段 / 20 添加荷載數(shù)據(jù) / 22時(shí)間依存性材料特性的定義和連接 / 30使用圖形查看應(yīng)力和內(nèi)力 / 37 使用表格查看應(yīng)力 / 42 查看預(yù)應(yīng)力的損失 / 43 查看鋼束坐標(biāo) / 44 查看鋼束伸長(zhǎng)量 / 45查看荷載組合作用下的內(nèi)力 / 46使用建模助手做移動(dòng)支架法施工階段分析概 要逐跨施工預(yù)應(yīng)力箱型梁橋的的方法有移動(dòng)支架法(Mo

2、vable Scaffolding System ; 簡(jiǎn)稱(chēng)MSS和滿(mǎn)堂支架法(Full Staging Method ; 簡(jiǎn)稱(chēng)FSM。移動(dòng)支架法法的模板設(shè)置在導(dǎo)梁上，因此無(wú)需進(jìn)行水上作業(yè)和架設(shè)大量的腳手架。另外，移動(dòng)支架法與滿(mǎn)堂支架法相比，因?yàn)椴慌c地面、河流等直接接觸，所以施工時(shí)可以靈活使用橋梁下空間。使用移動(dòng)支架法和滿(mǎn)堂支架法施工的預(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)在本章節(jié)中將學(xué)習(xí)使用移動(dòng)支架法/滿(mǎn)堂支架法橋梁建模助手建立移動(dòng)支架法

3、(MSS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、撓度和內(nèi)力的方法。例題中的橋梁為按移動(dòng)支架法施工的現(xiàn)澆橋梁。 圖1 分析模型(成橋階段1高級(jí)應(yīng)用例題橋梁基本數(shù)據(jù)以及一般截面橋梁基本數(shù)據(jù)如下： 橋 梁 類(lèi) 型 : 11跨預(yù)應(yīng)力箱型連續(xù)梁橋(MSS 橋 梁 長(zhǎng) 度 : L = 1050 = 500.0 m 橋 梁 寬 度 : B = 12.6 m (2車(chē)道 斜 交 角 度 : 90(正橋 曲 率 半 徑 : R=2380.0 m 圖2 標(biāo)準(zhǔn)截面 圖3 橋梁段連接部位截面2使用建模助手做移動(dòng)支架法施工階段分析移動(dòng)支架法的施工順序以及施工階段分析移動(dòng)支架法的施工順序一般如下

4、。第4階段(為澆筑下一跨混凝土支模 第3階段(為澆筑下一跨移動(dòng)支架 第2階段(為移動(dòng)模板拆模第1階段(澆筑混凝土后做拆模準(zhǔn)備圖4 施工工序圖移動(dòng)支架法的施工階段分析必須正確反應(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(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中移動(dòng)支架法橋梁施工階段分析的步驟整理如下。移動(dòng)支架法建模助手能幫助用戶(hù)自動(dòng)生成下列28項(xiàng)步驟。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

5、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3高級(jí)應(yīng)用例題使用材料以及容許應(yīng)力¾上部結(jié)構(gòu)混凝土材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 :2400/ck f kgf cm = 初始抗壓強(qiáng)度 :2270/ci f kgf cm =彈性模量 : Ec =3,000Wc 1.5 fck + 70,000 = 3.07×105kgf/cm2容 許 應(yīng) 力 ¾下部結(jié)構(gòu)混凝土材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 :2270/ck f kgf cm =彈性模量 :522.3510/c E kgf cm =×¾ 預(yù)應(yīng)力鋼束(KSD 7002 SWPC 7B-15.2mm (0.6

6、鋼束屈服強(qiáng)度 :2160/py f kgf mm = 22.6/y P tonf strand =抗拉強(qiáng)度 :2190/pu f kgf mm = 26.6/u P tonf strand =截面面積 :2138.7p A cm = 彈性模量 :622.010/p E kgf =×cm 張拉力 :20.7133/pi pu f f kgf m =m 錨固端滑移 : mm 6s = 摩擦系數(shù) : rad /30. 0= : m /006. 0k = 容許應(yīng)力最大控制應(yīng)力張拉初期(f 預(yù)應(yīng)力損失之后20.9144/py f kgf mm =20.7133/pu f kgf mm =20.

7、8128/py f kgf mm =4使用建模助手做移動(dòng)支架法施工階段分析荷 載¾永久荷載 結(jié)構(gòu)重力在程序中以自重形式輸入 二期恒載3.800/w tonf =m¾預(yù)應(yīng)力荷載 鋼束(15.219(0.622 mm ×20.7013,300/pj pu f f kgf =cm 405.8i u pj P A f tonf =張拉初期的損失(由程序計(jì)算摩擦損失 :( 0kL X P P e+=0.30=, 0.006k =錨固端滑移量 : mm 6I c =混凝土彈性壓縮預(yù)應(yīng)力損失 : 損失量, SP P E A f P = 預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)期損失(由程序計(jì)算應(yīng)力松弛徐變和溫

8、度收縮引起的損失¾ 徐變和溫度收縮條件水泥 : 普通水泥施加持續(xù)荷載時(shí)混凝土的材齡 : 5o t =日混凝土暴露在大氣中時(shí)的材齡 : 3s t =日相對(duì)濕度 : %70RH = 大氣或養(yǎng)生溫度 : C 20T °= 適用標(biāo)準(zhǔn) : 道橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) (CEB-FIP5高級(jí)應(yīng)用例題¾后橫梁的反力假設(shè)因移動(dòng)支架梁自重引起的后橫梁反力的大小和位置如下：- P = 400 tonf- 作用位置 : 從施工縫位置沿已現(xiàn)澆橋梁段方向3m處正在施工的橋梁跨的混凝土濕重引起的反力由程序自動(dòng)計(jì)算。6使用建模助手做移動(dòng)支架法施工階段分析設(shè)定建模環(huán)境為了做移動(dòng)支架法橋梁的施工階段分析首先打開(kāi)

9、新項(xiàng)目( 新項(xiàng)目以MSS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(lèi)型隨時(shí)隨意地更換。 文件 / 新項(xiàng)目 文件 /保存 ( MSS 工具 / 單位體系長(zhǎng)度 > m ; 力 > tonf 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。 圖6 設(shè)定單位體系7高級(jí)應(yīng)用例題定義材料定義預(yù)應(yīng)力箱型梁和鋼束的材料。在移動(dòng)支架法橋梁建模助手定義預(yù)應(yīng)力箱型梁截面。模型 / 特性值 /材料類(lèi)型 > 混凝土 ; 規(guī)范 > KS-Civil(RC數(shù)據(jù)庫(kù) > C400 名稱(chēng) (鋼束 ; 類(lèi)型 > 用戶(hù)定義 ; 規(guī)

10、范 > None 分析數(shù)據(jù)彈性模量 (2.0e7同時(shí)定義多種材料時(shí)，使用按鈕會(huì)更方便一些。 圖7 定義材料特性對(duì)話(huà)框使用移動(dòng)支架法/滿(mǎn)堂支架法橋梁建模助手建模使用MIDAS/CIVIL的移動(dòng)支架法/滿(mǎn)堂支架法橋梁建模助手功能建立移動(dòng)支架法橋梁模型。移動(dòng)支架法/滿(mǎn)堂支架法橋梁建模助手由模型、截面、鋼束等三個(gè)表單組成。8使用建模助手做移動(dòng)支架法施工階段分析輸入模型數(shù)據(jù)移動(dòng)支架法/滿(mǎn)堂支架法橋梁建模助手能自動(dòng)生成移動(dòng)支架法和滿(mǎn)堂支架法橋梁的模型和施工階段。移動(dòng)支架法與滿(mǎn)堂支架法在施工階段分析上的不同點(diǎn)在于施工跨上混凝土濕重和模板自重的支撐方式。滿(mǎn)堂支架法是通過(guò)腳手架支撐混凝土濕重和模板自重，因

11、此對(duì)已經(jīng)施工完成的橋梁跨的預(yù)應(yīng)力箱型梁沒(méi)有任何影響。但是滿(mǎn)堂支架法在已施工的橋梁跨和正在施工的橋梁跨的連接部位(施工縫的兩端可能會(huì)發(fā)生端部位移差，為了防止產(chǎn)生端部位移差將正在施工的橋梁跨的混凝土濕重和模板自重通過(guò)后橫梁傳送到已經(jīng)施工完成的預(yù)應(yīng)力箱型梁的懸臂部分。也就是說(shuō)，移動(dòng)支架法和滿(mǎn)堂支架法在施工階段分析上的不同點(diǎn)就是“是否考慮模板重量和混凝土濕重”。在移動(dòng)支架法/滿(mǎn)堂支架法橋梁建模助手的橋梁類(lèi)型中選擇移動(dòng)支架法并輸入移動(dòng)支架反力時(shí)，程序?qū)⒆詣?dòng)計(jì)算出因混凝土濕重產(chǎn)生的反力，并作為施工階段荷載加載到施工階段。移動(dòng)支架反力是指模板重量和混凝土濕重作用在后橫梁上的反力。 圖8 作用于后橫梁上的反力

12、9高級(jí)應(yīng)用例題選擇橋梁類(lèi)型為移動(dòng)支架法，輸入橋梁材料、區(qū)段組成、曲率半徑、固定支撐位置、施工縫位置、施工縫到鋼束錨固端位置距離、施工一跨所需時(shí)間(20天以及預(yù)應(yīng)力箱型梁的初期材齡。選擇橋梁類(lèi)型為移動(dòng)支架法時(shí)，程序自動(dòng)計(jì)算出施工持續(xù)時(shí)間與構(gòu)件初期材齡的差作為添加步驟，并計(jì)算出移動(dòng)支架自重和混凝土濕重引起的反力將其加載到懸臂端。本例題橋梁將支模、綁扎鋼筋以及布置鋼束套管所需時(shí)間假設(shè)為15天，將混凝土澆筑和養(yǎng)生的時(shí)間假設(shè)為5天，即將施工每個(gè)橋梁段所需的時(shí)間假設(shè)為20天。模型 / 結(jié)構(gòu)建模助手 / 移動(dòng)支架法/滿(mǎn)堂支架法橋梁模型表單橋梁類(lèi)型 > 移動(dòng)支架法 ; 橋梁材料 > 1: C400

13、橋梁總長(zhǎng) ( 1050 ; 橋梁曲率半徑 (開(kāi) ( 2380 > 凸固定支撐位置 > 250(50每跨橋梁段分割數(shù)量 ( 10 施工縫位置(S3 ( 0.2 施工縫到鋼束錨固端位置距離(S4 ( 3 施工持續(xù)時(shí)間 ( 20 構(gòu)件初期材齡 ( 5 ; 移動(dòng)支架反力 ( 400 在MIDAS/CIVIL中只是荷載發(fā)生變化而結(jié)構(gòu)體系不發(fā)生變化時(shí)，一般不另外增加施工階段，而是利用添加步驟功能在同一施工階段內(nèi)分步驟加載。關(guān)于添加步驟功能的詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參照用戶(hù)在線手冊(cè)中的“CIVIL的功能>施工階段分析數(shù)據(jù)>定義施工階段”節(jié)章。 將半徑開(kāi)關(guān)設(shè)置為開(kāi)，輸入半徑，可以建立移動(dòng)支架法彎橋模

14、型。固定支撐位置為橋梁支座形式為固端的支座距橋梁始點(diǎn)的距離，括號(hào)內(nèi)數(shù)字為固定支座已施工完成橋梁跨的跨度。圖9 移動(dòng)支架法/滿(mǎn)堂支架法的模型表單10使用建模助手做移動(dòng)支架法施工階段分析輸入預(yù)應(yīng)力箱型梁截面數(shù)據(jù)分別輸入預(yù)應(yīng)力箱型梁一般截面和施工縫處截面。首先參照?qǐng)D11輸入一般截面數(shù)據(jù)。輸入結(jié)束后選擇查看選項(xiàng)中的實(shí)際截面可以確認(rèn)輸入的截面形狀。 截面表單一般截面表單H1 ( 0.2 ; H2 ( 2.75 ; H3 ( 0.3 ; H4 ( 0.3 H5 ( 0.2 ; H6 ( 0.54 ; H7 ( 0.2 ; H8( 0.25 B1 ( 2.75 ; B2 ( 0.75 ; B3 ( 2.8

15、; B4 ( 1.75 B5 ( 1.7 ; B6 ( 1.2 ; B7 ( 0.988 ; B8 ( 1.45 查看選項(xiàng) > 實(shí)際截面 移動(dòng)支架法橋梁的預(yù)應(yīng)力箱型截面是以中央-底為基準(zhǔn)建立的模型。查看截面形狀 圖10 輸入一般截面數(shù)據(jù)11高級(jí)應(yīng)用例題 圖11 預(yù)應(yīng)力箱型梁的一般截面12使用建模助手做移動(dòng)支架法施工階段分析參照?qǐng)D13輸入施工縫處截面數(shù)據(jù)。輸入結(jié)束后選擇查看選項(xiàng)中的實(shí)際截面可以確認(rèn)輸入的截面形狀。 查看選項(xiàng) >截面大樣施工縫截面表單H3 ( 0.3 ; H5 ( 0.151 ; H7 ( 0.07 B4 ( 1.75 ; B5 ( 1.28 ; B7( 0.348 查

16、看選項(xiàng) > 實(shí)際截面 查看截面形狀圖12 輸入施工縫處截面數(shù)據(jù)13高級(jí)應(yīng)用例題 圖13 預(yù)應(yīng)力箱型梁的施工縫處截面14使用建模助手做移動(dòng)支架法施工階段分析輸入鋼束布置數(shù)據(jù)移動(dòng)支架法/滿(mǎn)堂支架法橋梁的鋼束以波形布置在預(yù)應(yīng)力箱型截面的腹板位置。用戶(hù)在移動(dòng)支架法/滿(mǎn)堂支架法橋梁建模助手中只需輸入鋼束的最低點(diǎn)、反彎點(diǎn)、錨固點(diǎn)的位置，程序?qū)⒆詣?dòng)給出鋼束的布置。移動(dòng)支架法橋梁的跨度一般均相同，結(jié)構(gòu)體系在施工第一跨時(shí)為簡(jiǎn)支梁，從第二個(gè)施工階段開(kāi)始結(jié)構(gòu)體系過(guò)度為連續(xù)梁。所以施工第一跨時(shí)，第一跨的跨中彎矩要比其他施工階段時(shí)發(fā)生的跨中彎矩都要大，因此第一跨要比其他跨多布置鋼束。第一跨增加的鋼束數(shù)量應(yīng)使用一般

17、建模功能另外輸入，建模助手中只能輸入標(biāo)準(zhǔn)的鋼束步驟。 圖14 鋼束布置圖15高級(jí)應(yīng)用例題參照?qǐng)D14輸入鋼束縱向標(biāo)準(zhǔn)布置數(shù)據(jù)。 鋼束表單N ( 3 ; G1( 0.5 ; G2( 0.2 ; G3( 0.5 S1( 0.4 ; S2( 0.1 ; C( 0.2 ; a1( 0.567 ; a2( 0.44 圖15 輸入鋼束的縱向布置數(shù)據(jù)16使用建模助手做移動(dòng)支架法施工階段分析輸入鋼束的截面面積，與預(yù)應(yīng)力損失有關(guān)的系數(shù)和鋼束強(qiáng)度等鋼束特性值。鋼束特性值 >鋼束特性值 >鋼束名稱(chēng) ( Web ; 鋼束類(lèi)型 > 內(nèi)部 材料 > 2: tendon 鋼束面積 (0.0030514

18、 或鋼絞線公稱(chēng)直徑 >15.2mm(0.6 鋼絞線股數(shù) (22 孔道直徑 (0.113 ; 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) (0.006 ; 終點(diǎn) (0.006 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)。 圖16 輸入

19、鋼束特性值17高級(jí)應(yīng)用例題 輸入鋼束的張拉應(yīng)力、鋼束布置孔道的注漿時(shí)期以及橫向布置數(shù)據(jù)。將鋼束布置孔道的注漿時(shí)期選擇為張拉之后，則在計(jì)算截面應(yīng)力時(shí)(張拉時(shí)按考慮了鋼束截面特性的換算截面進(jìn)行計(jì)算。如果將鋼束布置孔道的注漿時(shí)期選擇為每(n個(gè)施工階段，則在計(jì)算截面應(yīng)力時(shí)(張拉時(shí)按凈截面計(jì)算，在施工完n個(gè)施工階段后同時(shí)給鋼束孔道注漿。將鋼束的張拉力按極限強(qiáng)度的70%輸入，并輸入鋼束的橫向布置數(shù)據(jù)。因?yàn)橐苿?dòng)支架法橋梁的鋼束的布置平面與腹板平行，所以只要輸入外側(cè)鋼束至腹板外側(cè)的距離以及內(nèi)外側(cè)鋼束橫向間距即可。 張拉應(yīng)力 ( 0.7 × ( Su 注漿 > 每 ( 1 個(gè)施工階段 a ( 0

20、.15 ; b ( 0.2 圖17 輸入鋼束的橫向布置數(shù)據(jù)18使用建模助手做移動(dòng)支架法施工階段分析輸入完所有數(shù)據(jù)之后按 鍵結(jié)束移動(dòng)支架法/滿(mǎn)堂支架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) 對(duì)齊縮放, 消隱 (開(kāi) 圖18 由移動(dòng)支架法/滿(mǎn)堂支架法橋梁建模助手生成的橋梁模型19高級(jí)應(yīng)用例題編輯和添加數(shù)據(jù)查看施工階段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(gè)作業(yè)模式(基本

21、階段和施工階段內(nèi)運(yùn)作。在基本階段模式中，用戶(hù)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。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。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。確認(rèn)在移動(dòng)支架法/滿(mǎn)堂支架法橋梁建模助手中自動(dòng)

22、生成的施工階段。可以在施工階段工具條和工作樹(shù)形表單中確認(rèn)施工階段信息。在施工階段工具條選擇基本階段以外的施工階段時(shí)，在工作樹(shù)形表單中用戶(hù)可以一目了然地查看當(dāng)前施工階段中激活和鈍化了的結(jié)構(gòu)群、邊界群和荷載群。另外，在施工階段工具條中按順序變換施工階段時(shí)，用戶(hù)可以在模型空間中即時(shí)確認(rèn)施工階段的變化情況。20使用建模助手做移動(dòng)支架法施工階段分析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 > 工作表單施工階段 > CS4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。 施工階段信息

23、圖19 施工階段4的結(jié)構(gòu)體系21高級(jí)應(yīng)用例題添加荷載數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體系在施工第一跨時(shí)為簡(jiǎn)支梁，從第二個(gè)施工階段開(kāi)始結(jié)構(gòu)體系過(guò)度為連續(xù)梁。所以施工第一跨時(shí)，第一跨的跨中彎矩要比其他施工階段時(shí)發(fā)生的跨中彎矩都要大，因此第一跨要比其他跨多布置鋼束。第一跨增加的鋼束布置在施工階段1(CS01。施工完所有橋梁跨之后加載橋面鋪裝、欄桿和護(hù)墻等二期恒載。因此要定義加載二期恒載的施工階段。在該施工階段將二次設(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。定義第一跨增加的鋼束和二期恒載條件。施工階段 >基本荷載 / 靜力荷載工況名稱(chēng) ( 2nd ; 類(lèi)型>施工階段荷載名稱(chēng) ( Bo

24、tTendon ; 類(lèi)型>施工階段荷載 因?yàn)橹荒茉诨灸Ｊ街休斎牒奢d條件，所以轉(zhuǎn)換到基本模式。 圖20 定義荷載條件22使用建模助手做移動(dòng)支架法施工階段分析輸入在第一跨增加的鋼束的預(yù)應(yīng)力和定義二期恒載所在的荷載群。 圖21 建立二次荷載所在的荷載群23高級(jí)應(yīng)用例題第一跨增加的鋼束的預(yù)應(yīng)力屬于第一個(gè)施工階段CS01的荷載。將增加的鋼束預(yù)應(yīng)力加載到第一跨的步驟如下。1. 定義鋼束名稱(chēng)、形狀及布置位置。2. 定義鋼束預(yù)應(yīng)力并將其分配到荷載群“BotTendon”，然后加載。 3. 在施工階段CS01激活荷載群“BotTendon”。 圖22 第一跨增加的鋼束參照?qǐng)D22定義第一跨增加的鋼束的布置

25、形狀。鋼束的始點(diǎn)和終點(diǎn)分別距橋梁端部和第二支座5m，每個(gè)單元的長(zhǎng)度為50/10=5m，所以鋼束布置區(qū)間為第2個(gè)單元i端單元9的j端。 荷載 / 預(yù)應(yīng)力荷載 / 鋼束布置鋼束名稱(chēng) (Bot1 ; 鋼束特性值>Web 分配單元 (2to9鋼束端部直線段 > 始點(diǎn) (0 ; 終點(diǎn) (0 布置形狀1>x ( 0 , y ( 0 , z ( 0.68 , fix (關(guān)2>x ( 5 , y ( 0 , z ( 0.062 , fix (開(kāi), Ry ( 0 , Rz ( 0 3>x ( 35 , y ( 0 , z ( 0.062 , fix (開(kāi), Ry ( 0 , Rz

26、( 0 4>x ( 40 , y ( 0 , z ( 0.68 , fix (關(guān)因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力箱型梁截面是以中央-底為基準(zhǔn)輸入的，所以鋼束布置形狀的基準(zhǔn)點(diǎn)是預(yù)應(yīng)力箱型截面的底部中央。選擇fix開(kāi)關(guān)為開(kāi)時(shí)，該點(diǎn)處的傾斜度按輸入的值計(jì)算；選擇為關(guān)時(shí)，該點(diǎn)處的傾斜度為任意值。24使用建模助手做移動(dòng)支架法施工階段分析鋼束形狀>曲線; 鋼束插入點(diǎn) ( 節(jié)點(diǎn) 2 因?yàn)楸纠}橋梁為彎橋，所以選鋼束形狀為曲線，以X-Y 平面上的圓曲線為基準(zhǔn)輸入鋼束的布置形狀。彎橋半徑中心 (X,Y ( 0, -2366.882 鋼束距截面中心距離 ( -2.235 鋼束彎曲方向 > CW鋼束名稱(chēng) (Bot2 ;

27、 鋼束特性值>Web鋼束彎曲方向分為順時(shí)針(CW和逆時(shí)針?lè)较?CCW。分配單元 (2to9鋼束端部直線段 > 始點(diǎn) (0 ; 終點(diǎn) (0 布置形狀1>x ( 0 , y ( 0 , z ( 0.68 , fix (關(guān) 2>x ( 5 , y ( 0 , z ( 0.062 , fix (開(kāi), Ry ( 0 , Rz ( 0 3>x ( 35 , y ( 0 , z ( 0.062 , fix (開(kāi), Ry ( 0 , Rz ( 0 4>x ( 40 , y ( 0 , z ( 0.68 , fix (關(guān) 鋼束形狀 > 曲線 ; 鋼束插入點(diǎn) ( 節(jié)點(diǎn) 2

28、 彎橋半徑中心(X,Y ( 0, -2366.882 鋼束距截面中心距離 ( 2.235 鋼束彎曲方向 > CW 橋梁模型是以節(jié)點(diǎn)59為對(duì)稱(chēng)點(diǎn)建立的，因?yàn)?9節(jié)點(diǎn)的Y坐標(biāo)是13.118，所以彎橋的半徑中心為 (0,-2366.882。節(jié)點(diǎn) 2圖23 定義鋼束布置形狀25高級(jí)應(yīng)用例題定義鋼束預(yù)應(yīng)力并將其分配到荷載群“BotTendon”，然后加載。荷載/ 預(yù)應(yīng)力荷載 / 鋼束預(yù)應(yīng)力荷載荷載工況名稱(chēng) > BotTendon ; 荷載群名稱(chēng) > BotTendon 鋼束 > Bot1, Bot2選擇的鋼束預(yù)應(yīng)力值 > 應(yīng)力 ; 首先張拉 > 始點(diǎn) 始點(diǎn) ( 0 ;

29、 終點(diǎn) ( 133000 注漿 : 每( 1 個(gè)施工階段因?yàn)槭且欢藦埨?，所以只輸入結(jié)束端張力或應(yīng)力。張力取極限強(qiáng)度的70%。 例題中的注漿工序是在前一施工階段的鋼束張拉之后進(jìn)行的，所以選擇每1個(gè)施工階段后注漿。圖24 加載預(yù)應(yīng)力荷載26使用建模助手做移動(dòng)支架法施工階段分析在施工階段CS01激活荷載群“BotTendon”。荷載 / 施工階段分析數(shù)據(jù) /定義施工階段名稱(chēng) > CS01;荷載表單群列表 > BotTendon 激活 > 激活日期 > 開(kāi)始 ; 使用橋梁建模助手自動(dòng)生成的結(jié)構(gòu)群、邊界群和荷載群的名稱(chēng)說(shuō)明參照用戶(hù)在線手冊(cè)中的“定義結(jié)構(gòu)(邊界、荷載 群”章節(jié)。圖2

30、5 激活預(yù)應(yīng)力荷載27高級(jí)應(yīng)用例題加載二期恒載。因?yàn)橐?jì)算移動(dòng)支架法橋梁竣工后，加載二期恒載至10000天的徐變和干縮引起的預(yù)應(yīng)力損失量，所以在施工階段CS11加載二期恒載。首先將二期恒載分配給二期恒載群“2nd”。二期恒載的大小為3.8tonf/m，加載方向?yàn)閆。荷載 /梁?jiǎn)卧奢d全選 荷載工況名稱(chēng) > 2nd ; 荷載群名稱(chēng) > 2nd 選項(xiàng) > 添加 ; 荷載類(lèi)型 > 均布荷載荷載方向 > 全局 Z ; 投影 > 否荷載大小 > 相對(duì)值 ; x1 ( 0 , x2 ( 1 , W ( -3.8 圖26 加載二期恒載28使用建模助手做移動(dòng)支架法施工

31、階段分析在施工階段CS11激活荷載群2nd。荷載 / 施工階段分析數(shù)據(jù) /定義施工階段名稱(chēng) > CS11;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 > 2nd 激活激活日期 > 開(kāi)始 圖27 編輯施工階段CS1129高級(jí)應(yīng)用例題時(shí)間依存性材料特性的定義和連接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、徐變系數(shù)、干縮系數(shù)。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

32、凝土的時(shí)間依存性材料特性。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。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)

33、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。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。30使用建模助手做移動(dòng)支架法施工階段分析參照下面數(shù)據(jù)輸入時(shí)間依存材料特性值。¾ 28天強(qiáng)度 : fck = 400 kgf/cm2 (預(yù)應(yīng)力箱型梁, 270 kgf/cm2 (橋墩

34、90; 相對(duì)濕度 : RH = 70 % ¾ 幾何形狀指數(shù) : 輸入任意值 ¾ 混凝土種類(lèi) : 一般混凝土 (N.R ¾ 拆模時(shí)間 : 3天 模型 / 特性值 /時(shí)間依存材料(徐變和干縮名稱(chēng) (C400 ; 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) > CEB-FIP混凝土28天抗壓強(qiáng)度 (4000將28天強(qiáng)度換算成當(dāng)前使用的單位體系后再輸入。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28 定義徐變和干縮材料特性31高級(jí)應(yīng)用例題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CE

35、B-FIP規(guī)定的混凝土強(qiáng)度發(fā)展曲線來(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)度名稱(chēng) (C400 ; 類(lèi)型 > 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 強(qiáng)度發(fā)展曲線 > 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) > CEB-FIP 混凝土28天抗壓強(qiáng)度(S28 (4000混凝土類(lèi)型(a (N, R : 0.25 圖29 定義隨時(shí)間變化的強(qiáng)度發(fā)展函數(shù)32使用建模助手做移動(dòng)支架法施工階段分析將時(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 選擇連接材料材料 &

36、gt; 1:C400選擇的材料 圖30 連接時(shí)間依存材料特性和材料33高級(jí)應(yīng)用例題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 單元依存材料構(gòu)件的幾何形狀指數(shù) > 自動(dòng)計(jì)算 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)，將使用輸入的幾何形狀指數(shù)計(jì)算徐變和干縮。圖31 輸入構(gòu)

37、件的幾何形狀指數(shù)34使用建模助手做移動(dòng)支架法施工階段分析運(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 對(duì)較大時(shí)間間隔自動(dòng)劃分時(shí)間步驟 (開(kāi)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

38、內(nèi)部將自動(dòng)劃分時(shí)間步驟。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) 35高級(jí)應(yīng)用例題 圖32 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36使用建模助手做移動(dòng)支架法施工階段分析查看分析結(jié)果確認(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。參見(jiàn)用戶(hù)在線手冊(cè)的“CIVIL的功能>結(jié)果>橋梁主梁應(yīng)力圖形” 。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

39、析結(jié)果。使用圖形查看應(yīng)力和內(nèi)力參見(jiàn)用戶(hù)在線手冊(cè)的“CIVIL的功能>結(jié)果>施工階段/步驟時(shí)程圖形”。在移動(dòng)支架法橋梁各施工階段中，結(jié)構(gòu)體系為簡(jiǎn)支梁的第一施工階段的跨中部位產(chǎn)生最大壓應(yīng)力，使用圖形查看施工階段1的下部翼緣應(yīng)力。施工階段 > CS01結(jié)果 / 橋梁應(yīng)力圖形荷載工況/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 (開(kāi) > 抗壓強(qiáng)度 (

40、1600 ; 抗拉強(qiáng)度 ( 320 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。 在移動(dòng)支架法/滿(mǎn)堂支架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)畫(huà)容許應(yīng)力線，輸入抗壓、抗拉的容許應(yīng)力值時(shí)，在圖形中將用虛線顯示容許應(yīng)力位置。圖33 施工階段13時(shí)下翼緣的應(yīng)力圖形37高級(jí)應(yīng)用例題如果要詳細(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)。 圖34 放大應(yīng)力圖形38使用建模助手做移動(dòng)支架法施工階段分析使用結(jié)果/施工階段/步驟時(shí)程圖形功能查

41、看第二支座(單元11的i端在各施工階段的應(yīng)力變化圖形。模型空間因?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。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) ( 11 ; 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) ( 11 ; 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) &g

42、t; 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35 各施工階段應(yīng)力變化圖形39高級(jí)應(yīng)用例題在施工階段/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。 以文本形式保存圖形 文件名稱(chēng)(N ( StressHistory 圖36 以文本形式保存各施工階段的應(yīng)力40使用建模助手做移動(dòng)支架法施工階段分析使用結(jié)果/施工階段/步驟時(shí)程圖形功能查看第二支座(單元11的i端在各施工階段的內(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)