Midas中組合截面的實(shí)現(xiàn)

1、聯(lián)合結(jié)構(gòu)是指由鋼材和混凝土兩種不同材料的構(gòu)件，或者即使是一種材料但強(qiáng)度和材齡（如混凝土）不同的構(gòu)件聯(lián)合所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。從前的分析方法是對(duì)聯(lián)合前的各構(gòu)件分別建立不同的模型，聯(lián)合時(shí)對(duì)各構(gòu)件進(jìn)行剛性連接。這種方法在進(jìn)行靜力分析時(shí)誤差比較少，但考慮徐變和收縮等進(jìn)行時(shí)間依存性分析時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。為了提高考慮材料時(shí)間依存特性時(shí)，對(duì)于聯(lián)合截面分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，MIDAS/Civil提供了對(duì)聯(lián)合截面進(jìn)行施工階段分析的方法。進(jìn)行聯(lián)合截面施工階段分析時(shí)，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(kù)中提供的聯(lián)合截面(Composite sect

2、ion)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(lái)定義的方法。User type是指由用戶(hù)來(lái)定義任意截面的特性值并將其在不同的施工階段進(jìn)行聯(lián)合的方式。關(guān)于Normal type的分析方法請(qǐng)參照技術(shù)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(hù)定義的方式進(jìn)行聯(lián)合截面施工階段分析時(shí)，需要注意的事項(xiàng)和查看結(jié)果的方法。下圖為定義聯(lián)合截面施工階段的對(duì)話(huà)框。（荷載>施工階段分析數(shù)據(jù)>施工階段聯(lián)合截面）User typeNormal type圖1. 定義聯(lián)合截面施工階段的對(duì)話(huà)框Note! 以上畫(huà)面只有在定義了施工階段和截面后才可以顯示。¨

3、輸入步驟建模步驟與一般的施工階段分析建模步驟類(lèi)似，只需在此基礎(chǔ)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(shí)間依存性材料特性 (選項(xiàng))3. 建立結(jié)構(gòu)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(jié)合例題重點(diǎn)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(gòu)成的兩跨連續(xù)梁橋，施工階段如圖2所示由4個(gè)階段組成。Ø CS1: 建立第一跨主梁時(shí)間 : 12天荷載 :第一跨主梁自重Ø CS2: 建立第二跨主梁時(shí)間 : 12天荷載 :第二跨主梁自重Ø CS3: 建立第一跨橋面

4、板時(shí)間 : 12天荷載 :第一跨橋面板自重Ø CS4: 建立第二跨橋面板并在7天后施加二期恒載時(shí)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)二期恒載 : 1tonf/m圖2. 例題的施工階段構(gòu)成¨ 定義材料和截面Ø 材料主梁 : 混凝土 40橋面板 : 混凝土30Ø 材料輸入對(duì)話(huà)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Ø 截面截面形式為如圖4所示的由主梁和橋面板所構(gòu)成的聯(lián)合截面。1.0 m0.3 m0.2 m0.6 m橋面板主梁圖4. 截面形狀Ø 截面輸入對(duì)話(huà)框圖5. 截面輸入對(duì)話(huà)框

5、如圖5對(duì)話(huà)框所示，定義4個(gè)截面。前兩個(gè)截面(Span-1, Span-2)是在建立單元時(shí)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(gè)截面的特性值相同，但在這里分別進(jìn)行了定義。就是說(shuō)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(yīng)數(shù)量的截面。本例題分為4個(gè)施工階段，但結(jié)構(gòu)的變化分為兩個(gè)階段(1st span, 2nd span)，所以這里定義兩個(gè)截面。此時(shí)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(shí)能夠反映截面的形狀。因此在使用“數(shù)值”方式定義截面時(shí)，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

6、性值3號(hào)主梁截面和4號(hào)橋面板截面可以不必輸入，但為了在后面定義聯(lián)合截面施工階段時(shí)輸入各組成截面特性值的方便，可在這里事先進(jìn)行定義。¨ 賦與時(shí)間依存性特性時(shí)間依存性特性采用的是CEB-FIP code，其內(nèi)容如圖7、8所示。Ø 徐變和收縮圖7. 定義徐變和收縮對(duì)話(huà)框Ø 強(qiáng)度發(fā)展圖8. 定義抗壓強(qiáng)度發(fā)展的對(duì)話(huà)框¨ 建立結(jié)構(gòu)模型l 跨度 : 220ml 單元數(shù) : 20l 節(jié)點(diǎn)數(shù) : 21l 邊界條件 : 節(jié)點(diǎn)1 : DX,DY,DZ,RX,RZ節(jié)點(diǎn)11、21 : DY,DZ,RX,RZ第二跨第一跨圖9. 結(jié)構(gòu)模型¨ 定義施工階段施工階段如圖2所示分

7、為4個(gè)階段。CS1CS3各施工階段的持續(xù)時(shí)間皆為12天，最終階段CS4的持續(xù)時(shí)間為1000天。圖10. 定義施工階段對(duì)話(huà)框圖11. 定義第一個(gè)施工階段CS1圖12.定義第二個(gè)施工階段CS2圖13定義第四個(gè)施工階段CS4這里將第四個(gè)施工階段的持續(xù)時(shí)間1000天分成了10個(gè)步驟。另外二期恒載將在該階段的第7天開(kāi)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(duì)話(huà)框定義聯(lián)合截面的施工階段。圖14所示為該對(duì)話(huà)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(duì)話(huà)框?qū)υ?huà)框內(nèi)容的說(shuō)明如下。Ø 激活施工階段選擇單元被激活的施工階

8、段，即構(gòu)件最初生成的施工階段。Ø 截面在已經(jīng)輸入的截面中，選擇要進(jìn)行聯(lián)合截面施工階段定義的截面。選擇截面后，與截面相對(duì)應(yīng)的單元號(hào)會(huì)自動(dòng)顯示于單元列表中。Ø 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(kù)中的聯(lián)合截面(Composite section)或者組合截面(SRC section)，則會(huì)顯示為Normal，否則就會(huì)顯示為User。Ø 單元列表與在截面 中所選截面相對(duì)應(yīng)的單元號(hào)會(huì)自動(dòng)顯示于單元列表中。Ø 位置號(hào)指定聯(lián)合截面的組成部分的個(gè)數(shù)。例題的聯(lián)合截面是由主梁和橋面板兩部分構(gòu)成的，故位置數(shù)為2。如果對(duì)于一個(gè)預(yù)應(yīng)力箱型截面要分成幾個(gè)部分進(jìn)行澆筑

9、的話(huà)，可指定相應(yīng)數(shù)量的位置號(hào)來(lái)進(jìn)行分析。Ø 施工順序在這里定義各位置號(hào)相應(yīng)單元的特性值（分析用）和各截面相對(duì)位置（形心）。Ø 材料類(lèi)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(cè)的材料選擇欄會(huì)被激活，用戶(hù)可在這里選擇相應(yīng)的材料。例題中對(duì)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?qū)υ?huà)框Ø 聯(lián)合階段指定各位置的構(gòu)件產(chǎn)生的施工階段。例題中位置1是在第一個(gè)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

10、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。Ø 材料輸入各位置的材齡。初期強(qiáng)度、徐變系數(shù)、收縮特性等與這里所輸入的材齡有關(guān)，所以模型若要考慮材料的時(shí)間依存性，對(duì)該部分的輸入需要特別注意。一般輸入開(kāi)始承受荷載的材齡，即徐變開(kāi)始時(shí)的材齡即可。像鋼材等不考慮時(shí)間依存特性的材料輸入任何值都沒(méi)有關(guān)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(shuō)對(duì)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(lái)承擔(dān)的，而對(duì)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。在定義施工階段時(shí)，也有輸入材齡的選項(xiàng)（圖

11、16），其功能是相同的。但若定義了聯(lián)合截面的施工階段，則程序會(huì)以定義聯(lián)合截面施工階段中所輸入的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行分析。對(duì)于定義了聯(lián)合截面施工階段的模型，在此輸入任何數(shù)值，都不會(huì)對(duì)分析結(jié)果產(chǎn)生影響。圖16. 定義施工階段對(duì)話(huà)框Ø Cy, Cz在這里定義各組成部分的相對(duì)位置。User type和Normal type的差異就在這里。對(duì)于Normal type(使用聯(lián)合截面(Composite Section)或組合(SRC Section)時(shí))，在定義截面時(shí)各位置的相對(duì)位置已被自動(dòng)輸入，因此沒(méi)有在這里重新輸入的必要。對(duì)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

12、圖17）1.0 m0.3 m0.2 m0.6 m聯(lián)合后截面的左下角圖17. 定義各位置的形心位置Ø 剛度指定了各位置的形心位置后，現(xiàn)在輸入各位置截面的特性值。在這里輸入的截面特性將用于進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算，而如前所述在定義截面時(shí)所輸入的特性值則沒(méi)有意義。使用Normal type時(shí)，各位置的截面特性值會(huì)被自動(dòng)輸入，但使用User type時(shí)，則需如圖18所示由用戶(hù)直接輸入。由于一一輸入各項(xiàng)特性值會(huì)十分不方便，故用戶(hù)可以提前在截面對(duì)話(huà)框中定義各位置的截面，并在這里利用輸入功能將其導(dǎo)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(dǎo)入的方法。圖18. 定義各位置的特性值Ø 系數(shù)需要對(duì)剛度系數(shù)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，可使用此項(xiàng)功能，其默認(rèn)值為1。第二跨的聯(lián)合截面的定義順序與前面相同，請(qǐng)參考下圖。圖19. 定義CS2聯(lián)合截面的對(duì)話(huà)框圖20. 聯(lián)合截面施工階段的最終輸入狀態(tài)¨ 分析結(jié)果Ø 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Ø 內(nèi)力圖26. CS4 last step的彎矩圖(荷載工況：CS 合計(jì))Ø 查看各位置的內(nèi)力各位置