Midas-頂推法橋梁的施工階段分析

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上頂推法(ILM)橋梁的施工階段分析目 錄專心-專注-專業(yè)概 要頂推法(ILM)的施工原理為在橋臺(tái)或第一個(gè)橋墩的后方設(shè)置箱型梁澆注場地，在澆筑場地上將上部結(jié)構(gòu)分段澆筑，然后采用后張法與已制作的箱型梁段連接成一體，最后依靠頂推裝置和滑動(dòng)裝置將箱型梁沿橋梁縱軸方向頂進(jìn)成橋。 橋梁的邊界條件和荷載條件在各施工階段均在發(fā)生變化，各施工階段的結(jié)構(gòu)體系與成橋階段的結(jié)構(gòu)體系是完全不同的。因此使用頂推法(ILM)施工的橋梁必須做施工階段分析，在施工階段分析中需要考慮不同混凝土材齡橋梁段的徐變和收縮以及各施工階段邊界條件的變化等。 上部結(jié)構(gòu)施工順序橋臺(tái)-2主梁制作場地設(shè)置制作場地、預(yù)備場

2、地，架設(shè)輔助墩TP2 TP1橋腳-1橋腳-2橋腳-3橋腳-5橋腳-4橋腳-6橋腳-7制作SEG1, 設(shè)置鋼導(dǎo)梁頂進(jìn)SEG1后，制作SEG2頂進(jìn)SEG2后，制作SEG3頂進(jìn)SEG3后，制作SEG4完成上部結(jié)構(gòu)后，拆除鋼導(dǎo)梁加翼緣鋼束并張拉，拆除制作場地和輔助墩，澆筑橋臺(tái)翼墻圖1 上部結(jié)構(gòu)施工順序本例題將說明使用頂推法施工的預(yù)應(yīng)力箱型橋梁施工階段分析的步驟和方法。 在MIDAS/Civil中，為了用戶建模方便，提供了下面兩個(gè)建模助手。 頂推法橋梁建模助手:包含鋼束的布置，可以自動(dòng)生成橋梁模型 頂推法橋梁施工階段建模助手: 幫助用戶定義各施工階段單元的生成和拆除， 邊界條件的變化以及荷載的加載和卸載

3、等。在本例題的前半部分將說明如何使用頂推法橋梁建模助手建立結(jié)構(gòu)模型、施工階段分析的步驟以及查看分析結(jié)果的方法等。 頂推法施工階段分析必須真實(shí)反應(yīng)圖1的施工順序中邊界條件以及荷載條件的變化。 使用頂推法橋梁建模助手功能做施工階段分析的步驟如下。1. 定義材料和截面2. 使用頂推法橋梁建模助手建模3. 使用頂推法橋梁施工階段建模助手定義施工階段4. 運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析5. 查看結(jié)果本例題的后半部分將說明如何使用MIDAS/Civil的一般建模功能建立包含導(dǎo)梁和主梁在內(nèi)的結(jié)構(gòu)模型的方法，以及定義各施工階段的結(jié)構(gòu)模型、邊界條件、荷載條件的步驟和方法。 橋梁基本數(shù)據(jù)以及一般截面本例題使用的橋梁基本數(shù)據(jù)如下。

4、橋 梁 類 型 : 七跨連續(xù)預(yù)應(yīng)力箱型橋梁(頂推法)橋 梁 長 度 : L = 750.0 = 350.0 m橋 梁 寬 度 : B = 12.315 m 斜 交 角 度 : 90(正橋)圖2 分析模型 單位 : mm圖3 標(biāo)準(zhǔn)截面頂推法預(yù)應(yīng)力箱型橋梁的鋼束一般分為先期束和后期束。先期束布置在上下翼緣板內(nèi)，承受施工時(shí)的自重和施工荷載。后期束在完成頂推后布置腹板內(nèi)。 先期束先期束橋梁中心截面圖(支座)截面圖(支座)先期束先期束橋梁中心后期束先期束先期束后期束縱向剖面圖 張拉先期束時(shí)，張拉周期一般為2段或3段。本例題采用了2段張拉一次。即輸入鋼束時(shí)要分別定義先張拉的鋼束和后張拉的鋼束。底板束頂板束

5、橋梁段劃分圖先期束后期束圖4 橋梁段的劃分以及鋼束布置圖使用頂推法施工的橋梁在最長懸臂狀態(tài)施工階段，即箱型梁放置在橋腳支座上之前，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力最大。所以為了減小箱型梁施工時(shí)發(fā)生的較大的負(fù)彎矩，一般在主梁前端設(shè)置較輕的鋼導(dǎo)梁。鋼導(dǎo)梁的長度一般為跨度的70%左右，剛度為預(yù)應(yīng)力箱型梁剛度的10%左右。確定鋼導(dǎo)梁的剛度和長度時(shí)應(yīng)根據(jù)橋梁跨度、剛度和自重選擇最優(yōu)的截面。側(cè) 面 圖圖5 鋼導(dǎo)梁側(cè)面圖平 面 圖圖6 鋼導(dǎo)梁平面圖圖7 鋼導(dǎo)梁橫截面圖使用材料以及容許應(yīng)力 混凝土(使用材齡-強(qiáng)度進(jìn)展曲線)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 :初始抗壓強(qiáng)度 :彈 性 模 量 :容 許 應(yīng) 力 容許應(yīng)力預(yù) 壓 時(shí)混凝土預(yù)壓后壓 縮張

6、拉 預(yù)應(yīng)力鋼絞線(KSD 7002 SWPC 7B-12.7 mm (0.5STRAND)屈 服 強(qiáng) 度 : 極限抗拉強(qiáng)度 : 公稱截面面積 : 彈 性 模 量 : 張 拉 應(yīng) 力 : 張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮 : 摩擦損失系數(shù) : ；容 許 應(yīng) 力張拉控制應(yīng)力混凝土預(yù)壓時(shí)()混凝土預(yù)壓后使用荷載荷載 一期恒載(自重)由程序自動(dòng)計(jì)算橫膈板、彎束偏向部位、錨固部位混凝土自重按梁單元荷載輸入(鋼導(dǎo)梁連接部位: 76.3 tonf，橋腳部位: 51.61 tonf) 預(yù)應(yīng)力- 先期束頂板束 : 孔道直徑 :底板束 : Duct size :- 后期束 : 孔道直徑 :- 張力 : 極限抗拉強(qiáng)度的70

7、%混凝土預(yù)壓時(shí)損失(由程序計(jì)算)摩擦損失 : (, )錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值 : 混凝土的彈性壓縮損失量 : 混凝土長期損失(由程序計(jì)算)預(yù)應(yīng)力鋼束的應(yīng)力松弛混凝土的收縮和徐變 混凝土的收縮和徐變- 條件水泥 : 普通(1類)水泥頂進(jìn)時(shí)混凝土材齡 : 天混凝土拆模時(shí)間 : 天相對(duì)濕度 : RH = 70 %大氣或養(yǎng)生溫度 : - 徐變系數(shù)(按CEB-FIP標(biāo)準(zhǔn)由程序自動(dòng)計(jì)算)- 混凝土應(yīng)變(按CEB-FIP標(biāo)準(zhǔn)由程序自動(dòng)計(jì)算)設(shè)定建模環(huán)境為了做頂推法橋梁的施工階段分析首先打開新項(xiàng)目( 新項(xiàng)目)以ILM-Bridge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

8、的數(shù)據(jù)類型隨時(shí)隨意地更換。文件 / 新項(xiàng)目 文件 / 保存 ( ILM-Bridge )工具 / 單位體系 長度 cm ; 力 kgf 單位體系也可以使用程序窗口下端的狀態(tài)條中的按鈕(圖8中的)選擇修改。 圖8 初始畫面和單位體系對(duì)話框定義截面及材料定義材料利用MIDAS/Civil中的數(shù)據(jù)庫定義鋼導(dǎo)梁、主梁的材料。鋼束使用用戶定義類型輸入彈性模量。 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。 類型 鋼材 ; 標(biāo)準(zhǔn) KS-Civil(S) 數(shù)據(jù)庫 SM400 類型 混凝土 ; 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) KS-Civil(RC) 數(shù)據(jù)庫 C400 名稱 ( 鋼束 ) ; 類型 用戶定

9、義 ; 標(biāo)準(zhǔn) 無 分析數(shù)據(jù) 彈性模量 ( 2e6 ) 圖9 輸入材料數(shù)據(jù)為了考慮彈性模量的變化以及徐變和收縮的影響，需要另外定義時(shí)間依存材料特性值。 建立模型后，構(gòu)件的幾何形狀指數(shù)可以由程序自動(dòng)計(jì)算。詳細(xì)內(nèi)容參見用戶在線手冊中 “CIVIL的功能模型特性值修改單元依存材料”章節(jié)。本例題時(shí)間依存材料特性值采用CEB-FIP標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。 28天混凝土抗壓強(qiáng)度 : 400 kgf/cm2 相對(duì)濕度 : 70% 幾何形狀指數(shù) : 根據(jù)箱型梁截面面積和周長由程序自動(dòng)計(jì)算 水泥種類 : 普通水泥 拆模時(shí)間 : 澆筑后三天(開始收縮時(shí)間) 關(guān)于徐變和收縮的特性值，用戶既可以選用韓國標(biāo)準(zhǔn)、ACI、CEB-F

10、IP標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，也可以由用戶定義。選擇用戶定義時(shí)，需要在時(shí)間依存材料(徐變和收縮)函數(shù)輸入有關(guān)數(shù)據(jù)。 模型 / 特性值 / 時(shí)間依存材料(徐變和收縮)名稱 (Mat-1) ; 標(biāo)準(zhǔn) CEB-FIP混凝土28天抗壓強(qiáng)度 (400) 相對(duì)濕度 (40 99) (70) 構(gòu)件幾何形狀指數(shù) (1) 水泥種類 普通或早強(qiáng)水泥 (N, R) 混凝土開始收縮時(shí)間 (3) 點(diǎn)擊可以查看定義的徐變和收縮圖形。圖10 定義混凝土?xí)r間依存材料特性(徐變和收縮)澆筑混凝土后，隨著時(shí)間的推移混凝土逐漸硬化，強(qiáng)度也逐漸在增加。本例題使用的是CEB-FIP標(biāo)準(zhǔn)中定義的混凝土強(qiáng)度進(jìn)展函數(shù)，輸入的數(shù)據(jù)為定義徐變和收縮時(shí)使用的

11、數(shù)據(jù)。 本程序中提供了下列混凝土強(qiáng)度進(jìn)展函數(shù)：ACICEB-FIPOhzagi 公式 韓國混凝土標(biāo)準(zhǔn)模型 / 特性值 / 時(shí)間依存材料(抗壓強(qiáng)度)名稱 (Mat-1) ; 類型 標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度進(jìn)展 標(biāo)準(zhǔn) CEB-FIP混凝土28天抗壓強(qiáng)度(S28)(400) 水泥類型(a)(N, R : 0.25) 圖11 定義強(qiáng)度進(jìn)展函數(shù)在MIDAS/Civil中，時(shí)間依存材料特性與一般材料特性是分別定義的，最后要將兩種材料特性連接起來。下面將箱型梁構(gòu)件的材料(C400)賦予時(shí)間依存材料特性。模型 / 特性值 / 時(shí)間依存材料連接時(shí)間依存材料類型 徐變/收縮 Mat-1抗壓強(qiáng)度 Mat-1選擇分配的材料 材料 2

12、:C400 選擇的材料 ; 操作 圖12 連接一般材料和時(shí)間依存材料定義截面鋼導(dǎo)梁的橫截面由兩個(gè)斜支撐組成，縱向?yàn)闈u變截面(Tapered Section)。本例題中將預(yù)應(yīng)力箱型梁按梁單元輸入，因?yàn)殇搶?dǎo)梁截面由兩個(gè)工字形梁和斜支撐連接而成，所以為了正確反應(yīng)實(shí)際剛度，在輸入梁截面時(shí)將鋼導(dǎo)梁的翼緣寬度和腹板厚度按單一工字形截面數(shù)據(jù)的兩倍輸入。將長度單位轉(zhuǎn)換為mm后輸入截面數(shù)據(jù)。 鋼導(dǎo)梁截面 位 置實(shí)際截面尺寸修改后的截面尺寸鋼導(dǎo)梁前端H 125040010/20H 125080020/20與主梁連接部位H 295090036/30H 2950180052/30工具 / 單位體系長度 mm模型 /

13、特性值 / 截面 對(duì)齊指截面的中心，即梁單元?jiǎng)偠燃械奈恢?。?dāng)將對(duì)齊定義為中央-底時(shí)，在輸入邊界條件時(shí)可以不用輸入支座的偏心距離。變截面表單截面號(hào) (1) ; 名稱 (鋼導(dǎo)梁) ; 對(duì)齊 中央-底截面類型 H-型鋼 ; 用戶定義截面-i H (1250) ; B (800) ; tw (20) ; tf1 (20) 截面-j H (2950) ; B (1800) ; tw (72) ; tf1 (30) y-軸變化 三次方程 ; z-軸變化 三次方程 單位: mm 在y(z)-軸變化中定義的是剛度沿縱軸的變化形式。詳細(xì)內(nèi)容參見用戶在線手冊中的“CIVIL的功能特性值截面”章節(jié)。 圖13 鋼導(dǎo)

14、梁以及輸入截面對(duì)話框單位: mm主梁的截面尺寸以及形狀如圖14所示。圖14 主梁的標(biāo)準(zhǔn)截面圖15 輸入截面數(shù)據(jù)PSC表單截面號(hào) (2) ; 名稱 (主梁)截面類型 單箱單室 ; 查看選項(xiàng) 截面大樣變截面點(diǎn) 開/關(guān) JO1 (開), JO3 (開) ; 對(duì)齊 中央-底外輪廓表單HO1 (200) ; HO2 (240) ; HO2-1 (40) HO3 (2510) ; HO3-1 (650)BO1 (2708) ; BO1-1 (1308) ; BO2 (550) BO2-1 (0) ; BO3 (2900)內(nèi)輪廓表單變截面點(diǎn) 開/關(guān)JI2 (開) , JI3 (開), JI4 (開) HI1

15、 (280) ; HI2 (190) ; HI2-2 (0) ; HI3 (1707) HI3-1 (653) ; HI4 (373) ; HI4-2 (0) ; HI5 (400) BI1 (2800) ; BI1-2 (1100) ; BI2-1 (2800)BI3 (2486.5) ; BI3-2 (1886.5) 輸入完截面數(shù)據(jù)后，如果想查看輸入的截面形狀，可以在查看選項(xiàng)中選擇“實(shí)際截面”，則在表單中按實(shí)際比例顯示輸入的截面形狀。圖16 輸入的實(shí)際截面形狀使用頂推法橋梁建模助手建立橋梁模型在MIDAS/Civil中，用戶即可以使用頂推法橋梁建模助手建立頂推法橋梁模型，也可以使用一般建模

16、功能建立模型。下面說明如何使用頂推法橋梁建模助手建立包含鋼導(dǎo)梁在內(nèi)的橋梁模型，以及如何快速簡便地布置鋼束。將橋梁的單位體系重新轉(zhuǎn)換為tonf和m。工具 / 單位體系 長度 m ; 力 tonf 頂推法模型鋼導(dǎo)梁和橋梁信息每次頂進(jìn)的長度為2.5m，因?yàn)殇搶?dǎo)梁的總長為35m，所以將生成14段鋼導(dǎo)梁截面。將各主梁的施工持續(xù)時(shí)間定為12天、混凝土初始材齡定為7天。模型 / 結(jié)構(gòu)建模助手 / 頂推法橋梁建模助手 頂推法模型表單橋梁信息 輸入混凝土激活時(shí)的材齡(7天)。頂進(jìn)長度 (2.5) ; 施工持續(xù)時(shí)間 (12) 構(gòu)件初始材齡 (7)鋼導(dǎo)梁材料 1:SM400 ; 截面 1:鋼導(dǎo)梁 ; 長度 (35)

17、 建立彎橋模型時(shí)，選擇半徑開關(guān)，輸入彎橋半徑即可。圖17 頂推法橋梁建模助手對(duì)話框 頂推法模型表單橋梁模型輸入主梁的材料、截面以及15個(gè)橋梁段(L = 12.5 + 1325.0 + 12.5 = 350.0m)的信息。輸入橋梁段的長度時(shí)應(yīng)取頂進(jìn)長度的倍數(shù)。如果輸入了不是頂進(jìn)長度倍數(shù)的橋梁段長度時(shí)，點(diǎn)擊鍵時(shí)將出現(xiàn)錯(cuò)誤信息。橋梁模型材料 2:C400 ; 截面 2:主梁橋梁段 長度 (12.5) ; 重復(fù) (1) 橋梁段 長度 (25) ; 重復(fù) (13) 橋梁段 長度 (12.5) ; 重復(fù) (1) 圖18 頂推法橋梁建模助手對(duì)話框 輸入橋梁模型數(shù)據(jù)邊界條件輸入成橋階段邊界條件(最終)輸入施工

18、階段分析所需的橋臺(tái)和橋墩(750 m = 350 m)的邊界條件。邊界條件最終 (開) 在定義橋墩(邊界條件)位置，使用 Ctrl鍵，可以同時(shí)定義多個(gè)橋墩的邊界條件。距離 0, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350類型 支承條件 ; Dy, Dz, Rx(開) 圖19 頂推法橋梁建模助手對(duì)話框 最終階段橋墩輸入后臺(tái)制作場和輔助墩的邊界條件在臨時(shí)邊界位置中輸入箱型梁后臺(tái)制作場和輔助墩(參見圖20的)的邊界條件。因?yàn)檫@些邊界只能承受壓力不能承受張力，所以應(yīng)選擇只受壓邊界條件。本例題將橋梁終點(diǎn)橋臺(tái)位置(braking saddle)施工階段邊界條件定義為鉸支，在成橋階段的

19、邊界條件在最終施工階段再做修改。邊界條件臨時(shí) 臨時(shí)邊界位置輸入的是到橋梁始點(diǎn)的距離。 臨時(shí)邊界位置 長度 (350); 重復(fù) (1) 臨時(shí)邊界位置 長度 (15) ; 重復(fù) (2) 臨時(shí)邊界位置 長度 (5) ; 重復(fù) (1) 臨時(shí)邊界位置 長度 (10) ; 重復(fù) (2) 臨時(shí)邊界位置 長度 (5) ; 重復(fù) (1) 距離 350類型 Support ; Dx(開) 距離 365, 380, 385, 395, 405, 410 類型 彈性連接 ; 彈性連接長度 (1)連接類型 只受壓 ; SDx (1e10) ; Beta角 (0) 圖20 頂推法橋梁建模助手 邊界條件頂板束和底板束 輸入

20、橋梁頂進(jìn)橋梁時(shí)張拉的頂板束和底板束(先期束)。截面圖(支座)后期束先期束先期束先期束橋梁中心先期束后期束先期束先期束橋梁中心截面圖(支座)橋梁段劃分圖縱向剖面圖頂板束先期束底板束后期束圖21 鋼束布置簡圖定義鋼束特性值首先定義先期束(頂板束和底板束)和后期束(腹板束)的特性值。先決定鋼束為內(nèi)部束還是外部束，然后輸入鋼束的截面面積、孔道直徑、松弛系數(shù)、鋼束與孔道間的摩擦系數(shù)、鋼束每延米長局部偏差摩擦系數(shù)、極限抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、張拉方法以及錨具變型和預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)縮值。各位置輸入的鋼束的數(shù)量和名稱見表1。表1 各位置鋼束信息位 置鋼絞線直徑鋼束數(shù)量鋼束面積孔道直徑鋼束名稱先期束頂板束12.712E

21、A0.0.063 mTT底板束12.79EA0.0.051 mBT后期束12.715EA0.0.705 mWT在MIDAS/CIVIL提供的截面類型中選擇單箱單室，然后定義先期束和后期束。后期束(腹板束)由15根鋼絞線組成，本例題在每側(cè)腹板布置了兩排平行鋼束(共四根)，為了計(jì)算簡便建模助手中內(nèi)部規(guī)定將同一高度的鋼束捆綁為一根鋼束來計(jì)算。因此如圖21細(xì)部詳圖所示將2個(gè)15根鋼絞線組成的鋼束按30根鋼絞線組成1個(gè)鋼束計(jì)算，孔道直徑相應(yīng)修改為(值參見表1). 鋼束的張力按極限強(qiáng)度的70%輸入。圖1為輸入頂板束的示意畫面，摩擦系數(shù)和強(qiáng)度值參照概要章節(jié)(第67頁)有關(guān)數(shù)據(jù)輸入。底板束和腹板束的數(shù)據(jù)參見表

22、1輸入。頂板束和底板束表單 (圖22的)類型 鋼束特性值 ; 鋼束名稱 (TT) ; 鋼束類型 內(nèi)部 ; 材料 3:鋼束 鋼束截面面積 松弛系數(shù)與鋼束種類有關(guān)，低松弛鋼束的松弛系數(shù)取45。如果不考慮松弛的影響，可將松弛系數(shù)右側(cè)的選擇按鈕關(guān)閉。鋼絞線直徑 12.7mm(0.5) ; 鋼絞線股數(shù) (12)孔道直徑 (0.063) ; 松弛系數(shù) 45預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道摩擦系數(shù)(0.3)孔道每米長度局部偏差摩擦系數(shù) (0.0066)極限抗拉強(qiáng)度 () ; 屈服強(qiáng)度 ()張拉類型 后張 錨具變形和預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)縮值 始點(diǎn) (0.006) ; 終點(diǎn) (0.006) 圖22 定義先期束和后期束的對(duì)話框輸入先期束

23、單位: mm參見圖23輸入先期束。橋梁中心先期束先期束先期束圖23 先期束布置圖圖24 先期束布置對(duì)話框本例題中布置先期束時(shí)張拉方式選用了2段循環(huán)。如圖24所示，首先張拉最外側(cè)鋼束和第3、5、7排鋼束，在頂進(jìn)下一橋梁段后張拉第2、4、6排鋼束。當(dāng)張拉方式選用3段循環(huán)時(shí)，表示首先張拉最外側(cè)鋼束和第4、7、10排鋼束，在頂進(jìn)下一橋梁段后張拉第2、5、8排鋼束，再頂進(jìn)一段橋梁段后張拉第3、6、9排鋼束。另外還可以定義最外側(cè)鋼束(如圖24中頂板束A和底板束B)的張拉順序。當(dāng)選用第1時(shí)，表示先張拉第1、3、5排鋼束；選用第2時(shí)，表示線張拉第2、4、6排鋼束，然后張拉第1、3、5排鋼束(2段循環(huán)時(shí))；選用

24、第3時(shí)(只有3段循環(huán)時(shí)才能選用)，表示先張拉第3、6、9排鋼束，然后張拉第1、4、7排鋼束，最后張拉第2、5、8排鋼束，當(dāng)?shù)装迨臄?shù)量為奇數(shù)個(gè)時(shí)將B3定義為0，偶數(shù)個(gè)時(shí)在B3中輸入一半的鋼束間距。頂板束和底板束表單類型 鋼束特性值 頂板束 TT ; 底板束 BT 鋼束張拉順序 張拉方式 2段循環(huán)頂板束A張拉順序 第1 ; 底板束B張拉順序 第1張拉應(yīng)力 頂板束 (0.7), Su ; 底板束 (0.7), Su 在注漿中選擇張拉時(shí)，則在鋼束張拉階段完成注漿；選擇每(n)個(gè)施工階段時(shí)，則在每張拉完n個(gè)施工階段的鋼束后再下一個(gè)施工階段的第1步驟時(shí)注漿。注漿 每 (1) 個(gè)施工階段 B1 (3.65

25、), B2 (2.95), B3 (0), H1 (0.165), H2(2.75)St (0.23), Sb (0.21), N1 (4), N2 (6), N3 (9)腹板束參照圖25輸入后期束。本例題中沿橋梁全長以一定的周期交叉布置兩排四根鋼束，在橋梁的始點(diǎn)和終點(diǎn)位置處三個(gè)橋梁段內(nèi)另外添加1排兩根鋼筋束。沿橋梁全長以一定的周期交叉布置的鋼束可以使用頂推法橋梁施工階段建模助手中腹板束表單輸入，在橋梁的始點(diǎn)和終點(diǎn)位置處另外添加的鋼束可以使用鋼束布置形狀功能輸入。后期束橋梁CL16-392,503橋墩2橋墩1圖25 后期束布置圖(縱向截面)和鋼束坐標(biāo)在建模助手中選擇腹板束布置類型，然后輸入相應(yīng)

26、的數(shù)據(jù)，即可自動(dòng)生成鋼束布置數(shù)據(jù)。腹板束表單類型 鋼束特性值 1st Tendon WT張拉應(yīng)力 (0.7), Su 位置 Ey (2.503) ; Theta (16.39) 注漿 每 (1) 個(gè)施工階段H (1.6), G1 (0.24), G2 (0.15), G3 (0.312), C (0.2)S1 (0.38), S2 (0.2), S3 (0.075), a (4), b (4) 圖26 輸入后期束對(duì)話框使用建模助手建立了結(jié)構(gòu)模型之后，使用修改單元依存材料特性功能自動(dòng)計(jì)算分析徐變和收縮所需的幾何形狀指數(shù)。模型 / 特性值 / 修改單元依存材料特性 選擇屬性-單元 選擇類型 截面

27、2:Girder 選項(xiàng) 添加/替換單元依存材料構(gòu)件形狀指數(shù) 自動(dòng)計(jì)算 圖27 修改主梁的構(gòu)件形狀指數(shù)使用 消隱功能查看截面形狀和鋼束的三維布置形狀。 消隱 (開) 顯示雜項(xiàng)表單 鋼束布置形狀 (開) 邊界條件 All (開)支承條件 (開) ； 彈性連接 (開), 局部坐標(biāo)軸 (開) 圖28 輸入的頂推法橋梁模型以及鋼束布置圖使用頂推法橋梁建模助手建模時(shí)，程序?qū)⒆詣?dòng)生成鋼導(dǎo)梁和橋梁段結(jié)構(gòu)組(圖28的)、最終施工階段和制作場的邊界組(圖28的)、張力和自重荷載組。使用鋼束布置形狀功能追加始點(diǎn)和終點(diǎn)的腹板束。首先激活所需的橋梁段，然后參照圖29輸入鋼束位置。橋墩2橋墩12,503后期束橋梁CL16

28、-39圖29 追加的后期束位置單位: m表2 追加鋼束位置坐標(biāo)項(xiàng) 目距離019405060Ez2.1600.5001.7172.7851.763 點(diǎn)柵格 (關(guān)), 捕捉點(diǎn)柵格 (關(guān)), 捕捉軸網(wǎng) (關(guān)) 消隱 (關(guān)) 顯示雜項(xiàng)表單 鋼束布置形狀 (關(guān)) 邊界條件 All (開)支承條件 (關(guān)), 彈性連接 (關(guān)), 局部坐標(biāo)軸 (關(guān)) 激活屬性組 橋梁段1，橋梁段2，橋梁段3 圖30 激活橋梁段1、橋梁段2、橋梁段3鋼束布置形狀功能可以根據(jù)用戶輸入的鋼束坐標(biāo)自動(dòng)計(jì)算出曲率變化最少的最優(yōu)曲線，輸入的位置坐標(biāo)越多與實(shí)際布置越接近。輸入傾斜的腹板束坐標(biāo)時(shí)，可以先輸入與橫截面垂直的平面內(nèi)的坐標(biāo)(y設(shè)置

29、為0，只改變z坐標(biāo))，然后再繞橋梁縱軸旋轉(zhuǎn)。輸入完鋼束垂直坐標(biāo)后，輸入腹板的傾斜角度，然后再確定插入點(diǎn)即可完成鋼束的布置。在輸入鋼束形狀坐標(biāo)時(shí)選擇fix的話， 形成的鋼束形狀曲線在該點(diǎn)的切線角度為用戶輸入的旋轉(zhuǎn)角度Ry、Rz。 單元號(hào) (開)荷載 / 預(yù)應(yīng)力荷載 / 鋼束布置形狀 鋼束名稱 (WT-End1) ; 鋼束特性值 WT 窗口選擇 (單元: 15 38) 或 分配的單元 (15to38)鋼束直線段 始點(diǎn) (4) ; 終點(diǎn) (4)鋼束形狀 直線 ; 形狀插入點(diǎn) (35, 2.503, 0) 假象x軸的實(shí)際方向 X 在插入點(diǎn)繞x軸的旋轉(zhuǎn)角度 (-16.39)， 投影 (開)繞主軸旋轉(zhuǎn)角度

30、 Y, (0)1 x (0) ; y (0) ; z (2.16)2 x (19) ; y (0) ; z (0.5) ; fix (開)3 x (40) ; y (0) ; z (1.717)4 x (50) ; y (0) ; z (2.785) ; fix (開)5 x (60) ; y (0) ; z (1.763) 圖31 輸入橋梁始點(diǎn)和終點(diǎn)追加的腹板束截面右側(cè)腹板內(nèi)追加的鋼束可以復(fù)制上面輸入的鋼束WT-End1，然后修改鋼束形狀插入點(diǎn)和旋轉(zhuǎn)角度即可。鋼束布置形狀 名稱 WT-End1 ; 后綴 (-1) WT-End1-1 形狀插入點(diǎn) (35, -2.503, 0) 假象x軸的實(shí)際

31、方向 X 在插入點(diǎn)繞x軸的旋轉(zhuǎn)角度 (16.39), 投影 (開) 圖32 輸入始點(diǎn)右側(cè)追加的腹板束 激活屬性組 橋梁段13, 橋梁段14, 橋梁段15 為了輸入追加的終點(diǎn)位置腹板束，只激活橋梁段13、橋梁段14、橋梁段15。為了輸入終點(diǎn)左側(cè)追加的腹板束，先復(fù)制鋼束WT-End1，然后修改鋼束形狀插入點(diǎn)和假象x軸的實(shí)際方向即可。鋼束布置形狀 名稱 WT-End1 ; 后綴 ( ) WT-End1-Copy 解除所有選擇, 窗口選擇 (單元: 131 154) 鋼束名稱 (WT-End2)形狀插入點(diǎn) (385, 2.503, 0) 假象x軸的實(shí)際方向 向量 (-15, 0) 在插入點(diǎn)繞x軸的旋轉(zhuǎn)

32、角度 (16.39), 投影 (開) 鋼束布置形狀 名稱 WT-End2 ; 后綴 (-1) WT-End2-1 形狀插入點(diǎn) (385, -2.503, 0) 在插入點(diǎn)繞x軸的旋轉(zhuǎn)角度 (-16.39), 投影 (開) 圖33 輸入終點(diǎn)左側(cè)追加的腹板束給追加的鋼束輸入張力時(shí)，采用先張拉始點(diǎn)的兩端張拉的方式。 使用頂推法橋梁建模助手時(shí)，程序?qū)⒆詣?dòng)生成和加載“自重”和 “預(yù)應(yīng)力”荷載條件。荷載 / 預(yù)應(yīng)力荷載 / 鋼束預(yù)應(yīng)力荷載荷載工況名稱 預(yù)應(yīng)力荷載組名稱 Web-Prestress給鋼束施加張力 鋼束 WT-End1, WT-End1-1 選擇的鋼束張拉值 應(yīng)力 ; 首先張拉 始點(diǎn)始點(diǎn) ()

33、; 終點(diǎn) () 注漿 每 (1) 個(gè)施工階段 給鋼束施加張力 鋼束 WT-End2, WT-End2-1 選擇的鋼束WT-End1, WT-End1-1 鋼束張拉值 應(yīng)力 ; 首先張拉 終點(diǎn)始點(diǎn) () ; 終點(diǎn) () 注漿 每 (1) 個(gè)施工階段圖34 給橋梁兩端追加俄的鋼束施加張力定義頂推法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，用戶不能編輯修改結(jié)構(gòu)模型

34、。施工階段不是由個(gè)別的單元、邊界條件或荷載組成的，而是將單元組、邊界條件組以及荷載組經(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)的邊界組、荷載組內(nèi)的邊界條件和荷載條件。在頂推法建模助手中輸入各施工階段主梁自重和預(yù)應(yīng)力荷載。當(dāng)需要輸入追加的荷載或邊界條件時(shí)，應(yīng)在基本模式中選擇要修改的施工階段后再進(jìn)行必要的操作。頂推法橋梁施工階段建模助手按頂推法施工的橋梁，其橋梁段在后臺(tái)制作場地經(jīng)養(yǎng)生后按順序頂進(jìn)，每個(gè)施工階段的結(jié)構(gòu)體系都將發(fā)生變化?？紤]每個(gè)施工階段的邊界條件和單元的變化后定義各施工階段是比較繁瑣的事情，MIDAS/CIVIL提供了可以簡便地定義各施工階段的頂推法橋梁施工

35、階段建模助手。在頂推法橋梁施工階段建模助手中輸入制作場的邊界組和成橋階段的邊界組以及各施工階段頂進(jìn)的長度，程序?qū)⒆詣?dòng)生成考慮了邊界條件變化的施工階段。在頂推法橋梁施工階段建模助手輸入的內(nèi)容如下。1. 指定成橋階段橋臺(tái)和橋墩的邊界組。(頂推法橋梁施工階段建模助手 將自動(dòng)生成名稱為Final的邊界組)2. 在頂進(jìn)方向中輸入總頂進(jìn)長度和頂進(jìn)方向。 將參照節(jié)點(diǎn)指定為鋼導(dǎo)梁前端。 將鋼導(dǎo)梁在第一施工階段放置的位置定義為開始節(jié)點(diǎn)。 將結(jié)束節(jié)點(diǎn)定義在開始節(jié)點(diǎn)的左側(cè)任意點(diǎn)時(shí)，橋梁段將從開始節(jié)點(diǎn)開始向結(jié)束節(jié)點(diǎn)方向頂進(jìn)。3. 當(dāng)建模時(shí)頂進(jìn)的位置與成橋后橋臺(tái)和橋墩的位置不一致時(shí)，輸入兩位置的容許誤差。4. 輸入各施

36、工階段的頂進(jìn)信息。 將預(yù)先定義的成橋階段邊界條件和制作場的邊界條件通過激活或鈍化定義各施工階段的邊界條件。 在第一施工階段激活制作場和輔助墩時(shí)，所有施工階段的邊界條件都將自動(dòng)被激活。 完成后期束的張拉之后，最終施工階段將不再需要制作場和輔助墩的邊界條件，所以在最終施工階段將其做鈍化處理。首先選擇成橋階段的邊界條件，然后定義頂進(jìn)參照節(jié)點(diǎn)和頂進(jìn)方向。頂進(jìn)參照節(jié)點(diǎn)選擇為鋼導(dǎo)梁的前端，開始節(jié)點(diǎn)定義為開始頂進(jìn)時(shí)鋼導(dǎo)梁的放置的位置即橋梁右側(cè)終點(diǎn)，結(jié)束節(jié)點(diǎn)定義在開始節(jié)點(diǎn)右側(cè)的任意節(jié)點(diǎn)即可。 單元號(hào) (關(guān)), 全部激活, 消隱 (開) 顯示雜項(xiàng)表單 鋼束布置形狀 (關(guān)) 模型 / 結(jié)構(gòu)建模助手 / 頂推法橋梁

37、施工階段建模助手 最終結(jié)構(gòu)體系的邊界條件 邊界組 Final頂進(jìn)方向 參照節(jié)點(diǎn) (1)8 ; 開始節(jié)點(diǎn) (155)8 ; 結(jié)束節(jié)點(diǎn) (153)8 橋墩的位置與橋梁段的邊界條件位置在建模過程中會(huì)產(chǎn)生誤差，在邊界容許誤差中輸入相應(yīng)數(shù)據(jù)，則在此范圍內(nèi)的支座誤差將被忽略。詳細(xì)內(nèi)容參見用戶在線手冊中的“頂推法橋梁施工階段建模助手”章節(jié)。邊界容許誤差 T (0.01) 如果是彎橋，則程序?qū)摧斎氲那拾霃巾斶M(jìn)橋梁段。圖35 使用頂推法橋梁施工階段建模助手定義施工階段輸入頂進(jìn)信息。始點(diǎn)和終點(diǎn)以及中間跨的橋梁段的長度各不相同，將各橋梁段的長度定義為頂進(jìn)長度2.5m的倍數(shù)。因?yàn)榈谝粯蛄憾蔚拈L度為12.5m，所以

38、在施工階段中的施工步驟數(shù)輸入5，使每一步驟的頂進(jìn)長度為2.5m。第一橋梁段經(jīng)歷了在制作場張拉鋼束、自重開始發(fā)生作用的步驟以及頂進(jìn)12.5m的5個(gè)施工步驟共6個(gè)施工步驟(CS1-1CS1-5)。輸入第一個(gè)橋梁段的頂進(jìn)信息時(shí)，需激活制作場和輔助墩的邊界條件，在以后的施工階段中該邊界條件一直處于激活狀態(tài)直到被鈍化處理。頂進(jìn)信息 施工階段 CS1 只有選擇保存施工階段分析結(jié)果，各施工階段的分析結(jié)果才會(huì)被保存。頂進(jìn)信息 距離 (12.5) ; 步驟 (5)保存施工階段分析結(jié)果 (開) ; 保存施工步驟分析結(jié)果 (開) 臨時(shí)支撐邊界組 邊界組 臨時(shí)激活組 圖36 輸入第一橋梁段的頂進(jìn)信息因?yàn)槭┕るA段CS2

39、CS14的橋梁段的長度均為25m，所以可以同時(shí)定義這些施工階段。最后一個(gè)橋梁段為橋梁段15，該橋梁段的前端最終應(yīng)被頂進(jìn)到橋臺(tái)支座位置。所以最后一個(gè)橋梁塊的實(shí)際頂進(jìn)長度應(yīng)為最后一個(gè)橋梁段長(12.5m)與制作場到橋臺(tái)的距離(215m+5m)之和(47.5m)。(參照圖36)CS16是張拉后期束的施工階段，其邊界條件與施工完橋梁段15時(shí)的邊界條件完全相同，只是激活了后期束荷載。所以只需保存分析結(jié)果不用輸入頂進(jìn)信息。另外將施工過程中激活的輔助墩和制作場的臨時(shí)邊界組做鈍化處理。CS17是給腹板束注漿的施工階段。頂進(jìn)信息 施工階段 CS2CS14 頂進(jìn)信息 距離 (25) ; 施工步驟 (10) 保存施

40、工階段分析結(jié)果 (開) ; 保存施工步驟分析結(jié)果 (開) 頂進(jìn)信息 施工階段 CS15 頂進(jìn)信息 距離 (47.5) ; 施工步驟 (19) 保存施工階段分析結(jié)果 (開) ; 保存施工步驟分析結(jié)果 (開) 頂進(jìn)信息 施工階段 CS16 保存施工階段分析結(jié)果 (開) ; 保存施工步驟分析結(jié)果 (開) 臨時(shí)支撐邊界組 邊界組 臨時(shí)鈍化組 頂進(jìn)信息 施工階段 CS17 保存施工階段分析結(jié)果 (開) ; 保存施工步驟分析結(jié)果 (開) 圖37 輸入各橋梁段頂進(jìn)信息 使用頂推法橋梁施工階段建模助手功能輸入完施工階段之后，可以選擇需要修改的施工階段。頂進(jìn)結(jié)束后，張拉后期束并加載二期恒載。為了反映施工階段CS

41、16邊界條件的變化，選擇相應(yīng)的施工階段修改邊界條件。 消隱 (關(guān))施工階段 CS16 (圖38的)模型 邊界條件 支承條件邊界組名稱 CS16-Org0 窗口選擇 (節(jié)點(diǎn): 75) 選項(xiàng) 添加 ; 支撐類型 Dx (開) 參照施工階段CS16修改施工階段CS17在節(jié)點(diǎn)75的邊界條件。 利用窗口縮放功能可以放大查看修改后的邊界條件。圖38 修改施工階段CS1的邊界條件 當(dāng)結(jié)束了建模(單元、邊界條件、荷載)和施工階段的定義之后，可以在施工階段工具條中選擇施工階段即時(shí)查看各施工階段的鋼束布置和邊界條件的變化。 消隱 (開) 顯示雜項(xiàng)表單 鋼束布置形狀 (開) 施工階段 CS1 (圖39的) 使用鍵盤

42、中的上下移動(dòng)鍵可以很方便地選擇各施工階段。圖39 查看施工階段CS1的單元和邊界條件輸入橫膈板以及二期恒載包含橫膈板的橋梁段被激活時(shí)，應(yīng)將橫膈板的重量按梁單元荷載輸入。在成橋階段(CS16)，二期恒載按梁單元荷載輸入。二期恒載沿橋梁全長布置線荷載3.15tonf/m。橫膈板自重本例題中假設(shè)支座位置橫膈板只是作為荷載作用在梁上，并不增大橋梁剛度。因此支座處主梁截面與一般截面相同，但需添加橫膈板自重。包含橫膈板的橋梁段被激活時(shí)，輸入如下梁單元荷載。 與鋼導(dǎo)梁連接位置 : 76.30 tonf 橋墩部分 : 51.61 tonf 因?yàn)榕c鋼導(dǎo)梁連接位置和橋梁終點(diǎn)部的橫膈板是同橋梁段一同制作一同頂進(jìn)的，

43、所以將其作用在施工階段CS1和CS15(只要不做鈍化處理，一直存在于其它施工階段)。其它橋墩位置上的橫膈板一般都是在成橋階段后臨格外制作安裝，所以加載在施工階段CS16。因?yàn)闄M膈板的縱向?qū)挾葹?m，在相應(yīng)的梁單元位置輸入2m長的荷載。橫膈板1橫膈板3橫膈板2橋臺(tái)-2橋墩13橋墩12橋墩11橋墩10橋墩9橋墩8橋墩7圖40 橫膈板荷載(荷載組)表3 橫膈板自重的輸入位置施工階段荷載的輸入位置 (m)(橋梁開始節(jié)點(diǎn)為基準(zhǔn))備 注荷載組CS10 2與鋼導(dǎo)梁連接部分橫膈板1CS1649 51橋墩部分橫膈板2CS1699 101橋墩部分橫膈板2CS16149 141橋墩部分橫膈板2CS16199 201

44、橋墩部分橫膈板2CS16249 251橋墩部分橫膈板2CS16299 301橋墩部分橫膈板2CS15348 350橋梁終點(diǎn)橋臺(tái)部分橫膈板3定義二期恒載組和橫膈板荷載組。因?yàn)樘砑咏M的作業(yè)只能在基本模式中進(jìn)行，所以在施工階段工具條中將施工階段轉(zhuǎn)換到基本模式狀態(tài)。在基本模式中包含了所有施工階段的邊界條件、荷載條件、單元的信息，在基本模式中不能運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析，但可以對(duì)所有施工階段的所有信息進(jìn)行編輯。 顯示雜項(xiàng)表單 鋼束布置形狀 (關(guān)) 施工階段 基本 C組 荷載組 新建.名稱 (橫膈板) ; 序列 (1to3) 名稱 (二期恒載) 圖41 生成荷載組在施工階段CS1和CS15激活新建的荷載組。荷載 施工階段分析數(shù)據(jù) 定義施工階段名稱 CS1 荷載表單組列表 橫膈板1 當(dāng)把激活時(shí)期選擇為第一天時(shí)，則從相應(yīng)施工階段的持續(xù)時(shí)間中的第一天開始加載該荷載群。激活 激活時(shí)期 第一 ; 組列表 名稱 CS15 荷載表單組列表 橫膈板3 激