[資格考試]midas例題演示預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁

1、MIDAS/Civil培訓(xùn)交流預(yù)應(yīng)力混凝土梁的施工階段分析 概要： 本例題使用一個簡單的兩跨連續(xù)梁模型（圖1）來重點介紹MIDAS/Civil的施工階段分析功能、鋼束預(yù)應(yīng)力荷載的輸入方法以及查看分析結(jié)果的方法等。主要包括分析預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)時定義鋼束特性、鋼束形狀、輸入預(yù)應(yīng)力荷載、定義施工階段等的方法，以及在分析結(jié)果中查看徐變和收縮、鋼束預(yù)應(yīng)力等引起的結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和內(nèi)力變化特性的步驟和方法。 橋梁概況及一般截面 使用的材料及其容許應(yīng)力 荷載 預(yù)應(yīng)力混凝土梁的分析順序圖1. 分析模型 橋梁概況及一般截面分析模型為一個兩跨連續(xù)梁，其鋼束的布置如圖2所示，分為兩個階段來施工。橋梁形式：兩跨連續(xù)的預(yù)應(yīng)力

2、混凝土梁橋梁長度：L = 2x30 = 60.0 m圖2. 立面圖和剖面圖 使用的材料及其容許應(yīng)力 荷載 預(yù)應(yīng)力混凝土梁的分析步驟 設(shè)置操作環(huán)境 定義材料和截面建立結(jié)構(gòu)模型輸入荷載 恒荷載 鋼束特性和形狀 鋼束預(yù)應(yīng)力荷載定義施工階段輸入移動荷載數(shù)據(jù)運行結(jié)構(gòu)分析查看結(jié)果步驟 1. 設(shè)置操作環(huán)境 操作步驟文件 / 新項目文件 / 保存 ( 預(yù)應(yīng)力混凝土梁的施工階段分析 )工具 / 單位體系 長度 m ; 力tonf 1243步驟 2.1 定義材料操作步驟模型 / 材料和截面特性 / 材料添加類型混凝土 ; 規(guī)范GB-civil(RC)數(shù)據(jù)庫40 （與上部相同）名稱( 鋼束 ) ; 類型用戶定義 ;

3、 規(guī)范無分析數(shù)據(jù)彈性模量 (2.1e7) 1234步驟 2.2 定義截面操作步驟模型 /材料和截面特性 / 截面添加數(shù)據(jù)庫/用戶 截面號 ( 1 ) ; 名稱 (Beam) 截面類型實腹長方形截面用戶H ( 3 ) ; B ( 2 ) 偏心中-下部213456步驟 2.3 定義材料的時間依存性并連接 操作步驟模型 /材料和截面特性 / 時間依存性材料(徐變&收縮)名稱 (徐變/收縮) ; 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)CEB-FIP28天材齡抗壓強度 (4000)相對濕度 (40 99) (70) 構(gòu)件的理論厚度 (1.2) 混凝土種類 普通水泥 (N, R) 開始收縮時的混凝土材齡 (3) 1243567步驟 2

4、.3 定義材料的時間依存性并連接 操作步驟模型 / 材料和截面特性 / 時間依存性材料(抗壓強度)名稱 (抗壓強度) ; 類型設(shè)計規(guī)范 強度發(fā)展規(guī)范CEB-FIP混凝土28天抗壓強度 (S28) (4000) 混凝土類型(a) (N, R : 0.25) 1243步驟 2.3 定義材料的時間依存性并連接 操作步驟模型 / 材料和截面特性 / 時間依存材料連接時間依存材料類型徐變/收縮徐變/收縮強度進展抗壓強度選擇指定的材料材料 1:40 選擇的材料 13452步驟 3. 建立結(jié)構(gòu)模型 操作步驟模型節(jié)點 建立節(jié)點坐標(biāo) (0,0,0) 模型單元 擴展單元 全選擴展類型節(jié)點 線單元單元類型梁單元 ;

5、 材料1:40 ; 截面 1: Beam生成形式復(fù)制和移動 復(fù)制和移動等間距dx,dy,dz(2, 0, 0) 復(fù)制次數(shù)(30) 132456789步驟 3.1 定義結(jié)構(gòu)組 操作步驟模型組定義結(jié)構(gòu)租 定義結(jié)構(gòu)組名稱( S-G ) ; 后綴 ( 1to2 )定義結(jié)構(gòu)組名稱 ( All ) 單元號顯示 (on)窗口選擇 (單元 : 1 to 18)組結(jié)構(gòu)組S_G1 (拖&放)同上操作 窗口選擇 (單元 : 19 to 30)組結(jié)構(gòu)組S_G2 (拖 & 放) 全選組結(jié)構(gòu)組All (拖 &放) 為了進行施工階段分析，將在各施工階段(construction stage)所要激活和鈍化的單元和邊界條件定

6、義為組，并利用組來定義施工階段。Drag & Drop1342569步驟 3.2 新建邊界組 操作步驟模型組定義邊界組定義邊界組名稱 ( B-G ) ; 后綴( 1to2 ) 為了進行施工階段分析，將在各施工階段(construction stage)所要激活和鈍化的單元和邊界條件定義為組，并利用組來定義施工階段。12步驟 3.3 新建荷載組 操作步驟模形組定義荷載組定義荷載組名稱 ( Selfweight ) 同上操作定義荷載組名稱 ( Tendon ) ; 后綴 ( 1to2 ) 為了進行施工階段分析，將在各施工階段(construction stage)所要激活和鈍化的單元和邊界條件定義

7、為組，并利用組來定義施工階段。12步驟 3.4 輸入邊界條件 操作步驟單元號 (關(guān)) ; 節(jié)點號 (開)模型 /邊界條件 / 一般支撐單選(節(jié)點 : 1)邊界組名稱B-G1選擇添加支撐條件類型 Dy, Dz, Rx (開) 同上操作單選 (節(jié)點 : 16)邊界組名稱B-G1選擇添加支撐條件類型Dx, Dy, Dz, Rx (開) 單選 (節(jié)點 : 31)邊界組名稱B-G2選擇添加支撐條件類型 Dy, Dz, Rx (開) 12564步驟 4. 輸入荷載 操作步驟荷載/ 靜力荷載工況名稱 (恒荷載)類型 (施工階段荷載) 名稱 (預(yù)應(yīng)力 1)類型 (施工階段荷載) 名稱 (預(yù)應(yīng)力 2)類型 (施

8、工階段荷載) 本例題針對恒荷載和預(yù)應(yīng)力荷載進行施工階段分析。移動荷載分析則需另行輸入移動荷載數(shù)據(jù)。 123步驟 4.1 輸入恒荷載 操作步驟荷載 / 自重荷載工況名稱 恒荷載荷載組名稱 自重自重系數(shù) Z (-1)使用 自重 功能輸入恒荷載。1234步驟 4.2 輸入鋼束特性值操作步驟荷載/ 預(yù)應(yīng)力荷載 / 預(yù)應(yīng)力鋼束的特性值預(yù)應(yīng)力鋼束的名稱 ( 鋼束 ) ; 預(yù)應(yīng)力鋼束的類型內(nèi)部材料2: 鋼束 預(yù)應(yīng)力鋼束總面積 (0.0042997) 鋼鉸線公稱直徑15.2mm(0.6) 鋼鉸線股數(shù) ( 31 ) 鋼束孔道直徑 (0.133) ; 松弛系數(shù) (45)預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道摩擦系數(shù) (0.3) ; 孔

9、道每米局部偏差摩擦系數(shù) (0.0066)極限強度(190000) ; 屈服強度 (160000)張拉方法后張法 錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值開始點 (0.006) ; 結(jié)束點(0.006) 1211步驟 4.3 輸入鋼束形狀 操作步驟 荷載/ 預(yù)應(yīng)力荷載 / 預(yù)應(yīng)力鋼束形狀鋼束名稱 (Tendon 1) ; 鋼束特性值tendon窗口選擇 (單元 : 1 to 18)鋼束直線段開始點 (0) ; 結(jié)束點(0)布置形狀1x ( 0 ), y ( 0 ), z ( 1.5 ), 固定 (關(guān))2x ( 12 ), y ( 0 ), z ( 0.2 ),固定 (開), Ry ( 0 ), Rz ( 0 )3x

10、 ( 30 ), y ( 0 ), z ( 2.6 ),固定 (開) , Ry ( 0 ), Rz ( 0 )4x ( 36 ), y ( 0 ), z ( 1.8 ),固定 (關(guān))鋼束形狀直線鋼束布置插入點 ( 0, 0, 0)假想x軸方向X 首先輸入第一跨的鋼束形狀。1412步驟 4.4 輸入鋼束形狀 操作步驟荷載 / 預(yù)應(yīng)力荷載 / 預(yù)應(yīng)力鋼束形狀鋼束名稱 (tendon 2) ; 鋼束特性值tendon 窗口選擇 (單元 : 13 to 30)鋼束直線段開始點 (0) ; 結(jié)束點 (0)布置形狀1x ( 24 ), y ( 0 ), z ( 2 ), 固定 (關(guān))2x ( 30 ),

11、y ( 0 ), z ( 2.8 ),固定 (開), Ry ( 0 ), Rz ( 0 )3x ( 48 ), y ( 0 ), z ( 0.2 ),固定 (開) , Ry ( 0 ), Rz ( 0 )4x ( 60 ), y ( 0 ), z ( 1.5 ),固定 (關(guān))鋼束形狀直線鋼束布置插入點 ( 0, 0, 0)假想x軸方向X 首先輸入第二跨的鋼束形狀。1412下面按如下方法確認(rèn)所輸入的鋼束的形狀。 操作步驟單元號(關(guān)) 顯示綜合鋼束形狀 (開)名稱(開) ; 點 (開) 2步驟 4.5 輸入鋼束預(yù)應(yīng)力荷載 操作步驟荷載/ 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 1 ; 荷載

12、組名稱tendon 1鋼束 tendon 1 已選鋼束張拉力應(yīng)力 ; 先張拉開始點開始點 (133000 ) ; 結(jié)束點 (133000 ) 注漿 : 下 ( 1 )125643輸入tendon 1荷載步驟 4.6 輸入鋼束預(yù)應(yīng)力荷載 操作步驟荷載/ 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 2 ; 荷載組名稱tendon 2鋼束 tendon 2 已選鋼束張拉力應(yīng)力 ; 先張拉開始點開始點 (133000 ) ; 結(jié)束點 (133000 ) 注漿 : 下 ( 1 )125643輸入tendon 2荷載步驟 5 定義施工階段 操作步驟施工階段劃分各施工階段的結(jié)構(gòu)組、邊界組和荷載組 步驟

13、5.1 定義施工階段1(CS1) 操作步驟荷載 / 施工階段分析數(shù)據(jù) / 定義施工階段名稱 ( CS 1 ) ; 持續(xù)時間 ( 20 )保存結(jié)果施工階段(on) ; 施工步驟(on)添加子步驟自動生成步驟數(shù)(5)單元組列表S-G1激活材齡 ( 5 ) ; 邊界組列表 B-G1激活支撐條件/ 彈性支撐位置變形后 ; 荷載組列表 自重,tendon1激活激活時間開始 ; 12364578910步驟 5.2 定義施工階段2(CS2) 操作步驟荷載 / 施工階段分析數(shù)據(jù) / 定義施工階段名稱 ( CS 2 ) ; 持續(xù)時間 ( 20 )保存結(jié)果施工階段(on) ; 施工步驟(on)添加子步驟自動生成步

14、驟數(shù)(5)單元組列表S-G2激活材齡 ( 5 ) ; 邊界組列表 B-G2激活支撐條件/ 彈性支撐位置變形后 ; 荷載組列表 tendon2激活激活時間開始 ; 12345678910步驟 5.3 定義施工階段3(CS3) 操作步驟荷載 / 施工階段分析數(shù)據(jù) / 定義施工階段名稱 ( CS 3 ) ; 持續(xù)時間 ( 1000 )保存結(jié)果施工階段(on) ; 施工步驟(on)添加子步驟自動生成步驟數(shù)(15)1234步驟 5.4 施工階段分析控制 操作步驟分析 / 施工階段分析控制最終施工階段最后施工階段分析選項考慮時間依存效果 (開)時間依存效果徐變 和收縮 (開) ; 類型徐變和收縮徐變分析時

15、得收斂控制迭代次數(shù) ( 5 ) ; 收斂誤差 ( 0.01 )自動分割時間 (開) 鋼束預(yù)應(yīng)力損失 (徐變和漸變) (開)抗壓強度的變化 (開) 鋼束預(yù)應(yīng)力損失 (彈性收縮) (開) 完成建模和定義施工階段后，在施工階段分析選項中選擇是否考慮材料的時間依存特性和彈性收縮引起的鋼束應(yīng)力損失，并指定分析徐變時的收斂條件和迭代次數(shù)。123456798步驟 6 輸入移動荷載數(shù)據(jù) 操作步驟荷載 / 移動荷載分析數(shù)據(jù) /車道 車道名稱 ( Lane1 ) 車道荷載的分布車道單元車輛移動方向往返 偏心距離 ( 0 )橋梁跨度 ( 30 ) 選擇兩點 ( 1, 31 ) 1234576步驟 6.1 輸入車輛荷

16、載 操作步驟荷載 / 移動荷載分析數(shù)據(jù) / 車輛車輛 添加標(biāo)準(zhǔn)車輛 標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載 規(guī)范名稱 中國城市橋梁荷載(CJJ77-98)同上操作車輛荷載名稱 C-AL ; C-AD(20) 輸入數(shù)據(jù)庫中內(nèi)含的標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載C-AL和C-AD(20) 123步驟 6.2 輸入移動荷載工況 操作步驟荷載 /移動荷載數(shù)據(jù)分析/ 移動荷載工況荷載工況 ( Moving Load ) 子荷載工況車輛組VL: C-AL 可以加載的最少車道數(shù)( 0 )可以加載的最大車道數(shù) ( 1 )車道列表Lane1 選擇的車道列表 Lane1子荷載工況車輛組VL: C-AD(20) 可以加載的最少車道數(shù)( 0 )可以加載的最大車道

17、數(shù) ( 1 )車道列表Lane1 選擇的車道列表 Lane11234567891011步驟 7 運行結(jié)構(gòu)分析 操作步驟分析/ 運行分析建模、定義施工階段全部輸入結(jié)束后，運行結(jié)構(gòu)分析步驟 8 定義荷載組合 操作步驟階段PostCS結(jié)果 / 荷載組合激活 (開) ; 名稱 ( Com1 ) ; 類型相加荷載工況合計(CS) ; 系數(shù) ( 1.0 )荷載工況移動荷載(MV) ; 系數(shù) ( 1.0 )同上操作激活 (開) ; 名稱( Com2 ) ; 類型添加荷載工況自重(CS) ; 系數(shù) ( 1.3 )荷載工況鋼束二次應(yīng)力(CS) ; 系數(shù)( 1.0 )荷載工況徐變收縮二次應(yīng)力(CS) ; 系數(shù)(

18、1.3 )荷載工況移動荷載(MV) ; 系數(shù)( 2.15 ) 對于未定義成為施工階段荷載的其他荷載，將在最后施工階段進行結(jié)構(gòu)分析，并對其結(jié)果進行組合。在這里將與移動荷載的分析結(jié)果進行組合，查看其容許應(yīng)力(Com1)，而且會定義施工階段荷載的分項系數(shù)來查看其極限強度(Com2)。 2345步驟 9 查看分析結(jié)果 操作步驟階段CS1結(jié)果 / 橋梁內(nèi)力圖荷載工況/荷載組合CS: 合計(開) ; 步驟列表最后圖形類型應(yīng)力 ; x軸刻度距離橋梁單元組All組合組合(開) ; 3(+y, -z)容許應(yīng)力線畫容許應(yīng)力線 (開)抗拉 ( 320 ) 對于MIDAS/Civil 施工階段分析的結(jié)果，可查看到某一

19、施工階段為止所累積的全部構(gòu)件的應(yīng)力和位移，也可查看某一單元隨施工階段的應(yīng)力和位移的變化。 利用橋梁內(nèi)力圖 查看施工階段1(CS 1)中截面下緣的應(yīng)力。23467859步驟 9 查看分析結(jié)果 操作步驟階段 Min/Max結(jié)果 / 橋梁主梁內(nèi)力圖荷載工況/荷載組合CS最大: 合計 (開) 圖形類型應(yīng)力 ; X軸刻度距離橋梁單元組All組合組合(開) ; 3(+y, +z)容許應(yīng)力線畫容許應(yīng)力線 (關(guān)) 查看操作同上荷載工況/荷載組合CS最小: 合計 (開) 利用橋梁內(nèi)力圖 查看在各施工階段所發(fā)生的最大、最小應(yīng)力。 23467859步驟 9 查看分析結(jié)果 操作步驟階段CS3結(jié)果 / 橋梁主梁內(nèi)力圖荷載工況/荷載組合CS: 徐變一次 (開) 步驟列表最后圖形類型 彎矩 ; X軸刻度距離橋梁單元組All應(yīng)力-Sbz選項當(dāng)前施工階段-步驟 查看結(jié)果操作同上荷載工況/荷載組合CS: 徐變二次 (開)荷載工況/荷載組合CS: 收縮一次 (開)荷載工況/荷載組合CS: 收縮二次 (開)查看由徐變和收縮引起的彎矩。由徐變和收縮引起的彎矩按一次應(yīng)力和二次應(yīng)力分別輸出。 由于徐變系數(shù)和收縮促使結(jié)構(gòu)發(fā)