預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋懸臂施工階段分析專題

1、midas Civil 2010梁橋?qū)ｎ}混凝土梁橋Integrated Solution System for Bridge and Civil Strucutres懸臂施工階段分析目錄1. 橋梁概況32. 結(jié)構(gòu)概況43. 結(jié)構(gòu)組、邊界組、荷載組的定義 94. 建立結(jié)構(gòu)模型 115. 邊界126. 荷載147. 鋼束168. 移動(dòng)荷載199. 定義施工階段2310.查看施工階段預(yù)拱度和0.5靜活載預(yù)拱度251、橋梁概要 本橋?yàn)?0+100+60三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁鐵路橋。主梁為單箱單室結(jié)構(gòu)，梁寬12.2m，橋梁采用掛籃懸臂灌注法施工。 通過(guò)本例題重點(diǎn)介紹midas Civil軟件的施工階段仿

2、真模擬、施工預(yù)拱度的確定等。1.1 橋梁概況 （一）恒載1、結(jié)構(gòu)自重：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)按 ，其余按鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范(TB 10002.1-2005)采用。2、二期恒載：包括鋼軌、扣件、枕木、道碴等線路設(shè)備重，以及防水層、人行道欄桿、人行道遮板、擋碴墻、電纜槽蓋板及豎墻等附屬設(shè)施重量。橋面二期恒載 。3、預(yù)應(yīng)力及其次內(nèi)力。4、混凝土收縮和徐變的影響：環(huán)境條件按野外一般條件計(jì)算，相對(duì)濕度取70。5、鋼束預(yù)應(yīng)力損失。（二）活載1、列車豎向靜活載：ZK活載，雙線按100計(jì)。（三）施工荷載掛籃重量（含模板）按最大懸臂梁段重量確定，采用56t/套。1.2 荷載1.3 施工方案 最長(zhǎng)節(jié)段長(zhǎng)為4m，節(jié)段重量

3、大。由于本橋?yàn)殚L(zhǎng)聯(lián)多跨結(jié)構(gòu)，根據(jù)主跨合攏順序，本橋先將2個(gè)邊跨合攏，然后合攏中跨，合攏段利用掛籃吊架施工。根據(jù)工期安排，全橋共投入2套（4只）掛籃，對(duì)稱施工。 主梁施工流程為：墩梁固結(jié)懸臂施工形成T構(gòu)雙邊跨滿堂施工雙邊跨合攏解除墩梁固結(jié)懸臂梁跨中合攏形成連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的過(guò)程。2、結(jié)構(gòu)概況2.1定義材料橋梁三維幾何模型圖 模型 材料和截面特性材料定義C26混凝土定義Strand1860鋼材2.2定義截面 模型 材料和截面特性截面設(shè)計(jì)截面定義跨中標(biāo)準(zhǔn)截面定義端支點(diǎn)截面定義中支點(diǎn)截面2.2定義截面 模型 材料和截面特性截面設(shè)計(jì)截面定義跨中橫隔板截面 模型 建模助手PSC橋跨度信息定義主梁跨度信息打開(kāi)“截

4、面信息OK。wzd”文件，生成主梁截面信息 模型 建模助手PSC橋截面和鋼筋截面2.3定義材料的時(shí)間依存特性并連接 模型 材料和截面特性時(shí)間依存材料時(shí)間依存材料(徐變/收縮)定義C26混凝土的時(shí)間依存材料（收縮徐變） 模型 材料和截面特性時(shí)間依存材料時(shí)間依存材料連接材料的依存特性與構(gòu)件的理論厚度有關(guān)系，而構(gòu)件的理論厚度又與構(gòu)件的截面有關(guān)系，不同截面的構(gòu)件理論厚度有可能不同。 模型 材料和截面特性時(shí)間依存材料修改單元的材料依存特性程序中提供公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ D62-2004)的收縮應(yīng)變和徐變系數(shù)的計(jì)算方法是按照公路規(guī)范附錄F中的公式計(jì)算的。設(shè)計(jì)鐵路橋梁時(shí)計(jì)算收縮和

5、徐變系數(shù)可參考公路橋梁的方法，因?yàn)楣芬?guī)范考慮的更詳細(xì)一些，例如考慮了相對(duì)濕度的影響。3、結(jié)構(gòu)組、邊界組、荷載組的定義定義結(jié)構(gòu)組 為了進(jìn)行施工階段分析，將在各施工階段(construction stage)所要激活或者鈍化的單元、邊界條件、荷載定義為組，并利用組來(lái)定義施工階段。定義邊界組定義荷載組4、建立結(jié)構(gòu)模型 樹(shù)形菜單 表格節(jié)點(diǎn)打開(kāi)“主梁節(jié)點(diǎn)和支座節(jié)點(diǎn)表格.xlsx”，將節(jié)點(diǎn)表格數(shù)據(jù)復(fù)制，然后黏貼到模型中的節(jié)點(diǎn)表格中，生成空間節(jié)點(diǎn)。連接主梁開(kāi)始節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)1）和結(jié)束節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)83），建立單元，并交叉分割，生成82個(gè)主梁?jiǎn)卧?，主梁?jiǎn)卧慕孛尜x予參見(jiàn)“2.2定義截面”。最后修改特殊位置的單元截面

6、：端支點(diǎn)位置單元1 、2 、81、 82賦予截面IV；跨中橫隔板位置單元41 、42賦予截面VII ；中支點(diǎn)位置單元22、23、60、61賦予截面V。 模型 單元建立5、邊界 樹(shù)形菜單 表格邊界條件一般支撐 因?yàn)橹髁航孛娴钠狞c(diǎn)選擇的是中上部，而支座位于主梁的底部，因此需要在主梁的底部建立支座節(jié)點(diǎn)，并在支座節(jié)點(diǎn)上定義約束條件，并將支座節(jié)點(diǎn)與主梁節(jié)點(diǎn)通過(guò)剛臂進(jìn)行剛性連接。 對(duì)于邊跨滿堂支架施工段，在施工過(guò)程中，梁底部有支架的臨時(shí)支撐作用，對(duì)支架采用只受壓彈性連接模擬，支架底部采用固結(jié)。因此需要定義滿堂施工梁段梁底節(jié)點(diǎn)，可以通過(guò)對(duì)主梁節(jié)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)制生成。 樹(shù)形菜單 表格邊界條件剛性連接 樹(shù)形菜單 表

7、格邊界條件彈性連接1、彈性連接雖然屬于邊界條件的一種，但它實(shí)際上是一種剛度單元，因此擁有單元局部坐標(biāo)系。在輸入彈性連接剛度時(shí)，務(wù)必要注意彈性連接的單元局部坐標(biāo)系（例如：彈性連接中2點(diǎn)連線的方向?yàn)閤軸方向，剛度方向就是SDx）。2、對(duì)于滿堂支撐（只受壓彈性連接）的模擬，要注意軸向剛度（SDx）的合理模擬，可以根據(jù)滿堂支撐的預(yù)壓得到近似的軸向剛度。3、用一般彈性連接模擬支座，對(duì)于各方向的剛度可以根據(jù)支座的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。4、切記隨意輸入用戶想當(dāng)然的無(wú)窮大剛度（例如SDx=1018kN/m）來(lái)模擬軸向剛度，過(guò)大的支座剛度如果處于分母位置時(shí)，程序由于精度的原因，有可能會(huì)視為“0”，這樣模型在計(jì)算過(guò)程

8、中很容易會(huì)發(fā)生奇異。6、荷載 荷載 靜力荷載工況 荷載 自重 荷載 梁?jiǎn)卧奢d打開(kāi)“梁?jiǎn)卧奢d表格.xlsl”文件，將荷載復(fù)制并黏貼到上面表格中?！笆┕るA段荷載”類型僅用于施工階段荷載分析，在POSTCS階段不能進(jìn)行分析。如果將在施工階段作用的荷載定義為其他荷載類型，則該荷載既在施工階段作用，也在成橋狀態(tài)作用。在施工階段作用的效應(yīng)累加在CS合計(jì)中，在成橋狀態(tài)作用的荷載效應(yīng)以“ST荷載工況名稱”的形式體現(xiàn)。因此為了避免相同的荷載重復(fù)作用，對(duì)于在施工階段作用的荷載，其荷載類型最好定義為施工階段荷載。注：荷載類型“施工荷載”和“恒荷載”一樣，都屬于既可以在施工階段作用也可以在POSTCS階段獨(dú)立作用

9、的荷載類型。 6、荷載 荷載 節(jié)點(diǎn)荷載打開(kāi)“節(jié)點(diǎn)荷載表格.xlsl”文件，將荷載復(fù)制并黏貼到上面表格中。7、鋼束 荷載 預(yù)應(yīng)力荷載鋼束特性值 荷載 預(yù)應(yīng)力荷載鋼束布置形狀打開(kāi)MCT命令窗口，打開(kāi)“鋼束布置形狀.mct”文件，點(diǎn)擊運(yùn)行，生成鋼束形狀。 工具 MCT命令窗口鋼束布置形狀鋼束布置形狀中坐標(biāo)軸與適用橋型的關(guān)系：直線法：適用于所有類型構(gòu)件的鋼束布置；曲線法：僅適用于圓曲線梁上的鋼束布置；單元法：僅適用于直梁、斜梁上的鋼束布置。嚴(yán)禁用于彎橋鋼束布置中。 荷載 預(yù)應(yīng)力荷載鋼束預(yù)應(yīng)力荷載打開(kāi)“鋼束預(yù)應(yīng)力荷載表格.xlsx”文件，將預(yù)應(yīng)力荷載數(shù)據(jù)復(fù)制黏貼到上面表格中，生成鋼束預(yù)應(yīng)力荷載。8、移動(dòng)

10、荷載 荷載 移動(dòng)荷載數(shù)據(jù)移動(dòng)荷載規(guī)范移動(dòng)荷載分析樹(shù)形菜單 對(duì)于中文版用戶，目前程序可以進(jìn)行中國(guó)規(guī)范下的公路、城市、鐵路、輕軌（地鐵）、人群移動(dòng)荷載分析，以及對(duì)局部構(gòu)件（如橫梁）進(jìn)行的橫向移動(dòng)荷載分析。 車道和車道面定義時(shí)單元或節(jié)點(diǎn)必須依次排列，否則會(huì)出現(xiàn)車輛對(duì)開(kāi)的情況導(dǎo)致移動(dòng)荷載分析出現(xiàn)錯(cuò)誤的結(jié)果。車道面定義時(shí)，板單元與XY平面的夾角不能大于15度，否則無(wú)法定義車道面。 當(dāng)橫向聯(lián)系梁較少，且車道距離選擇的縱梁較近時(shí)，可選擇“車道單元法”（首先加載在臨近縱梁上，再通過(guò)橫梁傳遞給其他的縱梁）；而橫向聯(lián)系梁較多時(shí)，選擇“橫向聯(lián)系梁”的方法會(huì)得到比較好的結(jié)果（首先加載在橫梁上再傳遞到周邊的縱梁上）。如

11、果車道中心線所在位置沒(méi)有橫向聯(lián)系梁，那么只能采用車道單元的方法定義車道，而不能采用橫向聯(lián)系梁法。 對(duì)于梁格結(jié)構(gòu)、板單元和實(shí)體單元有時(shí)也可采用虛擬車道梁的方式進(jìn)行移動(dòng)荷載分析，使用虛擬梁加載移動(dòng)荷載時(shí)，在車道中心線的位置建立虛擬梁，虛擬梁與主梁結(jié)構(gòu)通過(guò)共節(jié)點(diǎn)或與相鄰主梁節(jié)點(diǎn)建立剛臂的方式連接，虛擬梁的剛度不宜設(shè)置過(guò)大，以免影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度，但也不能設(shè)置過(guò)小，可取一般結(jié)構(gòu)剛度的千分之一或萬(wàn)分之一。 荷載 移動(dòng)荷載數(shù)據(jù)車道 車道和車道面定義時(shí)單元或節(jié)點(diǎn)必須依次排列，否則會(huì)出現(xiàn)車輛對(duì)開(kāi)的情況導(dǎo)致移動(dòng)荷載分析出現(xiàn)錯(cuò)誤的結(jié)果。車道面定義時(shí)，板單元與XY平面的夾角不能大于15度，否則無(wú)法定義車道面。 荷載

12、 移動(dòng)荷載數(shù)據(jù)車輛 荷載 移動(dòng)荷載數(shù)據(jù)移動(dòng)荷載工況 分析 移動(dòng)荷載分析控制數(shù)據(jù)影響線：公路常用影響線加載方式；而鐵路、輕軌、地鐵常用所有點(diǎn)加載方式，加載數(shù)量決定移動(dòng)荷載分析的精度。結(jié)果輸出內(nèi)容：僅輸出最大值和最小值，或輸出所有內(nèi)力結(jié)果；是否輸出應(yīng)力。計(jì)算選項(xiàng)：選擇輸出指定結(jié)構(gòu)組的分析結(jié)果，默認(rèn)輸出所有構(gòu)件的分析結(jié)果。在較大模型分析時(shí)，通過(guò)此功能可節(jié)省計(jì)算求解時(shí)間和所用空間。沖擊系數(shù)計(jì)算方法：可選基頻法和其他常用沖擊系數(shù)計(jì)算方法；本例題選基頻為15，是個(gè)假值，為了直接得出沖擊系數(shù)為1.45。9、定義施工階段 荷載 施工階段分析數(shù)據(jù)定義施工階段打開(kāi)MCT命令窗口，打開(kāi)“施工階段定義.mct”文件，

13、點(diǎn)擊運(yùn)行，生成施工階段信息。 工具 MCT命令窗口結(jié)構(gòu)材齡和施工持續(xù)時(shí)間的正確模擬是準(zhǔn)確考慮混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)間依存特性的前提。1、工程實(shí)例：3個(gè)施工階段分別激活（結(jié)構(gòu)1、結(jié)構(gòu)2、結(jié)構(gòu)3）3個(gè)結(jié)構(gòu)組，每個(gè)施工階段持續(xù)的時(shí)間為10天（包括混凝土結(jié)構(gòu)5天的養(yǎng)護(hù)材齡），總施工時(shí)間為30天。那么結(jié)構(gòu)1、結(jié)構(gòu)2和結(jié)構(gòu)3分別考慮了30天、20天和10天的時(shí)間依存特性。2、midas Civil模擬：施工階段1：結(jié)構(gòu)1材齡：5天持續(xù)時(shí)間=施工階段1（10天）-結(jié)構(gòu)1材齡（5天）+結(jié)構(gòu)2材齡（5天）=10天施工階段2：結(jié)構(gòu)2材齡：5天持續(xù)時(shí)間=施工階段2（10天）-結(jié)構(gòu)2材齡（5天）+結(jié)構(gòu)3材齡（5天）=10天施工階段3：結(jié)構(gòu)3材齡：5天持續(xù)時(shí)間=施工階段3（10天）-結(jié)構(gòu)3材齡（5天）=5天9、定義施工階段 分析 施工階段分析控制該功能的設(shè)置參考資料“Civil-FAQ偏重施工階段分析.doc