联合截面(标准)施工阶段分析

利用联合截面的桥梁的施工阶段分析目录概要错误!未定义书签。截面尺寸错误!未定义书签。使用材料错误!未定义书签。荷载错误!未定义书签。施工阶段的构成错误!未定义书签。设定建模环境、定义截面及材料7设定建模环境错误!未定义书签。定义材料错误!未定义书签。定义截面错误!未定义书签。定义时间依存材料特性错误!未定义书签。桥梁模型错误!未定义书签。定义组错误!未定义书签。建立桥梁模型错误!未定义书签。输入边界条件错误!未定义书签。输入支撑点错误!未定义书签。输入有效宽度错误!未定义书签。输入荷载错误!未定义书签。定义施工阶段错误!未定义书签。指定结构组错误!未定义书签。建立施工阶段错误!未定义书签。定义各个施工阶段的联合截面错误!未定义书签。运行分析错误!未定义书签。查看分析结果错误!未定义书签。查看内力错误!未定义书签。查看应力错误!未定义书签。합성단면을이용한교량의시공단계해석1概要两种以上材料组成的联合截面，要进行考虑联合效果后的结构分析。特别是包含混凝土的联合截面必需要考虑混凝土的收缩和徐变。本例题为混凝土桥面板和工字钢梁组成的联合截面桥梁，使用联合截面功能和施工阶段功能建立模型和查看结果。桥梁基本数据如下：桥梁类型:I-girder联合截面三跨连续桥梁(PSC桥面板)桥梁长度:L=45.0+55.0+45.0=145.0m桥梁宽度:B=12.14m斜交角度:90˚(直桥)图1.分析模型APPLICATIONTUTORIAL2在MIDAS/Civil为了进行联合截面施工阶段的的分析，提供了施工阶段联合界面功能。通过本例题学习包括施工阶段和联合截面同时存在的结构分析方法。联合截面桥梁的施工阶段分析步骤如下：1.定义材料及截面2.定义结构组、边界组、荷载组3.定义施工阶段4.各个施工阶段的边界组、荷载组的激活5.各个施工阶段的桥面板的激活6.查看各个施工阶段的结果합성단면을이용한교량의시공단계해석3截面尺寸图2.标准断面图在本例题为了建模方便，主梁或横梁都采用等截面。材料构件内容비고主梁SM520钢材横梁SM490钢材桥面板C400混凝土(강도발현함수에따른강성을사용함.)荷载联合前恒载-钢材自重:用程序的自重功能自动输入-桥面板自重:用梁单元荷载功能输入联合后恒载-用梁单元荷载功能输入[单位:mm]APPLICATIONTUTORIAL4施工阶段的构成定义荷载工况及荷载组图3.桥面板的浇筑顺序及范围在主梁的转弯点（距离内部支座0.2L的位置）即应力最小的位置做桥面板的新旧混凝土的连接点。荷载工况名称荷载组荷载类型备注DL(BC)1DL(BC)1自重主梁自重DL(BC)2DL(BC)2梁单元荷载0.8L1的桥面板自重DL(BC)3DL(BC)3梁单元荷载0.2L1+0.8L2的桥面板自重DL(BC)4DL(BC)4梁单元荷载0.2L2+L3的桥面板自重DL(AC)DL(AC)梁单元荷载2期荷载(桥面铺装,栏杆,防撞墙)定义边界组边界条件边界条件种类备注BGroup一般支撑支座E_Width1有效宽度系数对有效宽度和全宽的截面惯性矩之比，CS2区段(第一跨跨中)E_Width2有效宽度系数对有效宽度和全宽的截面惯性矩之比，CS3区段(第一个支座，第二跨跨中)E_Width3有效宽度系数对有效宽度和全宽的截面惯性矩之比，CS4区段(第二个支座，第三跨跨中)0.8L1=36m0.2L1+0.2L2=20m0.2L2+0.2L3=20mCS2CS3CS40.6L2=33m0.8L3=36mL2=55mL1=45mL3=45m145m합성단면을이용한교량의시공단계해석5施工阶段的构成施工阶段结构组边界组荷载组(激活)持续时间备注组步骤CS1SGroupBGroupDL(BC)1DL(BC)2第一步骤第一步骤5非联合截面CS2-E_Width1DL(BC)3第25天(用户步骤)30CS2阶段联合CS3-E_Width2DL(BC)4第25天(用户步骤)30CS3阶段联合CS4-E_Width3DL(AC)第一步骤10,000CS4阶段联合※SGroup为包含所有单元（主梁、横梁）的结构组。※因结构物的几何形状不随施工阶段变化，故只定义一个结构组。※随桥面板的浇筑顺序变化的截面联合/非联合情况，用施工阶段联合截面功能输入。※桥面板的拼装模板时间为25天，桥面板的初期强度龄期为5天，总施工时间为30天。※以梁单元荷载施加的桥面板的自重，在拼装模板结束的时间（第25天）激活。CS1建立全垮桥梁的钢梁和横梁施加主梁的自重，CS2区段（图4）桥面板的自重以梁单元荷载施加CS2CS2区段的截面联合输入CS2区段的有效宽度比CS3区段（图3）桥面板的自重以梁单元荷载施加CS3CS3区段的截面联合输入CS3区段的有效宽度比CS4区段(图3)桥面板的自重以梁单元荷载施加CS4CS4区段的截面联合CS4区段的有效宽度比2期荷载以梁单元荷载施加APPLICATIONTUTORIAL6图4.各个施工阶段的板自重及2期荷载施加CS1CS2CS3CS4SlabWeightAdditionalLoad합성단면을이용한교량의시공단계해석7设定建模环境及定义截面/材料为了建立桥梁模型，首先打开新项目(新项目)以‘I-GirderCompositeBridge’为名字保存(Save)文件。文件/新项目文件/保存(I-GirderCompositeBridge)设定建模环境单位体系设置为tonf(Force)，m(Length)。工具/单位体系长度m;力tonf图5.设定单位体系对话框APPLICATIONTUTORIAL8定义材料利用MIDAS/Civil程序内部材料数据库定义主梁和横梁及桥面板的材料。模型/材料和截面特性/材料类型钢材;规范KS-Civil(S)数据库SM520;数据库SM490类型混凝土;规范KS-Civil(RC)数据库C400图6.输入材料数据합성단면을이용한교량의시공단계해석9定义截面在主梁的情况为了考虑施工阶段，各个阶段定义不同名字的截面特性值。本例题主梁采用等截面，所以截面特性相同，只名称不同(Sect1,Sect2,Sect3,Sect4)。横梁使用用户的功能输入数据。图7.截面数据截面区段内容备注主梁H32008009002032/34联合截面横梁H8004002020/20用户类型截面模型/特性值/截面联合截面截面号(1);名称(Sect1);偏心中心-中心截面类型钢-工字型;板宽度(12.14);梁数量(2);CTC(6.15)钢筋混凝土板Bc(6.07);tc(0.25);Hh(0.028)梁Hw(3.2);tw(0.02);B1(0.8);tf1(0.032);B2(0.9);tf1(0.034)材料混凝土材料数据库KS-Civil(RC);名称C400钢材数据库KS-Civil(S);名称SM520Ds/Dc(0)[단위:mm]使用联合截面时，混凝土的自重是以梁单元荷载施加，所以为了在考虑材料自重时防止重复考虑混凝土的自重，所以输入为”0”。APPLICATIONTUTORIAL10截面号(2);名称(Sect2)截面号(3);名称(Sect3)图8.输入截面对话框数据库/用户表单截面号(4);名称(CBeam);偏心中心-中心截面形状工字型截面;用户H(0.84);B1(0.4);tw(0.02);tf1(0.02)합성단면을이용한교량의시공단계해석11时间依存材料特性为了考虑弹性模量变化及收缩、徐变对混凝土强度的影响，需要另外定义时间依存材料特性值。本例题时间依存材料特性值采用CEB-FIP标准中的规定。构件理论厚度(Notationalsizeofmember)计算时，桥面板的厚度假定为25cm。28天混凝土抗压强度:4000tonf/m2相对湿度:70%几何形状指数:2Ac/u=(212.140.25)/(12.14+0.25)/2=0.245水泥种类:普通水泥拆模时间:浇筑后3天(开始收缩时间)模型/特性值/时间依存材料(徐变和收缩)名称(Mat-1);设计标准CEB-FIP28天材龄抗压强度(4000)相对湿度(40~99)(70)构件理论厚度(0.245)水泥种类普通或早强水泥(N,R)混凝土开始收缩时间(3)图9.定义混凝土时间依存材料特性（收缩/徐变）点击可以查看定义的徐变和收缩图形。计算输入桥面板的构件理论厚度。APPLICATIONTUTORIAL12浇筑混凝土后，随时间的推移混凝土逐渐硬化，强度也逐渐在增加。本例题使用是CEP-FIP标准中定义的混凝土强度进展函数，输入的数据为定义徐变和收缩时使用的数据。模型/特性值/时间依存材料特性(Comp.Strength)名称(Mat-1);类型设计规范强度进展规范CEB-FIP混凝土28天抗压强度(S28)(4000)水泥种类(a)N,R:0.25;图10.定义强度进展函数합성단면을이용한교량의시공단계해석13在MIDAS/Civil中，时间依存材料特性与一般材料特性是分别定义的，最后要将两种材料特性连接起来。下边将桥面板构件的材料(C400)赋予时间依存材料特性。模型/特性值/时间依存材料特性连接时间依存材料类型徐变/收缩Mat-1抗压强度Mat-1选择分配的材料材料3:C400选择的材料;操作图11.连接一般材料特性和时间依存材料特性APPLICATIONTUTORIAL14建立桥梁模型将各个施工阶段的新添加的单元或、边界条件、荷载条件定义为组，通过激活和钝化相应的组建立施工阶段。在本例题学习使用联合截面功能定义施工阶段的方法。定义组参照下表，定义各个施工阶段必要的组（结构组、边界组、荷载组）。施工阶段结构组边界组荷载组(Activation)持续时间备注组步骤CS1SGroupBGroupDL(BC)1DL(BC)2第一步骤第一步骤5非联合截面CS2-E_Width1DL(BC)3第25天(用户步骤)30CS2区段联合CS3-E_Width2DL(BC)4第25天(用户步骤)30CS3区段联合CS4-E_Width3DL(AC)第一步骤10,000CS4区段联合组表单组结构组鼠标右键新建…名称(SGroup)组边界组鼠标右键新建…名称(BGroup)名称(E_Width);后缀(1to3)组荷载组鼠标右键新建…名称(DL(BC));后缀(1to4)名称(DL(AC));CCC합성단면을이용한교량의시공단계해석15图12.定义组APPLICATIONTUTORIAL16建立桥梁模型输入主梁数据参照下图输入主梁数据。图13.桥面板的浇筑顺序及范围横梁间距为5m，桥面板的浇筑阶段如图13，考虑主梁的有效宽度可按照下表输入。CS2范围:7@5+1=36m(采用截面:Sect1)CS3范围:4+3@5+1+3+6@5=53m(采用截面:Sect2)CS4范围:1+3@5+4+1+7@5=56m(采用截面:Sect3)0.8L1=36m0.2L1+0.2L2=20m0.2L2+0.2L3=20mCS2CS3CS40.6L2=33m0.8L3=36mL2=55mL1=45mL3=45m145m합성단면을이용한교량의시공단계해석17顶面,捕捉节点(开),捕捉单元(开),自动对齐(开)模型/节点/建立节点坐标(0,0,0)复制复制次数(1);距离(0,6.15,0)模型/单元/扩展单元全选扩展类型节点线单元单元属性单元类型梁单元材料1:SM520;截面1:Sect1生成类型移动复制和移动任意间距方向x;间距(7@5,1,4,3@5,1,4,5@5,4,1,3@5,4,1,7@5)图14.建立主梁APPLICATIONTUTORIAL18给CS3,CS4区段的主梁，使用拖放的功能赋予截面特性。工作表单窗口选择(单元:CS3区段的所有梁或17to40)特性值