5505月13梁桥专题-预应力混凝土梁桥悬臂施工阶段分析专题

midasCivil2010梁桥专题—混凝土梁桥IntegratedSolutionSystemforBridgeandCivilStrucutres悬臂施工阶段分析目录1.桥梁概况··············································································32.结构概况··············································································43.结构组、边界组、荷载组的定义······································94.建立结构模型·····································································115.边界·····················································································126.荷载·····················································································147.钢束······················································································16·8.移动荷载··············································································199.定义施工阶段······································································2310.查看施工阶段预拱度和0.5静活载预拱度·························25midasCivil2010梁桥专题—预应力混凝土梁桥悬臂施工阶段分析悬臂施工3/261、桥梁概要本桥为60+100+60三跨预应力混凝土连续梁铁路桥。主梁为单箱单室结构，梁宽12.2m，桥梁采用挂篮悬臂灌注法施工。通过本例题重点介绍midasCivil软件的施工阶段仿真模拟、施工预拱度的确定等。1.1桥梁概况（一）恒载1、结构自重：钢筋混凝土结构按，其余按《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)采用。2、二期恒载：包括钢轨、扣件、枕木、道碴等线路设备重，以及防水层、人行道栏杆、人行道遮板、挡碴墙、电缆槽盖板及竖墙等附属设施重量。桥面二期恒载。3、预应力及其次内力。4、混凝土收缩和徐变的影响：环境条件按野外一般条件计算，相对湿度取70％。5、钢束预应力损失。（二）活载1、列车竖向静活载：ZK活载，双线按100％计。（三）施工荷载挂篮重量（含模板）按最大悬臂梁段重量确定，采用56t/套。1.2荷载1.3施工方案最长节段长为4m，节段重量大。由于本桥为长联多跨结构，根据主跨合拢顺序，本桥先将2个边跨合拢，然后合拢中跨，合拢段利用挂篮吊架施工。根据工期安排，全桥共投入2套（4只）挂篮，对称施工。主梁施工流程为：墩梁固结→悬臂施工→形成T构→双边跨满堂施工→双边跨合拢→解除墩梁固结→悬臂梁跨中合拢形成连续梁结构的过程。midasCivil2010梁桥专题—预应力混凝土梁桥悬臂施工阶段分析悬臂施工4/262、结构概况2.1定义材料桥梁三维几何模型图模型材料和截面特性材料定义C26混凝土定义Strand1860钢材midasCivil2010梁桥专题—预应力混凝土梁桥悬臂施工阶段分析悬臂施工5/262.2定义截面模型材料和截面特性截面设计截面定义跨中标准截面定义端支点截面定义中支点截面midasCivil2010梁桥专题—预应力混凝土梁桥悬臂施工阶段分析悬臂施工6/262.2定义截面模型材料和截面特性截面设计截面定义跨中横隔板截面模型建模助手PSC桥跨度信息定义主梁跨度信息打开“截面信息OK。wzd”文件，生成主梁截面信息模型建模助手PSC桥截面和钢筋截面midasCivil2010梁桥专题—预应力混凝土梁桥悬臂施工阶段分析悬臂施工7/262.3定义材料的时间依存特性并连接模型材料和截面特性时间依存材料时间依存材料(徐变/收缩)定义C26混凝土的时间依存材料（收缩徐变）模型材料和截面特性时间依存材料时间依存材料连接材料的材料依存特性与构件的理论厚度有关系。模型材料和截面特性时间依存材料修改单元的材料依存特性程序中提供公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJD62-2004)的收缩应变和徐变系数的计算方法是按照公路规范附录F中的公式计算的。设计铁路桥梁时计算收缩和徐变系数可参考公路桥梁的方法，，因为公路规范考虑的更详细一些，例如考虑了相对湿度的影。midasCivil2010梁桥专题—预应力混凝土梁桥悬臂施工阶段分析悬臂施工8/262.3定义材料的时间依存特性并连接模型材料和截面特性时间依存材料时间依存材料(徐变/收缩)定义C26混凝土的时间依存材料（收缩徐变）模型材料和截面特性时间依存材料时间依存材料连接材料的依存特性与构件的理论厚度有关系，而构件的理论厚度又与构件的截面有关系，不同截面的构件理论厚度有可能不同。模型材料和截面特性时间依存材料修改单元的材料依存特性程序中提供公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJD62-2004)的收缩应变和徐变系数的计算方法是按照公路规范附录F中的公式计算的。设计铁路桥梁时计算收缩和徐变系数可参考公路桥梁的方法，，因为公路规范考虑的更详细一些，例如考虑了相对湿度的影响。midasCivil2010梁桥专题—预应力混凝土梁桥悬臂施工阶段分析悬臂施工9/263、结构组、边界组、荷载组的定义定义结构组为了进行施工阶段分析，将在各施工阶段(constructionstage)所要激活或者钝化的单元、边界条件、荷载定义为组，并利用组来定义施工阶段。定义边界组midasCivil2010梁桥专题—预应力混凝土梁桥悬臂施工阶段分析悬臂施工10/26定义荷载组midasCivil2010梁桥专题—预应力混凝土梁桥悬臂施工阶段分析悬臂施工11/264、建立结构模型树形菜单表格节点打开“主梁节点和支座节点表格.xlsx”，将节点表格数据复制，然后黏贴到模型中的节点表格中，生成空间节点。连接主梁开始节点（节点1）和结束节点（节点83），建立单元，并交叉分割，生成82个主梁单元，主梁单元的截面赋予参见“2.2定义截面”。最后修改特殊位置的单元截面：端支点位置单元1、2、81、82赋予截面IV；跨中横隔板位置单元41、42赋予截面VII；中支点位置单元22、23、60、61赋予截面V。模型单元建立midasCivil2010梁桥专题—预应力混凝土梁桥悬臂施工阶段分析悬臂施工12/265、边界树形菜单表格边界条件一般支撑因为主梁截面的偏心点选择的是中上部，而支座位于主梁的底部，因此需要在主梁的底部建立支座节点，并在支座节点上定义约束条件，并将支座节点与主梁节点通过刚臂进行刚性连接。对于边跨满堂支架施工段，在施工过程中，梁底部有支架的临时支撑作用，对支架采用只受压弹性连接模拟，支架底部采用固结。因此需要定义满堂施工梁段梁底节点，可以通过对主梁节点进行复制生成。树形菜单表格边界条件刚性连接midasCivil2010梁桥专题—预应力混凝土梁桥悬臂施工阶段分析悬臂施工13/26树形菜单表格边界条件弹性连接1、弹性连接虽然属于边界条件的一种，但它实际上是一种刚度单元，因此拥有单元局部坐标系。在输入弹性连接刚度时，务必要注意弹性连接的单元局部坐标系（例如：弹性连接中2点连线的方向为x轴方向，刚度方向就是SDx）。2、对于满堂支撑（只受压弹性连接）的模拟，要注意轴向刚度（SDx）的合理模拟，可以根据满堂支撑的预压得到近似的轴向刚度。3、用一般弹性连接模拟支座，对于各方向的刚度可以根据支座的相关参数进行计算。4、切记随意输入用户想当然的无穷大刚度（例如SDx=10^18kN/m）来模拟轴向刚度，过大的支座刚度如果处于分母位置时，程序由于精度的原因，有可能会视为“0”，这样模型在计算过程中很容易会发生奇异。midasCivil2010梁桥专题—预应力混凝土梁桥悬臂施工阶段分析悬臂施工14/266、荷载荷载静力荷载工况荷载自重荷载梁单元荷载打开“梁单元荷载表格.xlsl”文件，将荷载复制并黏贴到上面表格中。“施工阶段荷载”类型仅用于施工阶段荷载分析，在POSTCS阶段不能进行分析。如果将在施工阶段作用的荷载定义为其他荷载类型，则该荷载既在施工阶段作用，也在成桥状态作用。在施工阶段作用的效应累加在CS合计中，在成桥状态作用的荷载效应以“ST荷载工况名称”的形式体现。因此为了避免相同的荷载重复作用，对于在施工阶段作用的荷载，其荷载类型最好定义为施工阶段荷载。注：荷载类型“施工荷载”和“恒荷载”一样，都属于既可以在施工阶段作用也可以在POSTCS阶段独立作用的荷载类型。midasCivil2010梁桥专题—预应力混凝土梁桥悬臂施工阶段分析悬臂施工15/266、荷载荷载节点荷载打开“节点荷载表格.xlsl”文件，将荷载复制并黏贴到上面表格中。midasCivil2010梁桥专题—预应力混凝土梁桥悬臂施工阶段分析悬臂施工16/267、钢束荷载预应力荷载钢束特性值midasCivil2010梁桥专题—预应力混凝土梁桥悬臂施工阶段分析悬臂施工17/26荷载预应力荷载钢束布置形状打开MCT命令窗口，打开“钢束布置形状.mct”文件，点击运行，生成钢束形状。工具MCT命令窗口钢束布置形状钢束布置形状中坐标轴与适用桥型的关系：直线法：适用于所有类型构件的钢束布置；曲线法：仅适用于圆曲线梁上的钢束布置；单元法：仅适用于直梁、斜梁上的钢束布置。严禁用于弯桥钢束布置中。midasCivil2010梁桥专题—预应力混凝土梁桥悬臂施工阶段分析悬臂施工18/26荷载预应力荷载钢束预应力荷载打开“钢束预应力荷载表格.xlsx”文件，将预应力荷载数据复制黏贴到上面表格中，生成钢束预应力荷载。midasCivil2010梁桥专题—预应力混凝土梁桥悬臂施工阶段分析悬臂施工19/268、移动荷载荷载移动荷载数据移动荷载规范移动荷载分析树形菜单对于中文版用户，目前程序可以进行中国规范下的公路、城市、铁路、轻轨（地铁）、人群移动荷载分析，以及对局部构件（如横梁）进行的横向移动荷载分析。车道和车道面定义时单元或节点必须依次排列，否则会出现车辆对开的情况导致移动荷载分析出现错误的结果。车道面定义时，板单元与XY平面的夹角不能大于15度，否则无法定义车道面。当横向联系梁较少，且车道距离选择的纵梁较近时，可选择“车道单元法”（首先加载在临近纵梁上，再通过横梁传递给其他的纵梁）；而横向联系梁较多时，选择“横向联系梁”的方法会得到比较好的结果（首先加载在横梁上再传递到周边的纵梁上）。如果车道中心线所在位置没有横向联系梁，那么只能采用车道单元的方法定义车道，而不能采用横向联系梁法。对于梁格结构、板单元和实体单元有时也可采用虚拟车道梁的方式进行移动荷载分析，使用虚拟梁加载移动荷载时，在车道中心线的位置建立虚拟梁，虚拟梁与主梁结构通过共节点或与相邻主梁节点建立刚臂的方式连接，虚拟梁的刚度不宜设置过大，以免影响整个结构的刚度，但也不能设置过小，可取一般结构刚度的千分之一或万分之一。midasCivil2010梁桥专题—预应力混凝土梁桥悬臂施工阶段分析悬臂施工20/26荷载移动荷载数据车道车道和车道面定义时单元或节点必须依次排列，否则会出现车辆对开的情况导致移动荷载分析