MIDAS例题-使用一般功能做悬臂法桥梁施工阶段分析

使用一般功能做悬臂法桥梁施工阶段分析目录悬臂法的施工顺序和施工阶段分析1设定建模环境3定义截面及材料4结构建模9建立预应力箱型梁模型/10建立桥墩模型/15建立结构群/16定义边界群以及输入边界条件/20建立荷载群/23定义并建立施工阶段25定义施工阶段/25建立施工阶段/30输入荷载/33使用一般功能做悬臂法桥梁施工阶段分析1悬臂法的施工顺序和施工阶段分析本用户指南将使用“使用建模助手做悬臂法桥梁施工阶段分析”中的例题，学习掌握使用一般建模功能做施工阶段分析的步骤。悬臂法(FCM)的施工顺序一般如下：※本悬臂法桥梁例题为三跨连续梁使用了4台挂篮(F/T)，因此不必移动挂篮。悬臂法施工阶段分析应该正确反应上面的施工顺序。施工阶段分析中各施工阶段的定义，在MIDAS/CIVIL里是通过激活和钝化结构群、边界群以及荷载群来实现的。下面将MIDAS/CIVIL中悬臂法桥梁施工阶段分析的步骤整理如下。1.定义材料和截面2.建立结构模型3.定义并构建结构群4.定义并构建边界群5.定义荷载群6.输入荷载施工下部工程同时进行制作及拼装挂篮分阶段施工下部工程架设零号块的临设并设置临时固结措施拼装模板，布置钢筋和钢材(需七天)混凝土的浇筑及养护、张拉钢束(需五天)在零号块上布置挂篮移动挂篮到下一个桥梁段施工完第一中间跨，移动挂篮施工边跨(FSM工法)施工合龙段(KeySeg.)布置永久支座，张拉下部钢束施工桥面收尾高级应用例题27.布置预应力钢束8.张拉预应力钢束9.定义时间依存性材料特性值并连接10.运行11.确认分析结果在“使用建模助手做悬臂法桥梁施工阶段分析”里使用悬臂法桥梁建模助手完成了上述28步骤。在本使用指南中，我们将使用一般功能完成上述施工阶段分析的18步骤。步骤911的方法与“使用建模助手做悬臂法桥梁施工阶段分析”相同，在本使用指南章节中将不赘述。使用一般功能做悬臂法桥梁施工阶段分析3设定建模环境为了做悬臂法桥梁的施工阶段分析首先打开新项目(新项目)以‘FCM.mcb’名字保存(保存)文件。然后将单位体系设置为‘tonf’和‘m’。该单位体系可以根据输入的数据类型随时随意地更换。文件/新项目文件/保存(FCM)工具/单位体系长度m;力tonf图1设定单位体系单位体系也可以在程序窗口下端的状态条中的单位选择按钮()中选择修改。高级应用例题4定义截面及材料定义预应力箱型梁、桥墩、钢束的材料。模型/特性值/材料类型混凝土;规范KS-Civil(RC)数据库C400类型混凝土;规范KS-Civil(RC)数据库C270名称(钢束);类型由用户定义;规范None分析数据弹性模量(2.0e7)线膨胀系数(1.0e-5)图2定义材料特性对话框使用一般功能做悬臂法桥梁施工阶段分析5将桥墩截面定义为用户类型后定义预应力箱型梁截面。使用变截面群功能将变截面区段定义为群，用户输入两端部的截面后程序会自动生成内部截面。因此用户不需要按桥梁段输入预应力箱型桥梁截面，只需使用变截面群功能输入支座处和跨中截面，程序自动会计算出整个桥梁的截面变化。首先定义桥墩截面。模型/特性值/截面数据库/用户表单截面号(1);名称(桥墩)截面形状实心矩形;用户H(1.8),B(8.1)图3定义截面特性对话框高级应用例题6参照图4定义跨中预应力箱型梁截面。模型/特性值/截面箱型梁表单截面号(2);名称(跨中)截面类型单箱单室;查看选项截面大样变截面点开/关JO1(开)偏心中央-上部外轮廓表单HO1(0.25);HO2(0.35);HO3(2.1)BO1(2.8);BO1-1(1.05);BO3(3.55)内轮廓表单变截面点开/关JO1(开),JI1(开),JI5(开)HI1(0.275);HI2(0.325);HI3(1.59)HI4(0.25);HI5(0.26)BI1(3.1);BI1-1(1.35)BI3(3.1);BI3-1(1.85)查看选项实际截面图4定义跨中截面考虑桥梁截面为变截面，定义偏心为中央-顶可以正确反应预应力箱型桥梁截面的变化。在查看选项中选择实际截面可以观察实际输入的截面形状。1.8501.2504502502.1002503501.3501.7504501.7501.0501.0501.7502.8003.5502601.5902753253.100使用一般功能做悬臂法桥梁施工阶段分析7参照图5定义支座位置预应力箱型梁截面。模型/特性值/截面箱型梁表单截面号(3);名称(支座)截面类型单箱单室;查看截面大样变截面点开/关JO1(开)偏心中央-上部外轮廓表单HO1(0.25);HO2(0.35);HO3(6.4)BO1(2.8);BO1-1(1.05);BO3(3.55)内轮廓表单变截面点开/关JO1(开),JI1(开),JI5(开)HI1(0.275);HI2(0.325);HI3(5.3)HI4(0.25);HI5(0.85)BI1(3.1);BI1-1(1.35)BI3(3.1);BI3-1(1.85)图5定义支座处截面1.8501.2504502506.4002503501.3501.7504501.7501.0501.0501.7502.8003.5508505.3002753253.100高级应用例题8使用输入的截面号分别为2号和3号的预应力箱型梁截面生成变截面类型。模型/特性值/截面变截面表单截面号(4);名称(跨中-支座)截面类型PSC-1Cell;变截面点开/关JO1(开)截面-I(跨中)截面-j(支座)截面沿y轴的变化线性;截面沿z轴的变化线性偏心中央-上部截面号(5);名称(支座-跨中)截面类型PSC-1Cell;变截面点开/关JO1(开)截面-I(支座)截面-j(跨中)截面沿y轴的变化线性;截面沿z轴的变化线性偏心中央-上部图6变截面的构成为了使用变截面类型生成变截面群，应先定义变截面。因为制作曲线模板非常困难，所以在一个桥梁段内按直线变化考虑。在变截面表单中将截面变化定义为线性并将一个桥梁段看作一个梁单元。使用一般功能做悬臂法桥梁施工阶段分析9结构建模使用MIDAS/CIVIL的一般功能建立悬臂法桥梁模型。为了做施工阶段分析，在定义了施工阶段之后，MIDAS/CIVIL将在两个作业模式(基本阶段和施工阶段)内运作。在基本阶段模式中，用户可以输入所有结构模型数据、荷载条件以及边界条件，但不在此阶段做结构分析。施工阶段模式是能做结构分析的模式。在施工阶段模式中，除了各施工阶段的边界条件和荷载之外，用户不能编辑修改结构模型。施工阶段不是由个别的单元、边界条件或荷载组成的，而是将单元群、边界条件群以及荷载群经过激活和钝化处理后形成的。在施工阶段模式中可以编辑包含于处于激活状态的边界群、荷载群内的边界条件和荷载条件。悬臂法桥梁的施工阶段荷载(钢束的预应力、挂篮荷载、桥梁段自重等)条件非常复杂，所以一般在基本阶段模式中建立结构模型和边界条件，在施工阶段模式中输入各施工阶段的荷载。建模的步骤如下。1.建立预应力箱型梁模型2.建立桥墩模型3.定义时间依存性材料并与材料连接4.建立结构群5.建立边界群并输入边界条件6.建立荷载群高级应用例题10建立预应力箱型梁模型参照图7建立预应力箱型梁模型。将每个桥梁段看作一个梁单元，以零号块和桥墩的交点、桥墩和桥墩的中心距离为基准分割单元。满堂支架法区段应考虑下部钢束的锚固位置分割单元。图7桥梁段的划分121110987654321FSM구간P2FSM구간121110987654321P185.0003.00012@4.750=57.0002.0004@4.250=17.0002.00085.00012@4.750=57.0002.0004@4.250=17.0002.000131415161718192021222324P165.000130.0001.00012@4.750=57.000LC131415161718192021222324P265.0001.00012@4.750=57.000Segment14.0002.1004.0003.0002.100Segment2Segment2Segment12.1002.1003.0004.0004.0003.000KeySeg1주두부주두부주두부주두부KeySeg2KeySeg3合龙段1零号块零号块零号块合龙段2合龙段3桥梁段1桥梁段2桥梁段2桥梁段1FSM区段FSM区段零号块使用一般功能做悬臂法桥梁施工阶段分析11首先建立节点后使用扩展单元功能建立预应力箱型梁右班跨模型。正面,自动对齐(开),捕捉点栅格(关)捕捉轴网(关),捕捉节点(开),捕捉单元(开)模型/节点/建立节点坐标(x,y,z)(0,0,0)模型/单元/扩展单元全选扩展类型节点→线单元单元类型梁单元;材料1:C400截面2:跨中;生成类型移动和复制间距类型不等间距;轴x间距(2@1,4@4.25,2@1,12@4.75,4,2@0.9,2@1.2,2@0.9,4,12@4.75,1)图8生成右半跨梁单元高级应用例题12使用镜像功能将生成的右半跨梁单元对称复制。为了将对称复制的左侧的梁单元的坐标轴与右侧梁单元的坐标轴一致，选择反转单元坐标轴选项。模型/单元/镜像全选模型复制;对称平面y-z平面x轴位置:(150)反转单元坐标轴(开)图9对称复制梁单元(150)使用一般功能做悬臂法桥梁施工阶段分析13使用选择属性-单元功能和工作树形菜单功能修改变截面区段和零号块梁单元截面。考虑到合龙段的支模一般将与合龙段连接的桥梁段12设计为等截面，所以将桥梁段111和零号块端部单元的截面修改为变截面。由跨中向支座变化的截面修改为跨中-支座截面，由支座向跨中变化的截面修改为支座-跨中截面，零号块截面修改为支座截面。树形菜单工作表单选择属性-单元(10to21,69to80)工作特性值截面4:跨中-支座拖放选择属性-单元(28to39,51to62)工作特性值截面5:支座-跨中拖放选择属性-单元(22to27,63to68)工作特性值截面3:支座拖放图10修改截面DragDropEEEnnnttteeerrr键键键EEEnnnttteeerrr键键键EEEnnnttteeerrr键键键拖放高级应用例题14使用变截面群功能将变截面区段的梁单元指定为变截面群。模型/特性值/变截面群群名称(1stspan);单元列表(10to21)截面形状变化z-轴多项式(2.0)对称平面从i;距离(0)群名称(2ndspan1);单元列表(28to39)截面形状变化z-轴多项式(2.0)对称平面从j;距离(0)群名称(2ndspan2);单元列表(69to80)截面形状变化z-轴多项式(2.0)对称平面从i;距离(0)群名称(3rdspan);单元列表(51to62)截面形状变化z-轴多项式(2.0)对称平面从j;距离(0)标准,消隐(开)图11指定变截面群指定变截面群时，程序将根据两端部的截面自动计算出内部变截面的截面特性。因为截面高度以二次抛物线方程形状变化，所以选择多项式并输入2.0。在变截面群中，使用抛物线上的两点和对称平面的位置来决定二次抛物线方程。桥梁段12的j端是二次抛物线的对称面，所以选择变截面群的i端并且将距离输入为0(零)。使用一般功能做悬臂法桥梁施工阶段分析15建立桥墩模型复制预应力箱型梁的节点后使用扩展单元功能建立桥墩模型。将桥墩全长40m分割成6等分。消隐(开),正面模型/节点/移动和复制选择属性-节点(23,27,65,69)模型复制;间距类型等间距dx,dy,dz(0,0,-7);复制次数(1)模型/单元/扩展单元选择最近建立的单元扩展类型节点→线单元单元类型梁单元;材料2:C270截面1:桥墩;生成类型移动和复制复制间距等间距dx,dy,dz(0,0,-