预应力混凝土T梁的分析与设计

北京迈达斯技术有限公司预应力混凝土连续T梁的分析与设计目录概要..........................................................................................................................................................2设置操作环境..........................................................................................................................................6定义材料和截面......................................................................................................................................7建立结构模型........................................................................................................................................11PSC截面钢筋输入................................................................................................................................17输入荷载................................................................................................................................................18定义施工阶段........................................................................................................................................26输入移动荷载数据................................................................................................................................31运行结构分析........................................................................................................................................35查看分析结果........................................................................................................................................36PSC设计................................................................................................................................................514-2概要本例题使用一个简单的预应力混凝土两跨连续梁模型（图1）来重点介绍MIDAS/Civil软件的PSC截面钢筋的输入方法、施工阶段分析功能、钢束预应力荷载的输入方法、移动荷载的输入方法和查看分析结果的方法、设计数据的输入方法和查看设计结果的方法等。图1.分析模型4-3桥梁概况及一般截面2分析模型为一个两跨连续梁，其钢束的布置如图2所示，分为两个阶段来施工。桥梁形式：两跨连续的预应力混凝土梁桥梁长度：L=30@2=60.0m区分钢束坐标x(m)0122430364860钢束1z(m)1.50.22.61.8钢束2z(m)2.02.80.21.5图2.立面图和剖面图注：图2中B表示设置的钢绞线的圆弧的切线点。4-4预应力混凝土梁的分析与设计步骤预应力混凝土梁的分析步骤如下。1.定义材料和截面2.建立结构模型3.输入PSC截面钢筋4.输入荷载恒荷载钢束特性和形状钢束预应力荷载5.定义施工阶段6.输入移动荷载数据定义车道定义车辆移动荷载工况7.运行结构分析8.查看分析结果9.PSC设计PSC设计参数确定运行设计查看设计结果4-5使用的材料及其容许应力混凝土采用JTG04（RC）规范的C50混凝土钢材采用JTG04（S）规范，在数据库中选Strand1860荷载恒荷载自重在程序中按自重输入预应力钢束(φ15.2mm×31)截面面积:Au=4340mm2孔道直径:130mm钢筋松弛系数(开),选择JTG04和0.3(低松弛)超张拉(开)预应力钢筋抗拉强度标准值(fpk):1860N/mm^2预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:0.25管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:1.5e-006(1/mm)锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值:开始点:6mm结束点:6mm张拉力:抗拉强度标准值的75%徐变和收缩条件水泥种类系数(Bsc):5(5代表普通硅酸盐水泥)28天龄期混凝土立方体抗压强度标准值,即标号强度(fcu,f):5000tonf/m^2长期荷载作用时混凝土的材龄:ot5天混凝土与大气接触时的材龄:st3天相对湿度:%70=RH大气或养护温度:C°20=T构件理论厚度:程序计算适用规范:中国规范(JTGD62-2004)徐变系数:程序计算混凝土收缩变形率:程序计算移动荷载适用规范：公路工程技术标准(JTGB01-2003)荷载种类：公路I级，车道荷载，即CH-CD4-6设置操作环境打开新文件(新项目)，以‘PSCBeam’为名保存(保存)。将单位体系设置为‘tonf’和‘m’。该单位体系可根据输入数据的种类任意转换。文件/新项目文件/保存(T-PSC-Beam)工具/单位体系长度m;力tonf图3.设置单位体系单位体系还可以通过点击画面下端状态条的单位选择键()来进行转换。4-7定义材料和截面下面定义PSCBeam所使用的混凝土和钢束的材料特性。模型/材料和截面特性/材料类型混凝土;规范JTG04（RC）数据库C50名称(Strand1860);类型钢材;规范JTG04（S）数据库Strand1860图4.定义材料对话框同时定义多种材料特性时，使用键可以连续输入。4-8定义截面PSCBeam的截面使用比较简单的T形截面来定义。模型/材料和截面特性/截面数据库/用户截面号(1);名称(T-BeamSection)截面类型PSC-工形截面名称:None对称:(开);剪切验算:(开);Z1自动:(开);Z2自动:(开)抗剪用最小腹板厚度:(开)t1:自动(开);t2:自动(开);t3:自动(开)抗扭用:(开)HL1:0.2;HL2:0.05;HL3:1.15;HL4:0.25;HL5:0.25BL1:0.11;BL2:0.75;BL4:0.35;考虑剪切变形(开)偏心中-下部图5.定义截面的对话框4-9定义材料时间依存特性并连接为了考虑徐变、收缩以及抗压强度的变化，下面定义材料的时间依存特性。材料的时间依存特性参照以下数据来输入。28天强度:fck=5000tonf/m2相对湿度:RH=70%理论厚度:1m(采用程序自动计算)拆模时间:3天模型/材料和截面特性/时间依存性材料(徐变和收缩)名称(ShrinkandCreep);设计标准China(JTGD62-2004)28天材龄抗压强度(5000)环境年平均相对湿度(40~99)(70)构件的理论厚度(1)水泥种类系数(Bsc):5开始收缩时的混凝土材龄(3)图6.定义材料的徐变和收缩特性截面形状比较复杂时，可使用模型材料和截面特性值修改单元材料时间依存特性的功能来输入h值。4-10参照图8将一般材料特性和时间依存材料特性相连接。即将时间依存材料特性赋予相应的材料。模型/材料和截面特性/时间依存材料连接时间依存材料类型徐变和收缩徐变和收缩选择指定的材料材料1:C50选择的材料图8.连接时间依存材料特性4-11建立结构模型利用建立节点和扩展单元的功能来建立单元。点格(关);捕捉点(关);捕捉轴线(关)正面;自动对齐模型节点建立节点坐标(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:C50;截面1:T-Beamsection生成形式复制和移动复制和移动等间距dx,dy,dz(2,0,0)复制次数(30)图7.建立几何模型4-12修改单元的理论厚度模型/材料和截面特性/修改单元的材料时间依存特性选项添加/替换单元依存材料特性构件的理论厚度自动计算(开)规范中国标准公式为：a(0)图8.修改单元理论厚度4-13定义结构组、边界条件组和荷载组为了进行施工阶段分析，将在各施工阶段(constructionstage)所要激活和钝化的单元和边界条件定义为组，并利用组来定义施工阶段。组结构租新建…定义结构组名称(Structure);后缀(1to2)定义结构组名称(All)单元号(on)窗口选择(单元:1to18)组结构组Structure1(拖&放)窗口选择(单元:19to30)组结构组Structure2(拖&放)全选组结构组All(拖&放)图10.定义结构组(StructureGroup)为了利用桥梁内力图功能查看分析结果而将其定义为组。Structure1Structure2Drag&Drop4-14新建边界组边界组名称的建立方法如下。组边界组新建…定义边界组名称(Boundary);后缀(1to2)------------------------------------------------------------图11.建立边界组(BoundaryGroup)4-15新建荷载组恒荷载组和预应力荷载组名称的新建方法如下。组荷载组新建…定义荷载组名称(Selfweight)定义荷载组名称(Prestress);后缀(1to2)图12.建立荷载组(LoadGroup)4-16输入边界条件边界条件的输入方法如下。单元号(关);节点号(开)模型/边界条件/一般支承单选(节点:1)边界组名称Boundary1选择添加支承条件类型Dy,Dz,Rx(开)单选(节点:16)边界组名称Boundary1选择添加支承条件类型Dx,Dy,Dz,Rx(开)单选(节点:31)边界组名称Boundary2选择添加支承条件类型Dy,Dz,Rx(开)图13.定义边界条件4-17PSC截面钢筋输入PSC截面钢筋输入方法如下模型材料和截面特性PSC截面钢筋…截面列表T－BeamSection纵向钢筋(i,j)两端钢筋信息相同(开)I端1直径(d16)数量(14)Ref.Y(中央)Y(0)Ref.Z(上部)Z(0.06)间距(0.10)2直径(d16)数量(6)Ref.Y(中央)Y(0)Ref.Z(下部)Z(0.06)间距(0.10)抗剪钢筋(i,j)两端钢筋信息相同(开)I端弯起钢筋(开)间距(1.5m)角度(45)Aw(0.000509m^2)抗扭钢筋(开)间距(0.2m)Awt(0.0002262m^2)Alt(0.