迈达斯预应力混凝土T梁分析与设计

一一一一、、、、工程概要工程概要工程概要工程概要本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软件的施工阶段分析功能、钢束预应力荷载的输入方法以及查看分析结果的方法、移动荷载的输入方法和查看分析结果的方法、PSC截面钢筋的输入方法、设计数据的输入方法和查看分析结果的方法等。图1.分析模型（a）标准视图（b）正面图桥梁概况及一般截面桥梁概况及一般截面桥梁概况及一般截面桥梁概况及一般截面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：mL0.602@30==图2.钢束布置图区分钢束坐标x（m）0122430364860钢束1z（m）10.11.71.2钢束2z（m）1.31.90.11表1.钢束布置表二二二二、、、、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与设计步骤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三三三三、、、、使用的材料及其容许应力使用的材料及其容许应力使用的材料及其容许应力使用的材料及其容许应力1.混凝土：采用JTG04（RC）规范的C50混凝土2.钢材:采用JTG04（S）规范，在数据库中选Strand1860荷载荷载荷载荷载1.恒荷载（自重）：在程序中按自重输入2.预应力：①钢束(Nmm×215.φ)，N为学号尾数（1~10）。.②截面面积：2140mmAu=，孔道直径：mm130.③钢筋松弛系数(开)，选择JTG04和0.3(低松弛).④超张拉(开).⑤预应力钢筋抗拉强度标准值(pkf)：2/1860mmN.⑥预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:0.25.⑦管道每米局部偏差对摩擦的影响系数：）（mme/10065.1−.⑧锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值:.⑨开始点:mm6.⑩结束点:mm6.⑪张拉力:抗拉强度标准值的75%徐变和收缩徐变和收缩徐变和收缩徐变和收缩1.条件：①水泥种类系数（scB）：5。5代表普通硅酸盐水泥。.②28天龄期混凝土立方体抗压强度标准值,即标号强度(cuf，f)：2/50000mkN.③长期荷载作用时混凝土的材龄：5=ot天.④混凝土与大气接触时的材龄：3=st天.⑤相对湿度：%70=RH.⑥大气或养护温度：.⑦构件理论厚度：程序计算.⑧适用规范：中国规范(JTGD62-2004)2.徐变系数：程序计算3.混凝土收缩变形率：程序计算移动荷载移动荷载移动荷载移动荷载1.适用规范：公路工程技术标准(JTGB01-2003)2.荷载种类：公路I级，车道荷载，即CH-CD四四四四、、、、模型情况模型情况模型情况模型情况1.单元划分：模型包括31个节点，30个单元，每个单元长1米。其中，将第1~18单元定义为结构组“Structure1”，即第一阶段施工的单元；第19~30单元为结构组“Structure2”，系第二阶段施工的单元。2.划分原因：为了进行施工阶段分析，将在各施工阶段（constructionstage）所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。为此，其划分原则及划分处如下：①想要获得结果的地方（关键截面）；②施工阶段的分界处（划分施工阶段的截面）；③有约束处；④截面有突变处；⑤有集中荷载处；⑥为了更好的作图效果的加密点3.施工阶段：.阶段①：浇筑18m梁段混凝土5天龄期时张拉预应力筋；阶段②：浇筑剩下的12m梁段混凝土5天龄期时张拉预应力筋；阶段③：施工桥面铺装，并考虑3650天收缩徐变。五五五五、、、、结果结果结果结果1.1.1.1.各施工阶段应力曲线各施工阶段应力曲线各施工阶段应力曲线各施工阶段应力曲线以中下缘为例（zy−+，）：①施工阶段1（CS1）图3.CS1应力曲线②施工阶段2（CS2）图4.CS2应力曲线③施工阶段3（CS3）图5.CS3应力曲线2.2.2.2.在整个施工阶段发生的最大在整个施工阶段发生的最大在整个施工阶段发生的最大在整个施工阶段发生的最大、、、、最小应力图最小应力图最小应力图最小应力图①（zy++，）处：图6.整个施工阶段（zy++，）处最大应力图图7.整个施工阶段（zy++，）处最小应力图②（zy−+，）处：图8.整个施工阶段（zy−+，）处最大应力图图9.整个施工阶段（zy−+，）处最小应力图3.3.3.3.各施工阶段由徐变和收缩引起的弯矩各施工阶段由徐变和收缩引起的弯矩各施工阶段由徐变和收缩引起的弯矩各施工阶段由徐变和收缩引起的弯矩①施工阶段3（CS3）由徐变引起的弯矩图（图10）及相应的结果表格（表2）图10.CS3徐变一次引起的弯矩图**MIDAS/CivilGirderMomentDiagramData**--------------------------------------------------CS3,CS:徐变一次/My**CS3/最后Dist(m)ForceValues------------------------------------------------0.0000.00000:-1.657632.0001170.25020:1170.250174.0002142.28332:2142.283276.0002916.60028:2916.600218.0003494.24554:3494.2454410.0003875.37500:3875.3747812.0004048.48540:4048.4852014.0003985.48301:3985.4831016.0003709.56684:3709.5669518.0003235.72416:3235.7242420.0002565.07325:2565.0732922.0001697.38149:1697.3815024.000631.08305:631.0830426.000-636.74265:-636.7427028.000-2110.43218:-2110.4320230.000-3797.15652:-3797.1562232.000-2370.12330:-2370.1232934.000-1148.84654:-1148.8464936.000-131.64556:39.3565538.0001153.46832:1153.4683340.0002065.77896:2065.7789342.0002779.77568:2779.7756144.0003297.24563:3297.2455246.0003618.29297:3618.2928048.0003732.58629:3732.5863050.0003618.89813:3618.8982952.0003293.63899:3293.6390954.0002769.05360:2769.0536756.0002045.60985:2045.6099158.0001122.79868:1122.7987160.000-0.85264:-0.85264---------------------------------------------Max:4048.48540at12.000Min:-3797.15652at30.000表2.CS3徐变一次引起的弯矩图对应表格②施工阶段3（CS3）由收缩引起的弯矩图（图11）及相应的结果表格（表3）图11.CS3收缩一次引起的弯矩图**MIDAS/CivilGirderMomentDiagramData**--------------------------------------------------CS3,CS:收缩一次/My**CS3/最后Dist(m)ForceValues------------------------------------------------0.0000.00000:0.000002.0000.00000:0.000004.0000.00000:0.000006.0000.00000:0.000008.0000.00000:0.0000010.0000.00000:0.0000012.0000.00000:0.0000014.0000.00000:0.0000016.0000.00000:0.0000018.0000.00000:0.0000020.0000.00000:0.0000022.0000.00000:0.0000024.0000.00000:0.0000026.0000.00000:0.0000028.0000.00000:0.0000030.0000.00000:0.0000032.0000.00000:0.0000034.0000.00000:0.0000036.0000.00000:0.0000038.0000.00000:0.0000040.0000.00000:0.0000042.0000.00000:0.0000044.0000.00000:0.0000046.0000.00000:0.0000048.0000.00000:0.0000050.0000.00000:0.0000052.0000.00000:0.0000054.0000.00000:0.0000056.0000.00000:0.0000058.0000.00000:0.0000060.0000.00000:0.00000---------------------------------------------Max:0.00000at0.000Min:0.00000at0.000表3.CS3收缩一次引起的弯矩图对应表格4.4.4.4.施工阶段主应力图施工阶段主应力图施工阶段主应力图施工阶段主应力图、、、、应力包络图及其相应结果表格应力包络图及其相应结果表格应力包络图及其相应结果表格应力包络图及其相应结果表格①施工阶段3（CS3）主应力图图12.CS3主应力图②施工阶段应力包络图（CBall：gLCB2）及其相应结果表格（见下页，表4）图13.施工阶段应力包络图5.5.5.5.施工阶段荷载和移动荷载叠加的应力图及其表格施工阶段荷载和移动荷载叠加的应力图及其表格施工阶段荷载和移动荷载叠加的应力图及其表格施工阶段荷载和移动荷载叠加的应力图及其表格图14.施工阶段荷载和移动荷载叠加的应力图**MIDAS/CivilGirderStressDiagramData**--------------------------------------------------Stress,CBall:gLCB2/Sbz(-)**PostCS/MaxDist(m)StressValues------------------------------------------------0.0000.00000:0.000002.0004315.55140:4315.551404.0007874.41176:7874.411766.00010684.87565:10684.875658.00012756.98232:12756.9823210.00014102.47095:14102.4709512.00014701.22256:14701.2225614.00014495.95892:14495.9589216.00013579.97517:13579.9751718.00012021.19314:12021.1931420.0009854.78432:9854.7843222.0007116.76693:7116.7669324.0003844.06065:3844.0606526.000345.4160