桥梁软件应用实例—建模助手做悬臂法桥梁施工阶段分析

1、桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 Page 2桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 概要概要 预应力箱型梁桥预应力箱型梁桥(PSC BOX Bridge)的施工工法一般有顶推法的施工工法一般有顶推法(ILM)、悬、悬 臂法臂法(FCM)、移动支架法、移动支架法(MSS)等。等。 悬臂法是由桥墩向跨中方向架设悬臂构件的方法，该工法不用水上作业，悬臂法是由桥墩向跨中方向架设悬臂构件的方法，该工法不用水上作业， 也不需要架设大量的临设和脚手架，因此可以灵活使用桥下空间。另外，因也不需要架设大量的临设和脚手架，因此可以灵活使用桥下空间。另外，因 为不直接与桥下河流或道路

2、接触，因此被广泛使用于高桥墩、大跨度桥梁中。为不直接与桥下河流或道路接触，因此被广泛使用于高桥墩、大跨度桥梁中。 使用悬臂法使用悬臂法(FCM)施工的预应力箱型梁桥，因为各施工阶段的结构体系施工的预应力箱型梁桥，因为各施工阶段的结构体系 不同，所以只有对各施工阶段做结构分析才能最终确定截面大小。另外，为不同，所以只有对各施工阶段做结构分析才能最终确定截面大小。另外，为 了正确分析混凝土材料的时间依存特性和预应力钢束的预应力损失，需要前了正确分析混凝土材料的时间依存特性和预应力钢束的预应力损失，需要前 阶段累积的分析结果。阶段累积的分析结果。 本实例中我们主要学习使用悬臂法桥梁建模助手建立悬臂法

3、本实例中我们主要学习使用悬臂法桥梁建模助手建立悬臂法(FCM)各施各施 工阶段和施工阶段分析的步骤，以及确认各施工阶段应力、预应力损失和挠工阶段和施工阶段分析的步骤，以及确认各施工阶段应力、预应力损失和挠 度的方法。度的方法。 实例中的桥梁为按悬臂法施工的现浇桥梁。实例中的桥梁为按悬臂法施工的现浇桥梁。 Page 3桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 竣工后的桥梁模型竣工后的桥梁模型 Page 4桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 一、桥梁基本数据及一般截面一、桥梁基本数据及一般截面 桥桥 梁梁 类类 型型 : 三跨预应力箱型连续三跨预应力箱型连续 梁桥梁桥(F

4、CM) 桥桥 梁梁 长长 度度 : L = 85.0 + 130.0 + 85.0 = 300.0 m 桥桥 梁梁 宽宽 度度 : B = 12.7 m (2车道车道) 斜斜 交交 角角 度度 : 90(正桥正桥) 悬臂法悬臂法(FCM)的施工顺序如右侧流的施工顺序如右侧流 程图。程图。 实例中悬臂法桥梁为三跨连续梁使用 了4台挂篮(F/T)，因此不必移动挂篮。 Page 5桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 275 300.550 130.00085.00085.000275 2.700 40.0007.000 桥梁始桥梁始点点 桥梁终桥梁终点点 纵向剖面图纵向剖面图 OF

5、BOX L C 450 1.2501.8501.8501.250 450 7.100 250 250 250 325 275 5.680850 7.130 250 35080 1.840260 2.700 250 35080 1.0501.7504501.7501.3501.3501.7504501.7501.050 12.700 6002.0003.5005003.5002.000600 250 275 标准截面图标准截面图 Page 6桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 150.000 19.00012 4.750 = 57.000 567 89 1011 12 1.000

6、 6-19 P1 2.000 12 4.750 = 57.0007.0007.000 12111098 7654 321 1234 C L 6-19 6-19 FCM FCM FSM Key SegKey Seg 一端张拉 两端张拉 区段区段零号块区段 合龙段 合龙段 下部钢束 上部钢束 一端张拉 两端张拉 一端张拉 钢束布置简图钢束布置简图 Page 7桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 悬臂法施工阶段分析应该正确反应桥梁的施工顺序。悬臂法施工阶段分析应该正确反应桥梁的施工顺序。 施工阶段分析中各施工阶段的定义，在施工阶段分析中各施工阶段的定义，在MIDAS/CIVIL里是通

7、过激活里是通过激活 和钝化结构群、边界群以及荷载群来实现的。和钝化结构群、边界群以及荷载群来实现的。 下面将下面将MIDAS/CIVIL中悬臂法桥梁施工阶段分析的步骤整理如下：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、定义材料和截面 2、建立结构模型、建立结构模型 3、定义并构建结构群、定义并构建结构群 4、定义并构建边界群、定义并构建边界群 5、定义荷载群、定义荷载群 6、输入荷载、输入荷载 7、布置预应力钢束、布置预应力钢束 8、张拉预应力钢束、张拉预应力钢束 9、定义时间依存性材料特性值并连接、定义时间依存性材料特性值并连接 10、运行结构分析、运行结构分析 11、确

8、认分析结果、确认分析结果 2-8步骤，悬臂法建模助手可以自动生成步骤，悬臂法建模助手可以自动生成 Page 8桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 二、使用的材料及其容许应力二、使用的材料及其容许应力 2 ci ca cm/kgf5 .148=f55. 0=f 2 ci ta cm/kgf1 .13=f8 . 0=f 2 ckca cm/kgf0 .160f4 .0f 2 ckta cm/kgf0 .32=f6 . 1=f 容许应力容许应力施加预应力初期施加预应力初期预应力损失之后预应力损失之后 压缩压缩 张拉张拉 设计强度：设计强度： 初期抗压强度：初期抗压强度： 弹性模量：弹

9、性模量：Ec=3.07105kgf/cm2 容许应力：容许应力： 2 ck cm/kgf400=f 2 ci cm/kgf270=f 设计强度：设计强度： 弹性模量：弹性模量：Ec=2.35105kgf/cm2 2 kgf/cm270 ck f Page 9桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 2 py mm/kgf160=fstrand/tonf6 .22=Py 2 pu mm/kgf190=fstrand/tonf6 .26=Pu 2 cm7 .138 p A 26 kgf/cm100 . 2 p E mm6=s 抗拉强度：抗拉强度： 截面面积：截面面积： 弹性模量：弹性模量

10、： 张张 拉拉 力力： fpi=0.72fpu=137kgf/mm2 顶顶/ /底板束：钢束与孔道壁的摩擦系数底板束：钢束与孔道壁的摩擦系数 (0.2/0.3)(0.2/0.3)，孔道每米长度局部，孔道每米长度局部 偏差的摩擦系数偏差的摩擦系数 (0.001/0.0066)(0.001/0.0066) 钢锯变形及钢筋的内缩值：钢锯变形及钢筋的内缩值：0.006m0.006m 屈服强度：屈服强度： 锚固装置滑动：锚固装置滑动： 容许应力：容许应力： po f 2 py mm/kgf144=f9 . 0 2 pu mm/kgf133=f7 . 0 2 py mm/kgf128=f8 . 0 张拉时

11、的最大控制应力张拉初期( )应力损失后使用状态 Page 10桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 结构重力结构重力 自重自重：在程序中按自重输入在程序中按自重输入 二期恒载二期恒载 w=3.432tonf/m 三、荷载三、荷载 )( - 0)( kL X ePP 截面面积截面面积 : Ap = 1.387 19 = 26.353 cm2 孔道直径孔道直径 : 100/103 mm fpj = 0.72 fpu = 13680 kgf/cm2 Pi = Ap fpj = 360.5 tonf 摩擦损失摩擦损失 : 30. 0=006. 0k底板束底板束 : 20. 0001. 0

12、k顶板束顶板束 : Page 11桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 mm6=I c 锚固装置滑动引起的损失锚固装置滑动引起的损失 : : SPPE AfP混凝土弹性收缩引起的损失混凝土弹性收缩引起的损失 : : 损失量损失量 钢束的松弛（钢束的松弛（RelaxationRelaxation） 徐变和收缩引起的损失徐变和收缩引起的损失 水泥水泥 : : 普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥 长期荷载作用时混凝土的材龄长期荷载作用时混凝土的材龄 : : t0=5天天 混凝土与大气接触时的材龄：混凝土与大气接触时的材龄：ts=3天天 相对湿度：相对湿度：RH=70% 大气或养护温度：大气或

13、养护温度：T=20 适用规范适用规范 : 道桥设计标准道桥设计标准CEB-FIP 徐变系数徐变系数 : 程序计算程序计算 混凝土收缩变形率混凝土收缩变形率 : 程序计算程序计算 条件条件 Page 12桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 假设挂篮自重如下：假设挂篮自重如下： P=80.0tonf e=2.50m M=Pe=200.0tonf e P M 挂篮自重挂篮自重 Page 13桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 一、定义材料和截面一、定义材料和截面 定义材料和截面之前要先设置定义材料和截面之前要先设置 1、上部结构的材料特性、上部结构的材料特性 类型类型

14、 混凝土混凝土 规范规范 KS-Civil(RC) 数据库数据库 C400 2、下部结构的材料特性、下部结构的材料特性 类型类型 混凝土混凝土 规范规范 KS-Civil(RC) 数据库数据库 C270 3、预应力钢束的材料特性、预应力钢束的材料特性 名称名称 (钢束钢束) ; 类型类型 用户定义用户定义 ; 规范规范 None 分析数据分析数据 弹性模量弹性模量 (2.0e7) 线膨胀系数线膨胀系数 (1.0e-5) Page 14桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 1、预应力箱形截面、预应力箱形截面 预应力箱型截面的特性在预应力箱型截面的特性在悬臂法建模助手悬臂法建模助手中

15、定义，不必在此另外中定义，不必在此另外 定义。定义。 2、桥墩的截面特性、桥墩的截面特性 数据库数据库 / 用户表单用户表单 截面号截面号 (1) ; 名称名称 (桥墩桥墩) 截面形状截面形状 实心矩形实心矩形 ; 用户用户 H (1.8), B(8.1) Page 15桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 二、使用悬臂法建模助手建模二、使用悬臂法建模助手建模 悬臂法建模助手悬臂法建模助手由由、三个表单组成。三个表单组成。 1、输入模型数据、输入模型数据 在悬臂法建模助手的模型表单中，主要完成的工作：在悬臂法建模助手的模型表单中，主要完成的工作： （1）定义桥梁的材料、基本数据；

16、）定义桥梁的材料、基本数据； （2）桥梁段的划分）桥梁段的划分(参见参见word中图中图10)； （3）零号块的大小、桥墩类型和尺寸等；）零号块的大小、桥墩类型和尺寸等； （4）定义每个桥梁段的施工持续时间）定义每个桥梁段的施工持续时间(12天天)。 这里，将支膜和绑扎钢筋、布置钢束管道的时间定为这里，将支膜和绑扎钢筋、布置钢束管道的时间定为7 天，浇筑混凝土以及养护的时间定为天，浇筑混凝土以及养护的时间定为5天，因此将施工一个天，因此将施工一个 桥梁段的时间设定为桥梁段的时间设定为12天。天。 Page 16桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 悬臂法建模助手的模型表单悬臂法建

17、模助手的模型表单 选择选择半径半径开关开关 并输入半径，并输入半径， 即可建立曲线即可建立曲线 变截面悬臂法变截面悬臂法 桥梁模型。桥梁模型。 Page 17桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 悬臂法的施工工期与桥墩数量和投入的作业车辆悬臂法的施工工期与桥墩数量和投入的作业车辆( (挂篮等挂篮等) )有关。因有关。因 为各桥墩的悬臂部分并不是同时施工的，所以施工合龙段时合龙段两侧为各桥墩的悬臂部分并不是同时施工的，所以施工合龙段时合龙段两侧 悬臂桥梁段的混凝土材龄是不同的。由于两侧悬臂桥梁段混凝土材龄的悬臂桥梁段的混凝土材龄是不同的。由于两侧悬臂桥梁段混凝土材龄的 差异，引起同

18、一施工阶段内施工的悬臂桥梁段的徐变和干缩以及预应力差异，引起同一施工阶段内施工的悬臂桥梁段的徐变和干缩以及预应力 钢束的预应力损失量的差异。也就是说，施工合龙段时合龙段两侧的截钢束的预应力损失量的差异。也就是说，施工合龙段时合龙段两侧的截 面应力和位移是不同的，施工阶段分析时一定要考虑到这种情况。面应力和位移是不同的，施工阶段分析时一定要考虑到这种情况。 在在MIDAS/CIVILMIDAS/CIVIL中，通过中，通过施工阶段时间荷载施工阶段时间荷载功能决定单元的材料时间功能决定单元的材料时间 依存特性，合龙段两侧桥梁段的材龄差异，由施工完两桥墩的零号块之依存特性，合龙段两侧桥梁段的材龄差异，

19、由施工完两桥墩的零号块之 后，施工第一个桥梁段的时间差异来体现。后，施工第一个桥梁段的时间差异来体现。 在施工工序计划表的预定施工工序中以一行为在施工工序计划表的预定施工工序中以一行为1515天来表示施工桥梁天来表示施工桥梁 所需时间以及预定的工序。根据预定的工序，两桥墩第一个桥梁段的开所需时间以及预定的工序。根据预定的工序，两桥墩第一个桥梁段的开 始施工时间差为始施工时间差为6060天。天。 点击，点击， 输入两桥墩零号块的施工时间差。输入两桥墩零号块的施工时间差。 Page 18桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 混凝土是具有时间依存特性的材料，混凝土的强度、徐变和干缩系数

20、都随混凝土是具有时间依存特性的材料，混凝土的强度、徐变和干缩系数都随 时间而变化。混凝土的材龄越小，混凝土的时间依存特性值的变化越大。时间而变化。混凝土的材龄越小，混凝土的时间依存特性值的变化越大。 在施工阶段分析中，因为混凝土一般都处于早期材龄状态，为了正确地反在施工阶段分析中，因为混凝土一般都处于早期材龄状态，为了正确地反 映混凝土的材料时间依存特性，需要正确输入混凝土初始材龄的信息。初始材映混凝土的材料时间依存特性，需要正确输入混凝土初始材龄的信息。初始材 龄是指在混凝土养护期间拆模之后，开始施加持续荷载时的混凝土材龄。程序龄是指在混凝土养护期间拆模之后，开始施加持续荷载时的混凝土材龄。

21、程序 将利用输入的初始材龄计算混凝土的弹性系数、徐变系数、干缩系数。将利用输入的初始材龄计算混凝土的弹性系数、徐变系数、干缩系数。 主要构件的初始材龄从施工工序计划表中构件的施工持续时间里扣除支模主要构件的初始材龄从施工工序计划表中构件的施工持续时间里扣除支模 和绑扎钢筋所需时间而得。和绑扎钢筋所需时间而得。 FSM 区段区段 : 60 天天 合龙段合龙段(Key Seg.) : 10 天天 零号块零号块 : 15 天天 一般桥梁段一般桥梁段 : 5 天天 桥墩桥墩 : 100 天天 点击点击 ，输入各主要构件的初期材龄。，输入各主要构件的初期材龄。 Page 19桥梁软件应用实例建模助手做悬

22、臂法桥梁施工 阶段分析 2、输入预应力箱型截面数据、输入预应力箱型截面数据 为了能承受悬臂法施工时的弯矩和剪力，为了能承受悬臂法施工时的弯矩和剪力，FCM桥梁的截面一般设计成桥梁的截面一般设计成 支座截面高于跨中截面的变截面梁。支座截面高于跨中截面的变截面梁。 在悬臂法建模助手中，用户只需输入跨中截面和支座处截面，程序将在悬臂法建模助手中，用户只需输入跨中截面和支座处截面，程序将 自动生成截面高度按二次方程变化的曲线桥梁。自动生成截面高度按二次方程变化的曲线桥梁。 参照下页梁的截面图形输入截面尺寸。输入完截面尺寸以后在查看选参照下页梁的截面图形输入截面尺寸。输入完截面尺寸以后在查看选 项中选择

23、实际截面，可以观察到实际输入的截面形状。项中选择实际截面，可以观察到实际输入的截面形状。 挂篮的荷载应该输入包含模板的重量以及偏心距离，程序将自动转换挂篮的荷载应该输入包含模板的重量以及偏心距离，程序将自动转换 成垂直荷载和弯矩。成垂直荷载和弯矩。 如果选择考虑混凝土湿重的话，则在支模和绑扎钢筋之后如果选择考虑混凝土湿重的话，则在支模和绑扎钢筋之后 (默认为从默认为从 桥梁段的施工持续时间中扣除桥梁段的初期材龄时间桥梁段的施工持续时间中扣除桥梁段的初期材龄时间)，程序将自动施加，程序将自动施加 混凝土湿重。混凝土湿重。 在结构体系不变的情况下，如果已经施加挂篮荷载在结构体系不变的情况下，如果已

24、经施加挂篮荷载(包括模板重量包括模板重量)而而 由于不可知的原因没有立即施加混凝土湿重时，不需要另外建立施工阶段，由于不可知的原因没有立即施加混凝土湿重时，不需要另外建立施工阶段， 只需利用添加步骤功能输入一个步骤即可。只需利用添加步骤功能输入一个步骤即可。 挂篮荷载挂篮荷载 (包含模板荷载包含模板荷载) 考虑混凝土湿重考虑混凝土湿重 (开开) P ( 80 ) ; e ( 2.5 ) Page 20桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 OF BOX LC 4501.2501.8501.8501.250450 250 250 325 275 5.900850 250 350 2.

25、190260 250 350 1.0501.7504501.7501.3501.3501.7504501.7501.050 275 1.0501.7501.0501.750 可以确认截面形状可以确认截面形状 Page 21桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 3、预应力钢束的布置、预应力钢束的布置 在预应力钢束表单中输入钢束在横截面上的位置以及在各桥梁段锚固在预应力钢束表单中输入钢束在横截面上的位置以及在各桥梁段锚固 的钢束数量。输入了钢束在各横截面上的位置以及锚固数量后，程序将的钢束数量。输入了钢束在各横截面上的位置以及锚固数量后，程序将 自动生成预应力钢束的形状。自动生成预应

26、力钢束的形状。 预应力钢束在横截面方向上的布置在建模助手中只能按等间距布置，预应力钢束在横截面方向上的布置在建模助手中只能按等间距布置， 因为预应力钢束在横截面方向的间距对整个施工阶段分析的结果影响不因为预应力钢束在横截面方向的间距对整个施工阶段分析的结果影响不 大，所以当钢束在横截面方向上的布置不是等间距时，可以输入各钢束大，所以当钢束在横截面方向上的布置不是等间距时，可以输入各钢束 距离的平均值。距离的平均值。 边跨和中间跨预应力钢束的布置图见下面图边跨和中间跨预应力钢束的布置图见下面图16、17。 Page 22桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 预应力钢束和预应力预应力

27、钢束和预应力 (开开) 截面类型截面类型 单箱单室单箱单室 H1 ( 0.17 ) ; H2 ( 0.32 ) ; H3 ( 0.29 ) ; H4 ( 0.14 ) W1 ( 0.1 ) ; W2 ( 0.1 ) ; W3 ( 0.06 ) ; S ( 0.175 ) DX1 ( 0.1 ) ; DY1 ( 0.3 ) ; DX2 ( 0.1 ) DY2 ( 0.3 ) ; DX3 ( 0.3 ) ; DY3 ( 0.19 ) 相等相等 (开开) N1 ( 7 ) ; N2 ( 3 ) ; N3 ( 6 ) ; N4 ( 3 ) ; N5 ( 2 ) N6 ( 7 ) ; N7 ( 2 )

28、; N8 ( 5 ) Page 23桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 4 175=700450 5 175=8754506 175=1.050 60 100100 170 150 300 300 190 140 150 450 图图 16 边边 跨跨 预预 应应 力力 钢钢 束束 的的 布布 置置 图图 Page 24桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 6 175=1.050450 5 175=8754506 175=1.050 60 100100 170 150 300 300 190 140 150 450 图图 17 中中 间间 跨跨 预预 应应 力力

29、钢钢 束束 的的 布布 置置 图图 Page 25桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 4、输入预应力钢束的特性值和预应力钢束的张力、输入预应力钢束的特性值和预应力钢束的张力 因为顶板束和底板束的预应力损失量不同，所以应分别定义顶板因为顶板束和底板束的预应力损失量不同，所以应分别定义顶板 束和底板束。束和底板束。 钢束张力设定为极限强度的钢束张力设定为极限强度的72%。因为底板束的锚固位置有可能。因为底板束的锚固位置有可能 不在桥梁段的端部而在任意的位置，因此将底板束的锚固位置定义为不在桥梁段的端部而在任意的位置，因此将底板束的锚固位置定义为 与桥梁段的比例长度。与桥梁段的比例长

30、度。 Page 26桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 （顶板束（顶板束/底板束）底板束） 荷载荷载/ 预应力荷载预应力荷载 / 预应力钢束的特性值预应力钢束的特性值 预应力钢束总面积预应力钢束总面积 (0.0026353=138.710-419) 或输入或输入 钢铰线公称直径钢铰线公称直径15.2mm(0.6)，钢铰线股数，钢铰线股数 ( 19 ) 钢束孔道直径钢束孔道直径 (0.103) ; 松弛系数松弛系数 (45) 预应力钢筋与孔道摩擦系数预应力钢筋与孔道摩擦系数 (0.2/0.3) ; 孔道每米局部偏差摩擦系数孔道每米局部偏差摩擦系数 (0.001/0.0066) 极

31、限强度极限强度(190000) ; 屈服强度屈服强度 (160000) 张拉方法张拉方法后张法后张法 锚具变性和钢筋内缩值锚具变性和钢筋内缩值开始点开始点 (0.006) ; 结束点结束点(0.006) 当钢束施加张拉力，当钢束施加张拉力， 维持其一定的应变维持其一定的应变 时，作用到钢束上时，作用到钢束上 的张拉应力随时间的张拉应力随时间 的推移逐渐减小，的推移逐渐减小， 这个现象称之为这个现象称之为 (Relaxation)。 MIDAS/Civil采用采用 Magura公式来考虑公式来考虑 钢束的松弛。松弛钢束的松弛。松弛 系数为该式中与钢系数为该式中与钢 材有关的常数，一材有关的常数，

32、一 般钢材取值为般钢材取值为10， 低松弛钢材取值低松弛钢材取值45。 顶板束顶板束 顶板束顶板束 ; 底板束底板束 底板束底板束 张拉应力张拉应力 顶板束顶板束( 0.72 ) ( Su ) ; 底板束底板束( 0.72 ) ( Su ) 锚具位置锚具位置 ( 1 ) 顶板束孔道注浆顶板束孔道注浆 每每 ( 1 ) 个施工阶段个施工阶段 Page 27桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 因为弯矩随悬臂长度增加而增大，所以所需钢束数量也将增多，从而因为弯矩随悬臂长度增加而增大，所以所需钢束数量也将增多，从而 也会产生一个桥梁段内锚固两个钢束的情况。也会产生一个桥梁段内锚固两个钢

33、束的情况。 参照下面图参照下面图20输入锚固在各输入锚固在各 桥梁段的钢束数量。桥梁段的钢束数量。 钢束锚固数量钢束锚固数量 相同相同 (开开) 桥梁段桥梁段 P.T, Seg6, Seg7, Seg8, Seg9, Seg10 锚固数量锚固数量 ( 2 ) 相同相同 (开开) ; 桥梁段桥梁段 Seg1, Seg2, Seg3, Seg4, Seg12 锚固数量锚固数量 ( 0 ) 相同相同 (开开) ; 桥梁段桥梁段 Seg1, Seg2, Seg3, Seg4, Seg12 锚固数量锚固数量 ( 0 ) 桥梁段桥梁段 Seg5, Seg11 锚固数量锚固数量 ( 2 ) Page 28桥

34、梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 Page 29桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 图图20 预应力钢束布置图预应力钢束布置图(纵向纵向) Page 30桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 输入完所有数据之后按输入完所有数据之后按键结束悬臂法桥梁建模助手并确认建立的模型。键结束悬臂法桥梁建模助手并确认建立的模型。 在悬臂法桥梁建模助手中自动将各边界条件定义成如下在悬臂法桥梁建模助手中自动将各边界条件定义成如下: 桥梁两端为可移动铰支座，桥梁两端为可移动铰支座， 桥墩底部为固定支座，桥墩底部为固定支座， 桥墩和预应力箱型梁用具有强大刚度的弹性单元连

35、接。桥墩和预应力箱型梁用具有强大刚度的弹性单元连接。 Page 31桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 三、编辑和添加数据三、编辑和添加数据 1、查看施工阶段、查看施工阶段 在定义了施工阶段之后，在定义了施工阶段之后，MIDAS/CIVIL将在两个作业模式将在两个作业模式(基本阶段和基本阶段和 施工阶段施工阶段)内工作。内工作。 基本阶段模式：用户可以输入所有结构模型数据、荷载条件以及边界基本阶段模式：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。条件，但不在此阶段做结构分析。 施工阶段模式：是指能做结构分析的模式。在施工阶段模式中，除了施工阶段

36、模式：是指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。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、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。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。 在施工阶段模式中不能修改或删除节点和单

37、元。除了处于激活状态的边界在施工阶段模式中不能修改或删除节点和单元。除了处于激活状态的边界 条件和荷载条件以外，其它数据的修改和删除只能在基本阶段模式中进行。条件和荷载条件以外，其它数据的修改和删除只能在基本阶段模式中进行。 Page 32桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 在施工阶段工具条中选择各施工阶段确认各施工阶段的荷载。在施工阶段工具条中选择各施工阶段确认各施工阶段的荷载。 Page 33桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 2、修改施工阶段、修改施工阶段 在悬臂法桥梁建模助手中，我们曾将桥梁段的施工持续时间统一设在悬臂法桥梁建模助手中，我们曾将桥梁段的施

38、工持续时间统一设 定为定为12天。在图天。在图11的预定工程表中预定合龙段的施工持续时间为的预定工程表中预定合龙段的施工持续时间为30天。天。 因此桥梁段因此桥梁段12被激活后施工合龙段的准备时间为被激活后施工合龙段的准备时间为3010(合龙段的初期合龙段的初期 材龄材龄)=20天。天。 在桥梁段在桥梁段12处于激活状态的施工阶段处于激活状态的施工阶段(CS13)的施工阶段持续时间修的施工阶段持续时间修 改为改为30天，将合龙段混凝土湿重天，将合龙段混凝土湿重(KeyWetConc1，3)加载时间利用添加加载时间利用添加 步骤功能设定为阶段内的一个步骤并设定加载时间为第步骤功能设定为阶段内的一

39、个步骤并设定加载时间为第20天。天。 使用与施工阶段使用与施工阶段13相同的方法修改施工阶段相同的方法修改施工阶段15。根据施工工序计划。根据施工工序计划 表合龙段表合龙段2的施工持续时间为的施工持续时间为30天，所以将施工阶段天，所以将施工阶段15的施工阶段持续的施工阶段持续 时间修改为时间修改为30天。将合龙段混凝土湿重天。将合龙段混凝土湿重(KeyWetConc2)加载时间利用加载时间利用 添加步骤功能设定为阶段内的一个步骤并设定加载时间为第添加步骤功能设定为阶段内的一个步骤并设定加载时间为第20天。天。 Page 34桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 3、施加设计恒载

40、、施加设计恒载 当所有的合龙段的连接当所有的合龙段的连接(钢束连接钢束连接)最终完成之后，加载桥面铺装、最终完成之后，加载桥面铺装、 栏杆、护墙等二次设计恒载。将二次设计恒载加载至栏杆、护墙等二次设计恒载。将二次设计恒载加载至10000天，在考天，在考 虑了徐变和干缩的影响后生成预拱度控制图。虑了徐变和干缩的影响后生成预拱度控制图。 将二期恒载加载到施工阶段将二期恒载加载到施工阶段CS16，并把，并把CS16的施工持续时间设置的施工持续时间设置 为为10000天。天。 为了加载二期恒载，要先定义荷载条件并生成荷载群。为了加载二期恒载，要先定义荷载条件并生成荷载群。 （1）定义静力荷载工况；二期

41、恒载（施工阶段荷载）定义静力荷载工况；二期恒载（施工阶段荷载） （2）建立荷载群；二期恒载）建立荷载群；二期恒载 将二期恒载施加给预应力箱型粱。将二期恒载施加给预应力箱型粱。 二期恒载的大小为二期恒载的大小为3.432tonf/m，加载方向为，加载方向为Z方向。方向。 在施工阶段在施工阶段16里将荷载群里将荷载群2nd激活，并将施工阶段激活，并将施工阶段16的施工持续时的施工持续时 间设定为间设定为10000天。天。 Page 35桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 四、时间依存性材料特性的定义和连接四、时间依存性材料特性的定义和连接 建立了上部和下部混凝土结构的模型之后，我们

42、将定义各截面的混建立了上部和下部混凝土结构的模型之后，我们将定义各截面的混 凝土材料时间依存特性：凝土材料时间依存特性： 1、强度发展曲线、强度发展曲线 2、徐变系数、徐变系数 3、干缩系数、干缩系数 是构件形状指数是构件形状指数(Notational Size of Member) 的函数，所以需要定义了变截面尺寸之后再的函数，所以需要定义了变截面尺寸之后再 输入混凝土的时间依存性材料特性。输入混凝土的时间依存性材料特性。 根据道桥设计规范和根据道桥设计规范和CEB-FIP的规定，当构件的尺寸不同时混凝土的的规定，当构件的尺寸不同时混凝土的 徐变系数和干缩系数将不同。因此为了在分析时能正确考

43、虑材料的时间依徐变系数和干缩系数将不同。因此为了在分析时能正确考虑材料的时间依 存特性，必须分别计算各构件的材料时间特性，也就是说必须定义相当于存特性，必须分别计算各构件的材料时间特性，也就是说必须定义相当于 不同截面单元总数的材料并赋予材料不同的时间依存特性值。不同截面单元总数的材料并赋予材料不同的时间依存特性值。 MIDAS/CIVIL根据各单元的材龄自动计算材料的时间特性。使用修根据各单元的材龄自动计算材料的时间特性。使用修 改单元依存材料特性值功能可以生成符合改单元依存材料特性值功能可以生成符合CEB-FIP规定的材料时间依存特规定的材料时间依存特 性以及与此相对应的材料，并能自动赋予

44、各相关单元以该材料特性值。性以及与此相对应的材料，并能自动赋予各相关单元以该材料特性值。 Page 36桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 使用使用修改单元依存材料特性值修改单元依存材料特性值功能生成变截面单元的徐变系数和干缩系功能生成变截面单元的徐变系数和干缩系 数的步骤如下。数的步骤如下。 1. 定义定义CEB-FIP规定的徐变和干缩材料特性规定的徐变和干缩材料特性 2. 将时间依存性材料特性与实际定义的材料连接将时间依存性材料特性与实际定义的材料连接 3. 使用修改单元依存材料特性值功能，将与构件尺寸有关的系数使用修改单元依存材料特性值功能，将与构件尺寸有关的系数(构件构

45、件 几何形状指数几何形状指数)赋予各单元赋予各单元 实行上述步骤的话，在施工阶段分析中凡是由修改单元依存材料特性实行上述步骤的话，在施工阶段分析中凡是由修改单元依存材料特性 值功能修改的单元的构件几何形状指数均按步骤值功能修改的单元的构件几何形状指数均按步骤3的结果计算的结果计算(步骤步骤1中定义中定义 的构件几何形状指数将被替代的构件几何形状指数将被替代)徐变和干缩。徐变和干缩。 28天强度天强度 : fck = 400 kgf/cm2 (预应力箱型梁预应力箱型梁), 270 kgf/cm2 (桥墩桥墩) 相对湿度相对湿度 : RH = 70 % 几何形状指数几何形状指数 : 输入任意值输入

46、任意值 混凝土种类混凝土种类 : 一般混凝土一般混凝土 (N.R) 拆模时间拆模时间 : 3天天 1、参照下面数据输入时间依存材料特性值：、参照下面数据输入时间依存材料特性值： Page 37桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 模型模型 / / 特性值特性值 / / 名称名称 (C400) ; 设计标准设计标准 CEB-FIP 混凝土混凝土28天抗压强度天抗压强度 (4000) 相对湿度相对湿度 (40 99) (70) 构件几何形状指数构件几何形状指数 (1) 混凝土种类混凝土种类 普通或速凝混凝土普通或速凝混凝土 (N, R) 拆模时间拆模时间(开始发生干缩时的混凝土材龄开

47、始发生干缩时的混凝土材龄) (3) 名称名称 (C270) ; 设计标准设计标准 CEB-FIP 混凝土混凝土28天抗压强度天抗压强度 (2700) 相对湿度相对湿度 (40 99) (70) 构件几何形状指数构件几何形状指数 (1) 混凝土种类混凝土种类 普通或速凝混凝土普通或速凝混凝土 (N, R) 拆模时间拆模时间(开始发生干缩时的混凝土材龄开始发生干缩时的混凝土材龄) (3) Page 38桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 模型模型 / / 特性值特性值 / / 名称名称 (C400) ; 类型类型 设计标准设计标准 强度发展曲线强度发展曲线 设计标准设计标准 CEB

48、-FIP 混凝土混凝土28天抗压强度天抗压强度(S28) (4000) 混凝土类型混凝土类型(a) (N, R : 0.25) 模型模型 / / 特性值特性值 / / 名称名称 (C270) ; 类型类型 设计标准设计标准 强度发展曲线强度发展曲线 设计标准设计标准 CEB-FIP 混凝土混凝土28天抗压强度天抗压强度(S28) (2700) 混凝土类型混凝土类型(a) (N, R : 0.25) Page 39桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 2、时间依存材料特性值的连接、时间依存材料特性值的连接 模型模型 / / 特性值特性值 / / 时间依存性材料类型时间依存性材料类型

49、 徐变徐变/干缩干缩 C400 抗压强度抗压强度 C400 选择连接材料选择连接材料 材料材料 1:C400 选择的材料选择的材料 时间依存性材料类型时间依存性材料类型 徐变徐变/干缩干缩 C270 抗压强度抗压强度 C270 选择连接材料选择连接材料 材料材料 2:C270 选择的材料选择的材料 Page 40桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 如果使用如果使用功能输入构件的几何形状指数功能输入构件的几何形状指数(h ，构件的几何形状指数，构件的几何形状指数)时，在定义时间依存性材料特性时输入的几何形时，在定义时间依存性材料特性时输入的几何形 状指数将被状指数将被中定义的各单

50、元的几何形状指数替代中定义的各单元的几何形状指数替代 ，程序将使用替代后的几何形状指数计算徐变和干缩。，程序将使用替代后的几何形状指数计算徐变和干缩。 模型模型 / / 特性值特性值 / / 选项选项 添加添加/替换替换 单元依存材料单元依存材料 构件的几何形状指数构件的几何形状指数 自动计算自动计算 Page 41桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 五、分解变截面群五、分解变截面群 使用悬臂法建模助手中的使用悬臂法建模助手中的功能，可以自动生成变截面单元。功能，可以自动生成变截面单元。 在在功能中，用户只需输入两个端部截面，程序将自动计算出功能中，用户只需输入两个端部截面，程

51、序将自动计算出 内部变截面各部分的截面特性值。内部变截面各部分的截面特性值。 MIDAS/CIVIL在分析具有变截面群的结构模型时，在分析之前要重新在分析具有变截面群的结构模型时，在分析之前要重新 计算变截面群内各单元的截面特性值，然后生成分析数据。所以如果在结计算变截面群内各单元的截面特性值，然后生成分析数据。所以如果在结 构分析之前将变截面群分解后将截面数据赋予各单元，将会缩短计算分析构分析之前将变截面群分解后将截面数据赋予各单元，将会缩短计算分析 时间。时间。 模型模型 / / 特性值特性值 / / 名称名称 TSGroup14 新开始截面号新开始截面号 ( 1 ) Page 42桥梁软

52、件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 六、运行结构分析六、运行结构分析 建立了结构模型和施工阶段数据之后，分析之前用户需决定在施建立了结构模型和施工阶段数据之后，分析之前用户需决定在施 工阶段分析中是否考虑时间依存材料特性、是否考虑预应力钢束的工阶段分析中是否考虑时间依存材料特性、是否考虑预应力钢束的 预应力损失量，并且要输入徐变计算所需的收敛条件和计算迭代次预应力损失量，并且要输入徐变计算所需的收敛条件和计算迭代次 数。数。 最终阶段最终阶段 最后阶段最后阶段 分析选项分析选项 考虑时间依存材料特性考虑时间依存材料特性 (开开) 时间依存材料特性时间依存材料特性 徐变和干缩徐变和干缩

53、 (开开) ; 类型类型 徐变和干缩徐变和干缩 徐变计算收敛条件徐变计算收敛条件 迭代次数迭代次数 ( 5 ) ; 容许应力容许应力 ( 0.01 ) 对较大时间间隔自动划分时间步骤对较大时间间隔自动划分时间步骤 (开开) 钢束预应力损失钢束预应力损失 (徐变和干缩徐变和干缩) (开开) 抗压强度的变化抗压强度的变化 (开开) 钢束预应力损失钢束预应力损失 (弹性收缩弹性收缩) (开开) Page 43桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 七、查看分析结果七、查看分析结果 1、确认施工阶段分析结果、确认施工阶段分析结果 方法有两种方法有两种 （1）确认所有构件在指定施工阶段的应力

54、以及位移。）确认所有构件在指定施工阶段的应力以及位移。 （2）确认指定单元在各施工阶段的应力以及位移的变化的方法。）确认指定单元在各施工阶段的应力以及位移的变化的方法。 2、使用图形查看应力和内力、使用图形查看应力和内力 下部翼缘在施工阶段下部翼缘在施工阶段13受最大压应力，使用图形查看施工阶段受最大压应力，使用图形查看施工阶段13下部下部 翼缘应力。翼缘应力。 施工阶段施工阶段 CS13 结果结果 / 桥梁应力图形桥梁应力图形 荷载工况荷载工况/荷载组合荷载组合 荷载工况荷载工况: 组合组合 (开开) ; 步骤步骤 最后步骤最后步骤 图形类型图形类型 应力应力 (开开) ; X-轴类型轴类型

55、 节点节点 (开开) 内力成分内力成分 轴力轴力 (开开) ; 弯矩弯矩 Mz (关关) ; 弯矩弯矩 My (开开) -z 桥梁单元群桥梁单元群 桥梁主梁桥梁主梁 画容许应力线画容许应力线 (开开) 抗压强度抗压强度 ( 1600 ) ; 抗拉强度抗拉强度 ( 320 ) Page 44桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 将鼠标放在图形的指定位置按住鼠标拖动，则鼠标滑过的范围将被放大。将鼠标放在图形的指定位置按住鼠标拖动，则鼠标滑过的范围将被放大。 在图形中按鼠标右键选择全部放大则图形将恢复到最初状态。在图形中按鼠标右键选择全部放大则图形将恢复到最初状态。 定义函数定义函数

56、梁单元内力梁单元内力/应力应力 梁单元内力梁单元内力/应力应力 名称名称 ( Top ) ; 单元号单元号 ( 19 ) ; 应力应力 (开开) 节点节点 I-节点节点 ; 内力组成内力组成 弯应力弯应力(+z) 考虑轴力考虑轴力 (开开) 梁单元内力梁单元内力/应力应力 名称名称 ( Bot ) ; 单元号单元号 ( 19 ) ; 应力应力 (开开) 节点节点 I-节点节点 ; 内力组成内力组成 弯应力弯应力(-z) 考虑轴力考虑轴力 (开开) 输出模式输出模式 多函数多函数 ; 步骤选项步骤选项 所有步骤所有步骤 选择输出函数选择输出函数 Top (开开) ; Bot (开开) 荷载工况荷载工况/荷载组合荷载组合 组合组合 图形标题图形标题 ( 应力时程应力时程 ) 施工阶施工阶 段段/步骤步骤 时程图形时程图形 只有在模只有在模 型空间才型空间才 能使用，能使用， 所以需要所以需要 转换到模转换到模 型空间。型空间。 Page 45桥梁软件应用实例建模助手做悬臂法桥梁施工 阶段分析 定义函数定义函数 梁单元内力梁单元内力/应力应力 梁单元内力梁单元内力/应力应力 名称名称 ( Moment ) ; 单元号单元号 ( 19 ) ; 内力内力 (开开) 节点节点 I-节点节点 ;