midas-civil悬臂梁桥分析与设计

1、MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计PAGE PAGE 87悬臂梁桥分析与设计北京迈达斯技术有限公司2007年8月北京迈达斯技术有限公司技术资料悬臂梁桥分析与设计目 录1. TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc174500961 概要 PAGEREF _Toc174500961 h 12. HYPERLINK l _Toc174500962 设置操作环境 PAGEREF _Toc174500962 h 43. HYPERLINK l _Toc174500963 定义材料和截面 PAGEREF _Toc174500963 h 54. HYPERLINK l

2、 _Toc174500964 建立结构模型 PAGEREF _Toc174500964 h 145. HYPERLINK l _Toc174500965 非预应力钢筋输入 PAGEREF _Toc174500965 h 296. HYPERLINK l _Toc174500966 输入荷载307. HYPERLINK l _Toc174500967 定义施工阶段428. HYPERLINK l _Toc174500968 输入移动荷载数据489. HYPERLINK l _Toc174500969 运行结构分析5210. HYPERLINK l _Toc174500970 查看分析结果5211

3、. HYPERLINK l _Toc174500971 PSC设计6212. HYPERLINK l _Toc174500972 RC设计70 HYPERLINK l _Toc174500973 附录：关于温度荷载和支座沉降的模拟79 概要本桥为30+50+30三跨混凝土悬臂梁桥，其中中跨为挂孔结构，挂孔梁为普通钢筋混凝土梁，梁长16m。墩为钢筋混凝土双柱桥墩，墩高15m。（注：本例题并非实际工程，仅作为软件功能介绍的参考例题。）在简化过程中省略了边跨合龙段模拟、成桥温度荷载模拟。通过本例题重点介绍MIDAS/Civil软件的施工阶段分析功能、普通钢筋的输入方法、钢束预应力荷载的输入方法、移动

4、荷载的输入方法和查看分析结果的方法、PSC设计及RC设计数据的输入方法和查看设计结果的方法等。图1. 分析模型桥梁概况及一般截面桥梁形式：三跨混凝土悬臂梁桥梁长度：L = 30+50+30 = 110.0 m，其中中跨为挂孔结构，挂梁长16m，为钢筋混凝土结构施工方法：悬臂施工T构部分，满堂支架施工边跨现浇段，边跨合龙时，中跨体系转换为简支单悬臂结构，拆除施工支架，然后施工中跨挂梁，挂梁与中跨主梁铰接，施工桥面铺装，并考虑3650天收缩徐变。预应力布置形式：T构部分配置顶板预应力，边跨配置底板预应力截面形式如下图2. 跨中箱梁截面 图3. 墩顶箱梁截面梁桥分析与设计的一般步骤定义材料和截面建立

5、结构模型输入非预应力钢筋输入荷载恒荷载钢束特性和形状钢束预应力荷载定义施工阶段输入移动荷载数据选择移动荷载规范定义车道定义车辆移动荷载工况运行结构分析查看分析结果PSC设计（预应力混凝土梁） 10. RC设计（普混梁和柱）PSC设计参数确定 RC设计参数的确定运行设计 运行RC梁设计/运行RC柱设计查看设计结果表格和图形 查看设计结果表格和图形输出PSC设计计算书 输出RC设计计算书使用的材料混凝土主梁采用JTG04（RC）规范的C50混凝土，桥墩采用JTG04（RC）规范的C40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，由程序自动

6、计算预应力钢束(15.2 mm31)截面面积: Au = 4340 mm2孔道直径: 130 mm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/mm2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%，张拉控制应力1395MPa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):50N/mm2长期荷载作用时混凝土

7、的材龄:5天混凝土与大气接触时的材龄:3天相对湿度: 构件理论厚度:程序计算适用规范:中国规范(JTG D62-2004)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(JTG B01-2003) 荷载种类：公路I级，车道荷载，即CH-CD2. 设置操作环境打开新文件(新项目)，以 混凝土悬臂梁 为名保存(保存)。将单位体系设置为 KN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 (混凝土悬臂梁 )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。工具 / 单位体系 长度 m ; 力KN 图4. 设置单位体系 定

8、义材料和截面定义材料下面定义模型中所使用的混凝土和钢束的材料特性。模型 / 材料和截面特性 / 材料同时定义多种材料特性时，使用键可以连续输入。类型混凝土 ; 规范 JTG04（RC）数据库 C50 名称主梁 类型混凝土 ; 规范 JTG04（RC）数据库 C40 名称桥墩 名称(Strand1860 ) ; 类型钢材 ; 规范 JTG04（S）数据库 Strand1860 图5. 定义材料对话框定义截面预应力混凝土连续梁通常采用箱梁截面，可以使用截面数据库中的设计截面来定义。首先定义控制位置的一般截面，然后再使用一般截面定义变截面。（注：因为对于主梁要进行PSC设计和RC设计，因此主梁截面必

9、须用设计截面来定义，而墩截面必须用数据库/用户截面来定义。）模型 /材料和截面特性 / 截面/添加截面类型设计截面 单箱单室截面号 ( 1 ) ; 名称 (跨中)按照左图输入跨中位置处截面的各控制尺寸，并且打开程序自动定义剪切验算位置和自动搜索腹板厚度功能考虑剪切变形(开)偏心中-上部 图6. 定义跨中位置处截面按照左图输入支座位置处截面的各控制尺寸，并且打开程序自动定义剪切验算位置和自动搜索腹板厚度功能考虑剪切变形(开)偏心中-上部 图7. 定义支座位置处截面根据已定义的等截面定义变截面模型 /材料和截面特性 / 截面/添加截面类型变截面 单箱单室截面号 ( 3 ) ; 名称 (跨中-支座)

10、偏心中-上部截面I、J端通过导入已经定义的跨中截面和支座截面来定义。在变截面I端导入跨中截面，J端导入支座截面截面偏心选择中-上部图8. 变截面“跨中-支座”定义对话框注：变截面梁实际的变化规律以变截面组中定义的规律为准。图9. 变截面“支座-跨中”定义对话框使用“数据库/用户”中截面定义桥墩截面截面偏心选择中心图10 定义桥墩截面挂梁截面与跨中截面形式一样，可由跨中截面复制生成。在材料和截面列表中选择跨中截面，然后点击截面列表右侧的复制命令，生成新的截面，然后再对新生成的截面修改截面名称即可。 注：对复制生成的截面修改截面名称即可。图11 复制生成挂梁截面最终全桥截面数据如下图所示图12.

11、截面列表定义材料时间依存特性并连接施工过程需要考虑主梁和桥墩的收缩徐变特性，为了考虑徐变、收缩，下面定义混凝土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。标号强度 : fcu,k = 50000 KN/m2 （主梁），fcu,k = 40000 KN/m2（桥墩）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 (主梁收缩徐变) ; 设计标准China(JTG D62-2004)标号强度 (50000)环境年平均相对湿度(40 99) (70) 截面形状比较复杂时，可使用模型材料

12、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。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) 名称 (桥墩收缩徐变) ; 设计标准China(JTG D62-2004)标号抗压强度 (40000)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13. 定义主梁的徐变和收缩特性 图14. 定义桥墩的徐变和收缩特性参照图15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主梁徐

13、变和收缩选择指定的材料材料1:主梁 选择的材料 时间依存材料类型徐变和收缩桥墩徐变和收缩选择指定的材料材料2:桥墩 选择的材料 图15. 连接时间依存材料特性 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。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:主梁 ; 截面 1: 跨中生成形式复制和移动复制和移动等间距dx,dy,dz(1, 0, 0)复制次数(110) 图16. 建立几何模型根据桥梁所处位置给各桥梁段赋予实际的截面信息。参照前面的图1可以看到，本桥在边跨的端部为等截面，中跨的挂梁部分为等截面，其他主梁为变截面，各

14、截面对应的单元编号如下表所示截面名称单元编号跨中1to13，98to110支座30 31 80 81跨中-支座14to29 64to79支座-跨中32to47 82to97跨中挂梁48to63以修改截面由低变高梁段，即“跨中-支座” 梁段截面信息为例，首先通过窗口选择单元1429以及单元6479，或者直接在单元选择框内输入单元编号“14to29 64to79”回车，则模型窗口中显示“14to29 64to79”单元被选中，然后在树形菜单中选择“跨中-支座”截面，按下鼠标左键不放，拖放至模型窗口，松开鼠标左键，则原模型窗口中被选择的单元的截面信息被重新赋予为“跨中-支座”截面，如下图所示多种选择

15、和解除选择方式单元选择框 图17. 选择要修改截面信息的单元对于变截面构件需要定义每个单元适用的变截面信息，而对于一组变化规律相同的单元，使用变截面组功能更快更方便的定义一组变截面单元 图18. 修改截面信息后修改截面信息后会发现对应变截面梁段截面变化不连续，因此需要对变截面梁段定义变截面组.模型/材料和截面特性/变截面组组名称跨中-支座单元列表 14to29 64to79(可以直接输入单元编号,也可以在模型窗口中选择单元)截面形状的变化z轴多项式（1.6），对称平面，i，距离：0my轴线性 添加则该段变截面梁段的形状改变如下图所示 图19. 定义变截面组后结构显示形状按照如上所述方法，修改中

16、墩墩顶单元截面信息、截面由高变低（即截面“支座-跨中”梁段截面信息及变截面组信息），其中“支座-跨中”梁段的变截面组信息参考如下：模型/材料和截面特性/变截面组组名称 支座-跨中单元列表 32to47 82to97截面形状的变化z轴多项式（1.6），对称平面，j，距离：0my轴线性 添加建立桥墩单元选择墩顶处对应的主梁节点31和81，通过建立墩顶节点和扩展单元的功能建立桥墩单元。模型/节点/复制和移动形式复制复制和移动等间距间距：（0，0，-3.5）复制次数：1次 适用图20. 复制墩顶主梁节点选择复制生成的主梁底部节点，沿桥横向复制生成墩顶节点视图选择新近建立的个体（或者直接在窗口选择复制生

17、成的节点112，113）模型/节点/复制和移动注意输入间距时，中间的逗号不能用中文逗号,必须使用英文逗号。 形式复制复制和移动任意间距方向：y间距：（2,-4） 适用图21. 复制生成墩顶节点选择新建项目，节点114to117模型/单元/扩展扩展类形节点-线单元单元属性梁单元 材料2:桥墩 截面5:矩形桥墩复制和移动等间距(0,0,-1) 复制次数15适用图22. 扩展生成桥墩修改单元的理论厚度主梁和桥墩建立完成后，就可以通过程序自动计算每个单元的构件理论厚度模型/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.

18、5 ) 全选 适用图23. 修改单元理论厚度定义结构组、边界组和荷载组为了进行施工阶段分析，将在各施工阶段(construction stage)所要激活和钝化的单元、边界条件、荷载定义为组，并利用组来定义施工阶段。 组结构租 新建定义结构组名称( 墩与悬臂1) 为了利用 桥梁内力图 功能查看分析结果而将所有主梁单元定义为一个结构组。 名称( 悬臂段2) 名称(主梁) 名称（挂梁段） 名称（边跨满堂） 组边界租 新建定义边界组名称 (墩底固结)； 名称 (墩顶连接)； 名称 (边跨滑动支座)； 名称（中跨临时固定）； 名称（体系转换）； 名称（满堂支撑）； 名称（挂孔）； 图24. 结构组列表

19、 图25. 边界组列表 组荷载租 新建定义荷载组名称 (自重)； 名称 (二期)； 名称 (满堂段预应力)； 名称（悬臂段预应力） 后缀（1to2）； 图26. 荷载组列表输入边界条件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内容，并将支座节点与主梁节点通过刚臂进行连接。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，如下所示单元号 (关) ; 节点号 (开)模型/节点/复制和移动选择节点（1

20、to11，101to111）形式复制复制和移动复制, 间距:(0,0,-2) 复制次数:1次 适用图27. 复制生成满堂支架临时支撑点定义边跨永久滑动支座，使用一般支承方式定义边跨永久滑动支座。模型 /边界条件 / 一般支承单选(节点 : 178 199)边界组名称边跨滑动支座选择添加支承条件类型 Dy, Dz, Rx (开) 图28. 定义边跨滑动支座1（永久支座）主梁与支座节点的连接关系，使用刚性弹簧来连接。模型 /边界条件 / 弹性连接边界组名称边跨滑动支座选择添加弹性连接数据 刚性连接两点：（178，1），（199，111） 图29. 定义边跨滑动支座2（永久支座）定义边跨满堂施工部分

21、的支架，使用一般支承方式定义支架底固结作用，使用只受压弹性连接模拟支架支撑作用。模型 /边界条件 / 一般支承窗口选则 (节点 :179to198)边界组名称满堂支撑选择添加支承条件类型D-ALL, R-ALLx (开) 图30. 满堂支架底部固结模型 /边界条件 / 弹性连接边界组名称满堂支撑选项添加连接类型只受压 SDX：10000KN/M 复制弹性连接（开），节点增幅 方向：x， 复制次数：9次，节点增幅：1依次鼠标点击支架的两点：（179，2）， （189，101）图31. 弹性连接模拟边跨满堂支架 图32. 边跨满堂施工梁段临时支撑约束表格中墩位置处的连接涉及到三种边界条件的模拟：在

22、施工过程中，首先施工T构部分，主梁与桥墩为固结；在边跨合龙后，需要对中墩进行体系转换，使边跨形成简支单悬臂状态；在吊装挂梁后，挂梁与主梁铰接，因此需要释放挂梁的弯曲自由度，形成三跨悬臂梁体系。因此在固结时使用弹性连接的刚性模拟，在体系转换时，使用主从刚性连接模拟。模型 /边界条件 / 弹性连接边界组名称墩顶连接选项添加连接类型刚性两点（112，114）， （112，116）， （113，115）， （113，117）边界组名称中墩临时固定选项添加连接类型刚性两点（112，31）， （113，81） 模型 /边界条件 / 刚性连接选择节点：112边界组名称体系转换选项添加主节点：31 刚性连接的

23、自由度：DX，DY，DZ，RX，RZ 适用 图33. 刚性连接模拟成桥约束选择节点：113边界组名称体系转换选项添加主节点：81 刚性连接的自由度：DX，DY，DZ，RX，RZ 适用墩底采用固结，使用一般支承模拟。视图 /选择 /平面选择平面：xy平面Z坐标：用鼠标在模型窗口中点击任一个墩底节点（坐标为-18.5）则选择位于z=18.5的xy平面内所有节点和单元模型 /边界条件 / 一般支承边界组名称墩底固结选择添加支承条件类型：D-ALL， R-ALL 适用挂梁处采用铰接，在程序中以释放梁端约束模拟挂梁与主梁的简支关系。模型 /边界条件 / 释放梁端部约束选择单元：48边界组名称挂孔选项添加

24、/替换选择类型和释放比率:类型相对值 i节点:My(开)j节点:无适用选择单元：63边界组名称挂孔选择添加/替换选择类型和释放比率:类型相对值 i节点: 无j节点: Fx(开) My(开)适用 图34. 释放梁端约束模拟挂孔铰接分配结构组整个桥梁分为5个施工阶段，共涉及5个结构组，各结构组对应的具体单元内容如下表所示结构组名称节点列表*单元列表墩与悬臂段1112，11323to38， 73to88， 111to170悬臂段2-14to22， 39to47， 64to72， 89to97边跨满堂178to1991to13， 98to110挂梁段-48to63主梁-1to110*注：这里的节点列表

25、指的是除了单元外的其他包含在结构组中的节点信息参考结构组的内容表格通过窗口选择和鼠标拖放的功能定义各个结构组。 非预应力钢筋输入非预应力钢筋可以使用截面钢筋来输入，具体输入方法如下模型材料和截面特性截面钢筋设计截面列表跨中纵向钢筋(i,j)两端钢筋信息相同(开)I端1 直径(d16) 数量(66) Ref.Y(中央) Y(0) Ref.Z(上部) Z(0.06) 间距(0.15)2 直径(d16) 数量(33) Ref.Y(中央) Y(0) Ref.Z(下部) Z(0.06) 间距(0.15)抗剪钢筋(i,j)两端钢筋信息相同(开)I端箍筋采用的是d16四肢闭合箍筋。 弯起钢筋(开) 间距(1

26、.5m) 角度(45) Aw(0.0005m2)抗扭钢筋(开) 间距(0.2m) Awt(0.0004m2) Alt(0.002m2)箍筋(开) 间距(0.2m) Aw(0.0008m2) 箍筋内表面包围的截面核芯面积(开) 保护层厚度(0.05m) 考虑翼缘/悬臂(开) 图35. 截面钢筋输入其他截面的截面钢筋信息可以参照“跨中”截面的截面钢筋数据输入，或者直接由“跨中”截面钢筋复制生成，具体输入方法如下模型材料和截面特性截面钢筋设计截面列表跨中复制截面钢筋给. 全选 图36. 复制截面钢筋 输入荷载输入施工阶段分析中的自重荷载、预应力荷载和铺装荷载。 本例题对实际结构进行了简化，对于成桥的

27、温度荷载这里略去没有模拟，关于温度荷载的说明可以参考midas的在线帮助和其他技术资料。荷载/ 静力荷载工况名称 (自重)类型 (施工阶段荷载) 名称 (预应力)类型 (施工阶段荷载) 名称 (铺装)类型 (施工阶段荷载) 图37. 定义静力荷载工况名称输入恒荷载使用 自重 功能输入自重荷载。荷载 / 自重荷载工况名称 自重荷载组名称 自重自重系数 Z (-1)图38. 输入自重荷载使用 梁单元荷载 功能输入铺装荷载。选择单元: 视图选择属性选择属性材料选择主梁材料添加(则所有材料属性为主梁的单元被选择)图39. 根据单元属性选择单元荷载 / 梁单元荷载荷载工况名称 铺装荷载组名称 二期选项

28、添加荷载类型 均布荷载偏心 关方向 整体坐标系Z数值 相对值 x1:0 x2=1 w:-32.5KN/m 适用图40. 用梁单元荷载定义铺装荷载输入钢束特性值荷载/ 预应力荷载 /钢束特性值预应力钢束的名称 (钢束) ; 预应力钢束的类型内部(后张)材料3: Strand1860 钢束总面积 (0.00434) 或者 钢铰线公称直径15.2mm(1x7) 钢铰线股数 ( 31 ) 导管直径 (0.13) ; 钢束松弛系数(开)：JTG04 0.3 超张拉（开）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-003（1/m）锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值:开始

29、点:0.006m结束点:0.006m粘结类型粘结 图41.输入钢束特性值输入钢束形状首先输入左墩顶顶板束的形状。消隐(关) ; 单元号 (开) ; 节点号 (关) 荷载/ 预应力荷载 /钢束布置形状钢束名称 ( 顶板1-1) ; 钢束特性值钢束 窗口选择 (单元 : 29to32)输入类型3-D 曲线类型圆弧钢束直线段开始点 (0) ; 结束点(0)无应力场长度：用户定义长度，开始(0)，结束(0)布置形状 坐标轴类型单元1x ( 0 ), y ( 0.44 ), Z( -0.6 ), R( 0 )2x ( 0.8 ), y ( 0 ), Z ( -0.15 ), R( 2 )3x ( 1.6

30、 ), y ( 0 ), Z ( -0.15 ), R( 0 )4x ( 2.4 ), y ( 0 ), Z ( -0.15 ), R( 0 )5x ( 3.2 ), y ( 0 ), Z ( -0.15 ), R( 2 )6x ( 4 ), y ( 0.44 ), Z ( -0.6 ), R( 0 )对称点最后 钢束布置插入点 I端 单元:29假想x轴方向I-J 单元: 29绕x轴旋转角度0 投影(开)偏心y: -2.25 z:0m 图42. 定义钢束形状依据同样的方法定义其余的钢束形状。关于如何快速定义钢束形状的方法详见MIDAS/Civil技术资料“如何快速定义钢束布置形状”。这里列出其

31、他各钢束的坐标点的表格（见附件excel文件），可以通过excel表格与midas表格的兼容功能通过拷贝/复制钢束坐标来快速定义钢束形状。下面示意一下由Excel表生成钢束的方法。将钢束的控制坐标在excel中输入，或在cad中导出到excel中，然后复制xyzr部分内容，如下图所示图43.钢束形状坐标表格用粘贴快捷键Ctrl+V将复制的钢束坐标粘贴到钢束布置形状对话框内。得到如下图所示图44.由Excel表格复制生成钢束布置坐标然后在钢束布置形状对话框中输入分配单元和钢束插入单元信息即可。如下图所示图45.修改钢束布置形状参数其余钢束坐标表格： HYPERLINK 钢束形状参考表格.xls

32、钢束形状参考表格.xls其余钢束布置形状以MCT命令格式输入，其余钢束布置形状mct命令参考：HYPERLINK 其余46根钢束布置形状.mct其余46根钢束布置形状.mct在Civil中选择主菜单工具MCT命令窗口，然后打开编辑好的钢束布置形状MCT文件，得到如图所示文件，运行即可。图46.修改钢束布置形状参数下面按如下方法确认所输入的钢束的形状。 单元号(关) 视图 显示综合钢束形状名称，钢束形状控制点(开) 图47. 确认输入的钢束形状输入钢束预应力荷载定义完钢束的形状后，再定义预应力钢束的张拉荷载（预应力钢束张拉荷载也可以在各施工阶段施加荷载）。转换单位体系，将单位体系设置为 N和mm

33、。荷载/ 预应力荷载/ 钢束预应力荷载荷载工况名称预应力 ; 荷载组名称悬臂段预应力1钢束 顶板1-1顶板1-4，顶板1-1顶板1-4,顶板2-1顶板2-4，顶板2-1顶板2-4 已选钢束张拉力应力 ; 张拉两端开始点 (1395) ; 结束点 (1395 ) 定义对钢束孔道注浆的施工阶段。注浆前的应力按实际截面计算，注浆后按组合成的截面来计算。在注浆中输入了1意味着在张拉钢束之后的下一个施工阶段注浆。注浆 : 下 ( 0 ) 图48. 输入T构时顶板预应力荷载按照同样的方法，注意荷载组的选择输入最大悬臂状态时顶板钢束的预应力荷载。荷载/ 预应力荷载 / 钢束预应力荷载荷载工况名称预应力 ;

34、荷载组名称悬臂段预应力2钢束顶板1-5顶板1-8，顶板1-5顶板1-8,顶板2-5顶板2-8，顶板2-5顶板2-8 已选钢束张拉力应力 ; 先张拉两端开始点(1395 ) ; 结束点(1395 ) 注浆 : 下 ( 0 ) 图49. 输入最大悬臂段顶板预应力荷载按照同样的方法，注意荷载组的选择输入边跨满堂施工段底板束的预应力荷载。荷载/ 预应力荷载 / 钢束预应力荷载荷载工况名称预应力 ; 荷载组名称满堂段预应力钢束底板1-1底板1-4 底板1-1底板1-4底板2-1底板2-4 底板2-1底板2-4 已选钢束张拉力应力 ; 先张拉两端开始点(1395 ) ; 结束点(1395 ) 注浆 : 下

35、 ( 0 ) 图50. 输入底板预应力荷载 定义施工阶段本例题的施工阶段如表1所示。表1. 各施工阶段的结构组、边界组和荷载组施工阶段名称持续时间结构组边界组荷载组激活钝化激活钝化激活钝化01-双悬臂10天墩与悬臂段1-墩底固结中跨临时固定墩顶连接-自重悬臂段预应力1-02-最大悬臂10天悬臂段2-悬臂段预应力2-03-满堂施工边跨10天边跨满堂-边跨滑动支座满堂支撑体系转换中跨临时固定满堂预应力-04-挂梁5天挂梁-挂孔-05-收缩徐变3650天-二期-荷载 /施工阶段分析数据 / 定义施工阶段图51. 定义施工阶段窗口施工阶段分析模型的阶段是由基本、施工阶段、最后阶段(PostCS)组成的

36、。基本阶段是对单元进行添加或删除、定义材料、截面、荷载和边界条件的阶段，可以说与实际施工阶段分析无关，且上述工作只能在基本阶段进行。施工阶段是进行实际施工阶段分析的阶段，在这里可以更改荷载状况和边界条件。最后阶段(PostCS)是对除施工阶段荷载以外的其他荷载进行分析的阶段，在该阶段可以将一般荷载的分析结果和施工阶段分析的结果进行组合。最后阶段可以被定义为施工阶段中的任一阶段。下面定义施工阶段1。荷载 / 施工阶段分析数据 / 定义施工阶段名称 ( 01-双悬臂 ) ; 持续时间 ( 10 )保存结果施工阶段(开) ; 施工步骤(关)单元组列表 墩与悬臂段1激活材龄 ( 5 ) ; 边界组列表

37、 墩底固结,中墩临时固定,墩顶连接激活支承条件/ 弹性支承位置变形前; 荷载组列表 自重,悬臂段预应力1激活激活时间开始 ; 适用图52. 定义施工阶段1注：关于支座激活位置有变形前和变形后的选择，变形后考虑结构发生变形后的位置施加支座为变形后；变形前不考虑结构已发生的变形在理想状态施加支座；一般支承/弹性支承的位置一般使用于象顶推法桥梁那样，同一支承点的支承位置有变化时。例如：顶推法的钢导梁前端到达桥墩上的刹那，其前端因自重将发生位移，如果此时看成有支承，则该支承为变形后支承。但实际上，桥墩顶点的位置是不变的，此时需要将钢导梁前端强行放置在桥墩支座上，此时的支承为变形前支承。使用顶推法施工阶

38、段建模时，除了铰支点对顺桥向的约束(DX)之外，其余边界条件均为变形前支承。定义施工阶段2(CS2)。名称 ( 02-最大悬臂 ) ; 持续时间 ( 10 )保存结果施工阶段(开) ; 施工步骤(关)单元组列表悬臂段2激活材龄 ( 5 ) ; 边界组列表无荷载组列表悬臂段预应力2激活激活时间开始 ; 适用 图53. 定义施工阶段2下面定义施工阶段3。名称 ( 03-边跨满堂施工 ) ; 持续时间 ( 10 )保存结果施工阶段(开) ; 施工步骤(关)单元组列表边跨满堂激活材龄 ( 5 ) ; 边界组列表边跨滑动支座,满堂支撑,体系转换激活支承条件 / 弹性支承位置变形前 ; 钝化中跨临时固定荷

39、载组列表满堂段预应力激活激活时间开始 ; 适用图54. 定义施工阶段3定义第4施工阶段名称 ( 04-挂梁 ) ; 持续时间 ( 5 )保存结果施工阶段(开) ; 施工步骤(关)单元组列表挂梁段激活材龄 ( 10 ) ; 边界组列表挂孔激活支承条件 / 弹性支承位置变形前 ; 钝化满堂支撑 荷载组列表无 适用图55. 定义施工阶段4名称 ( 05-收缩徐变 ) ; 持续时间 ( 3650 )保存结果施工阶段(开) ; 施工步骤(关)单元组列表无 边界组列表无荷载组列表二期激活时间 开始 确认图56. 定义施工阶段5完成建模和定义施工阶段后，在施工阶段分析选项中选择是否考虑材料的时间依存特性和弹

40、性收缩引起的钢束应力损失，并指定分析徐变时的收敛条件和迭代次数。最后阶段可指定为任一阶段，通过选择其它阶段来指定。分析 / 施工阶段分析控制最终施工阶段最后施工阶段分析选项考虑时间依存效果 (开)时间依存效果徐变和收缩(开) ; 类型徐变和收缩徐变分析时的收敛控制迭代次数 ( 5 ) ; 收敛误差 ( 0.01 )选择“自动分割时间”的话，程序会对持续一定时间以上的施工阶段，在内部自动生成时间步骤来考虑长期荷载的效果。自动分割时间 (开) 钢束预应力损失 (徐变和收缩) (开)考虑钢筋的约束效果（开）抗压强度的变化 (开) 钢束预应力损失 (弹性收缩) (开) 图57. 指定施工阶段分析选项

41、输入移动荷载数据在施工阶段分析中，对于没有将类型定义为施工阶段荷载的一般静力荷载或移动荷载的分析结果，可在最后阶段进行查看。本例题将在最后阶段查看对于移动荷载的分析结果。定义车道转换单位体系，将单位体系设置为 KN和m。荷载 / 移动荷载分析数据 /移动荷载规范/china荷载 / 移动荷载分析数据 /车道 添加：车道名称 (左车道)该项为移动荷载加载方向的选项。 车道荷载的分布车道单元车辆移动方向往返(开) 偏心距离 ( -1.625 )车轮间距（0）输入数据时也可输入数式。桥梁跨度 ( 30 ) 选择两点 ( 1, 31 ) 鼠标点选节点1和111即可桥梁跨度( 50 )选择两点 ( 31

42、, 81 ) 桥梁跨度( 30 )选择两点 ( 81, 111 ) 跨度始点:单元1(开) 单元31(开) 单元81(开)车道名称 (右车道)车道荷载的分布车道单元车辆移动方向往返(开) 偏心距离 ( 1.625 )车轮间距（0）桥梁跨度 ( 30 ) 选择两点 ( 1, 31 ) 桥梁跨度( 50 )选择两点 ( 31, 81 ) 桥梁跨度( 30 )选择两点 ( 81, 111 ) 跨度始点: 单元1(开) 单元31(开) 单元81(开) 图58. 定义车道输入车辆荷载输入数据库中的标准车辆荷载CH-CD。标准车辆荷载数据库中未包含的荷载可通过用户定义来输入。荷载 / 移动荷载分析数据 /

43、 车辆车辆 添加标准车辆 标准车辆荷载 规范名称 公路工程技术标准(JTG B01-2003)车辆荷载名称 CH-CD 图59. 输入车辆荷载下面输入移动荷载工况。荷载 /移动荷载数据分析/ 移动荷载工况荷载工况 ( 移动荷载) 子荷载工况车辆组VL: CH-CD 可以加载的最少车道数( 0 )可以加载的最大车道数 ( 2 )车道列表左车道，右车道 选择的车道列表左车道，右车道对于列车和轻轨也可以选择所有点加载。图60. 移动荷载工况的输入窗口移动荷载分析控制分析 / 移动荷载分析控制加载位置影响线加载每个线单元上影响线点数量（3）计算位置杆系单元内力（最大值当前其他内力）(开)，应力（开）计

44、算选项反力，位移，内力（全部）（开）汽车荷载等级 公路-I级冲击系数 规范类型(JTG D60-2004),结构基频方法（用户输入），fHz(1.2) 图61. 移动荷载分析选项主控数据确定在执行分析前，必须在主菜单分析下定义各项分析所需的分析控制数据。如果截面配有普通钢筋，且在分析过程中需要考虑普通钢筋对换算截面特性的影响以及普通钢筋在结构验算时的作用，则在分析的主控数据中必须选择“在PSC截面刚度计算时考虑普通钢筋”，否则，无论在计算过程中，程序不考虑普通钢筋对换算截面特性的作用；对于B类部分预应力混凝土构件必须输入普通钢筋的数据，否则对于“使用阶段裂缝宽度验算”程序不予执行。图62. 分

45、析主控数据 运行结构分析建模、定义施工阶段、移动荷载数据全部输入结束后，运行结构分析。 分析/ 运行分析查看分析结果参照联机帮助的 “桥梁内力图”。对于MIDAS/Civil施工阶段分析的结果，可查看到某一施工阶段为止所累积的全部构件的应力和位移，也可查看某一单元随施工阶段应力和位移的变化。只有在保留了施工步骤结果时才可以使用阶段/步骤时程图表查看结果利用图形查看应力和构件内力利用桥梁内力图查看施工阶段1(01-双悬臂)截面下缘的应力。转换单位体系，将单位体系设置为 KN和m。显示第一个施工阶段，在阶段图标菜单中选择第一阶段，则模型窗口显示的就是第一施工阶段结构模型阶段01-双悬臂图63. 阶

46、段选择合计是对于恒荷载、施工荷载、徐变和收缩、钢束等效应分析结果的和。结果 / 桥梁内力图步骤列表最后; 荷载工况/荷载组合CS: 合计(开) 图形类型应力 ; x轴刻度距离桥梁单元组主梁组合组合(开) ; 3(+y, -z)容许应力线画容许应力线 (开) 抗压（16000KN/m2）抗拉 ( 3200 KN/m2 ) 当前阶段-步骤 图64. 施工阶段1(CS1)中下缘应力曲线利用桥梁内力图 查看在各施工阶段所发生的最大、最小应力。 阶段 Min/Max结果 / 桥梁内力图荷载工况/荷载组合CSmax：合计图形类型应力 ; X轴刻度距离桥梁单元组主梁组合(开) ; 2(+y, +z)容许应力

47、线画容许应力线 (关) 阶段 Min/Max结果 / 桥梁主梁内力图荷载工况/荷载组合 CSmin：合计图形类型 应力 ; X轴刻度距离桥梁单元组主梁组合(开) ; 2(+y, +z)容许应力线画容许应力线 (关)图65. 施工阶段上缘最大最小应力曲线想详细查看应力曲线的某一特定区域的结果时，只要点击鼠标右键选择缩小框选该区域就可将其放大。点击鼠标右键选择恢复到初始画面 即可回到原来状态。下面查看由施工阶段恒载引起的弯矩。阶段04-挂梁结果 / 桥梁内力图 步骤列表最后荷载工况/荷载组合CS: 恒荷载 图形类型 内力 ; X轴刻度距离桥梁单元组主梁内力My选项当前施工阶段-步骤 图66. CS

48、4施工阶段恒载内力曲线同理也可以查看施工阶段收缩和徐变引起的结构内力和应力。由徐变和收缩引起的弯矩按一次应力和二次应力分别输出。 由于徐变系数和收缩促使结构发生变形的力叫一次应力。而当结构处于超静定状态时，结构会产生约束上述变形的约束力，这种力叫二次应力。通常我们关心一次产生的变形和二次力产生的内力和应力。查看移动荷载分析结果，并通过移动荷载追踪器追踪移动荷载的最不利布载位置。查看由移动荷载引起的最大梁单元内力。Max和min是针对所查看结果的代数值而言。阶段PostCS结果 / 内力 / 梁单元内力图.荷载/荷载组合：MVmax：移动荷载内力：My显示：5点，线涂色（开）显示类型：等值线（开

49、） 图例（开）图67. 移动荷载内力图查看使用移动荷载追踪查看中跨跨中发生最大向下变形时，移动荷载的布置形式。阶段PostCS结果 / 移动荷载追踪器 / 位移.移动荷载：MVmin：移动荷载节点号：56 放大系数：1.0位移：DZ显示类型：等值线（开） 荷载（开） 图68. 移动荷载追踪跨中发生最大变形时荷载布置形式对于未定义成为施工阶段荷载的其他荷载，将在最后施工阶段进行结构分析，并对其结果进行组合。在这里将与移动荷载的分析结果进行组合，查看其容许应力，而且定义施工阶段荷载的分项系数来查看其极限强度。荷载组合的定义步骤如下。在本例题中，对于荷载组合重新生成有两种：一种是一般自动荷载组合，另

50、一种是混凝土的自动荷载组合。阶段PostCS结果 / 荷载组合结果 / 荷载组合混凝土设计自动生成(A)荷载组合的定义和删除只能在基本阶段和最后阶段进行，故需将阶段转换为最后阶段。 图69. 自动生成荷载组合 利用荷载组合查看应力查看梁单元应力(PSC)施工阶段主应力图和荷载组合下的应力正应力包络图。查看施工阶段主压应力图阶段02-最大悬臂结果 / 应力梁单元应力(PSC)荷载工况/荷载组合 CS:合计；步骤:最后截面位置:1(开)应力:Sig-ps2填充类型:线涂色(开)显示类型：等值线(开) 图70. 施工阶段主应力图在最后施工阶段查看施工阶段分析结果和移动荷载分析结果叠加起来的应力图形。

51、阶段 PostCS结果 / 桥梁内力图荷载工况/荷载组合 CBCmax：clCB6图形类型：应力X轴刻度：距离桥梁单元组:主梁内力：组合 最大值容许应力线：抗压15MPa 抗拉3MPa 图71. 施工阶段应力包络图利用表格查看应力 利用表格查看施工阶段分析的结果时，可通过在激活纪录对话窗口对单元、荷载、施工阶段、单元应力的输出位置等进行选择来分类查看。下面利用表格查看支承位置(单元15)的施工阶段应力变化。结果 / 分析结果表格 /梁单元 / 应力（psc）节点或单元单元 ( 15 )荷载工况/荷载组合移动荷载（MV：最大）位置号位置 j (开) 截面位置：pos1（开） pos3（开） 图7

52、2. 应力结果表格查看查看钢束的分析结果 现在查看由于预应力损失而引起的各施工阶段的张力变化。预应力钢束预应力损失图表 只能对当前施工阶段中所包含的钢束查看张力变化，故应先将施工阶段转换到包含相应钢束的施工阶段后再选择预应力钢束预应力损失图表。钢束在各施工阶段的应力变化还可通过点击 按动画来查看。结果/ 预应力钢束预应力损失变化图表顶板1-5图73. 预应力钢束预应力损失图表查看钢束坐标包含钢束的单元（钢束分配单元）的4等分点为钢束的坐标控制点，可以通过表格来查看该处钢束的坐标。以及在每个位置钢束的弯起角度、钢束应力和钢束内力。结果 / 分析结果表格 /预应力钢束/钢束布置钢束组：底板1-1阶

53、段：05-收缩徐变 图74. 钢束布置形状表格其他与钢束相关的结果，如每根钢束在不通施工阶段的各项预应力损失结构、钢束在各个阶段的伸长量、每根钢束的重量都可以在结果分析结果表格预应力钢束中得到。PSC设计对于设计截面,MIDAS/Civil提供了一个PSC设计功能,在结构运算结束后可以通过PSC设计功能对PSC截面进行设计。PSC设计参数确定利用PSC设计参数设定PSC截面设计的类型、设计内容。设计PSC设计 PSC设计参数规范(JTG D62-2004)设计参数截面设计内力三维(开)构件类型B类部分预应力(开)公路桥涵结构的设计安全等级一级(开)构件制作方法现浇(开)最大裂缝宽度限制值精轧螺

54、纹钢筋、类环境(开)钢丝或钢绞线、类环境(开)输出参数：全选（开） 图75. PSC设计参数定义PSC设计材料设计 PSC设计 PSC设计材料1 C50混凝土材料设计规范(JTG04(RC);等级C50钢筋设计规范(JTG04(RC)主筋等级(HRB335) 箍筋等级(R235)3 桥墩混凝土材料设计规范(JTG04(RC);等级C40钢筋设计规范(JTG04(RC)主筋等级(HRB335) 箍筋等级(R235)图76. 编辑PSC设计钢筋混凝土材料特性定义PSC设计截面位置设计 PSC设计 PSC设计截面位置选项添加/替换(开)弯矩I & J(开)剪力 I & J(开)选择单元：1to47

55、64to110 图77. PSC设计截面位置运行设计设计 PSC设计 PSC设计查看设计结果对于MIDAS/Civil的设计的结果,可以通过表格来查看.利用PSC结果表格查看各施工阶段正截面法向应力设计 PSC设计 PSC设计结果表格施工阶段法向压应力验算单元激活全部位置号位置 i(开) ; 位置 j(开)最大/最小最大(开) ; 最小(开) ; 图78. 施工阶段法向压应力利用PSC结果表格查看受拉区钢筋的拉应力设计 PSC设计 PSC设计结果表格受拉区钢筋的拉应力验算激活记录全部 图79. 受拉区钢筋的拉应力利用PSC结果表格查看使用阶段正截面法向应力设计 PSC设计 PSC设计结果表格使

56、用阶段正截面压应力验算激活记录单元全部 ; 位置号位置 i(开) ; 位置 j(开)最大/最小最大(开) 图80. 使用阶段正截面压应力利用PSC结果表格查看使用阶段裂缝宽度设计 PSC设计 PSC设计结果表格使用阶段裂缝宽度验算激活记录单元全部 ; 位置号位置 i(开) ; 位置 j(开)最大/最小最大(开) ; 最小(开) ; 图81. 使用阶段裂缝宽度利用PSC结果表格查看使用阶段正截面弯矩设计 PSC设计 PSC设计结果表格使用阶段正截面抗弯验算激活记录单元全部 ; 位置号位置 i(开) ; 位置 j(开)最大/最小最大(开) ; 最小(开) ;图82. 正截面抗弯承载力验算利用PSC

57、结果表格查看使用阶段扭矩设计 PSC设计 PSC设计结果表格使用阶段抗扭验算激活记录单元全部 ; 位置号位置 i(开) ; 位置 j(开)最大/最小TMax(开)图83. 使用阶段抗扭验算利用PSC结果图形查看使用阶段抗弯承载力与设计内力的包络图。设计 PSC设计 PSC设计结果图形荷载组合/荷载工况ALL COMBINATION 显示方式内力显示内容弯矩-y 最小（开）显示方向局部 强轴图84. PSC设计图形（抗弯）利用PSC结果表格查看PSC设计内力，可以将设计内力调出进行复核。设计 PSC设计 PSC设计内力激活记录节点或单元 ; 1to30选择类型单元类型梁单元位置号位置 i(开)

58、; 位置 j(开) 图85. PSC设计内力RC设计对于设计截面,MIDAS/Civil提供了一个RC（普通钢筋混凝土结构）设计功能,在结构运算结束后可以通过RC设计功能对设计截面进行设计。RC设计参数确定利用RC设计参数设定设计截面设计的参数。设计RC设计 RC设计参数规范(JTG D62-2004)设计参数截面设计内力三维(开)公路桥涵结构的设计安全等级一级(开)抗裂验算环境、类环境(开)抗裂验算环境、类环境(开)柱的抗裂验算类型偏心受压图86. RC设计参数定义RC设计材料设计 RC设计 RC设计材料混凝土材料设计规范(JTG04(RC);等级C50钢筋设计规范(JTG04(RC)主筋等

59、级(HRB335) 箍筋等级(R235)混凝土材料设计规范(JTG04(RC);等级C40钢筋设计规范(JTG04(RC)主筋等级(HRB335) 箍筋等级(R235)图87. 编辑RC设计钢筋混凝土材料特性定义RC设计截面钢筋设计 RC设计 RC设计截面配筋对于RC梁程序默认读取前处理截面配筋数据，如果要在进行RC设计时修改截面配筋数据，可以在设计截面配筋中修改。这里没有对RC梁的截面配筋进行修改，采用前处理配筋数据。对于RC柱只能在RC设计截面配筋中输入，在柱截面列表中选择桥墩截面，箍筋直径：d18间距：0.2m肢数：2主筋数据 层：21层：pos1 Div:10 直径1:d20pos2

60、Div:9 直径1:d20 Dc:0.05m2层：pos1 Div:8 直径1:d20pos2 Div:7 直径1:d20 Dc:0.2m图88. RC柱截面配筋定义RC设计截面位置设计 RC设计 RC设计截面位置选项添加/替换(开)弯矩I & J(开)剪力 I & J(开)选择单元：48to63 111to170（即挂梁部分和桥墩部分）图89. RC设计截面位置定义RC计算书输出详细计算过程信息设计 RC设计 RC设计计算书输出内容选项添加/替换(开)弯矩I & J(开)剪力 I & J(开)选择单元：55 170 图90. RC设计计算书输出位置选择定义RC柱计算长度(针对桥墩)选择单元: