11-利用联合截面的桥梁的施工阶段分析

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。第页/共页利用联合截面的桥梁的施工阶段分析

目录TOC\p""\h\z\t"1차제목,1,2차제목,2"概要1截面尺寸3使用材料3荷载3施工阶段的构成4设定建模环境、定义截面及材料7设定建模环境7定义材料8定义截面9定义时光依存材料特性11桥梁模型14定义组14建立桥梁模型16输入边界条件20输入支撑点20输入有效宽度21输入荷载23定义施工阶段27指定结构组27建立施工阶段28定义各个施工阶段的联合截面33运行分析37查看分析结果38查看内力38查看应力40朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。第页/共页概要两种以上材料组成的联合截面，要举行考虑联合效果后的结构分析。异常是包含混凝土的联合截面必须要考虑混凝土的收缩和徐变。本例题为混凝土桥面板和工字钢梁组成的联合截面桥梁，使用联合截面功能和施工阶段功能建立模型和查看结果。桥梁基本数据如下：桥梁类型:I-girder联合截面三跨延续桥梁(PSC桥面板)桥梁长度:L=45.0+55.0+45.0=145.0m桥梁宽度:B=12.14m斜交角度:90˚(直桥)图1.分析模型

在MIDAS/Civil为了举行联合截面施工阶段的的分析，提供了施工阶段联合界面功能。通过本例题学习包括施工阶段和联合截面同时存在的结构分析主意。联合截面桥梁的施工阶段分析步骤如下：定义材料及截面定义结构组、边界组、荷载组定义施工阶段各个施工阶段的边界组、荷载组的激活各个施工阶段的桥面板的激活查看各个施工阶段的结果

截面尺寸[单位[单位:mm]图2.标准断面图在本例题为了建模方便，主梁或横梁都采用等截面。材料构件内容备注主梁SM520钢材横梁SM490钢材桥面板C400混凝土(使用强度发展函数中的强度)荷载联合前恒载-钢材自重:用程序的自重功能自动输入-桥面板自重:用梁单元荷载功能输入联合后恒载-用梁单元荷载功能输入

施工阶段的构成定义荷载工况及荷载组图3.桥面板的浇筑顺序及范围在主梁的转弯点（距离内部支座0.2L的位置）即应力最小的位置做桥面板的新旧混凝土的衔接点。荷载工况名称荷载组荷载类型备注DL(BC)1DL(BC)1自重主梁自重DL(BC)2DL(BC)2梁单元荷载0.8L1DL(BC)3DL(BC)3梁单元荷载0.2L1+0.8DL(BC)4DL(BC)4梁单元荷载0.2L2+L3DL(AC)DL(AC)梁单元荷载2期荷载(桥面铺装,栏杆,防撞墙)定义边界组边界条件边界条件种类备注BGroup普通支撑支座E_Width1有效宽度系数对有效宽度和全宽的截面惯性矩之比，CS2区段(第一跨跨中)E_Width2有效宽度系数对有效宽度和全宽的截面惯性矩之比，CS3区段(第一个支座，第二跨跨中)E_Width3有效宽度系数对有效宽度和全宽的截面惯性矩之比，CS4区段(第二个支座，第三跨跨中)

施工阶段的构成施工阶段结构组边界组荷载组(激活)持续时光备注组步骤CS1SGroupBGroupDL(BC)1DL(BC)2第一步骤第一步骤5非联合截面CS2-E_Width1DL(BC)3第25天(用户步骤)30CS2阶段联合CS3-E_Width2DL(BC)4第25天(用户步骤)30CS3阶段联合CS4-E_Width3DL(AC)第一步骤10,000CS4阶段联合※SGroup为包含所有单元（主梁、横梁）的结构组。※因结构物的几何形状不随施工阶段变化，故只定义一个结构组。※随桥面板的浇筑顺序变化的截面联合/非联合情况，用施工阶段联合截面功能输入。※桥面板的拼装模板时光为25天，桥面板的初期强度龄期为5天，总施工时光为30天。※以梁单元荷载施加的桥面板的自重，在拼装模板结束的时光（第25天）激活。CS1建立全垮桥梁的钢梁和横梁施加主梁的自重，CS2区段（图4）桥面板的自重以梁单元荷载施加CS2CS2区段的截面联合输入CS2区段的有效宽度比CS3区段（图3）桥面板的自重以梁单元荷载施加CS3CS3区段的截面联合输入CS3区段的有效宽度比CS4区段(图3)桥面板的自重以梁单元荷载施加CS4CS4区段的截面联合CS4区段的有效宽度比二期荷载以梁单元荷载施加

图4.各个施工阶段的板自重及二期荷载施加

设定建模环境及定义截面/材料为了建立桥梁模型，首先打开新项目(新项目)以‘I-GirderCompositeBridge’为名字保存(Save)文件。文件/新项目文件/保存(I-GirderCompositeBridge)设定建模环境单位体系设置为tonf(Force)，m(Length)。工具/单位体系长度>m;力>tonf图5.设定单位体系对话框

定义材料利用MIDAS/Civil程序内部材料数据库定义主梁和横梁及桥面板的材料。模型/材料和截面特性/材料类型>钢材;规范>KS-Civil(S)数据库>SM520;数据库>SM490类型>混凝土;规范>KS-Civil(RC)数据库>C400图6.输入材料数据

定义截面在主梁的情况为了考虑施工阶段，各个阶段定义不同名字的截面特性值。本例题主梁采用等截面，所以截面特性相同，只名称不同(Sect1,Sect2,Sect3,Sect4)。横梁使用用户的功能输入数据。[단위:mm][단위:mm]图7.截面数据截面区段内容备注主梁H32008009002032/34联合截面横梁H8004002020/20用户类型截面模型/特性值/截面联合截面截面号(1);名称(Sect1);偏心>中央-中央截面类型>钢-工字型;板宽度(12.14);梁数量>(2);CTC(6.15)使用联合截面时，混凝土的自重是以梁单元荷载施加，所以为了在考虑材料自重时防止重复考虑混凝土的自重，所以输入为”0”。钢筋混凝土板>Bc(6.07);tc使用联合截面时，混凝土的自重是以梁单元荷载施加，所以为了在考虑材料自重时防止重复考虑混凝土的自重，所以输入为”0”梁>Hw(3.2);tw(0.02);B1(0.8);tf1(0.032);B2(0.9);tf1(0.034)材料>混凝土材料>数据库>KS-Civil(RC);名称>C400钢材>数据库>KS-Civil(S);名称>SM520Ds/Dc(0)截面号(2);名称(Sect2)截面号(3);名称(Sect3)图8.输入截面向话框数据库/用户表单截面号(4);名称(CBeam);偏心>中央-中央截面形状>工字型截面;用户H(0.84);B1(0.4);tw(0.02);tf1(0.02)

时光依存材料特性为了考虑弹性模量变化及收缩、徐变对混凝土强度的影响，需要另外定义时光依存材料特性值。本例题时光依存材料特性值采用CEB-FIP标准中的规定。构件理论厚度(Notationalsizeofmember)计算时，桥面板的厚度假定为25cm。28天混凝土抗压强度:4000tonf/m2相对湿度:70%几何形状指数:2Ac/u=(2水泥种类:普通水泥拆模时光:浇筑后3天(开始收缩时光)计算输入桥面板的构件理论厚度。模型/特性值/时光依存材料(徐变和收缩)计算输入桥面板的构件理论厚度。名称(Mat-1);设计标准>CEB-FIP28天材龄抗压强度(4000)相对湿度(40~99)(70)构件理论厚度(0.245)水泥种类>普通或早强水泥(N,R)混凝土开始收缩时光(3)点击点击可以查看定义的徐变和收缩图形。图9.定义混凝土时光依存材料特性（收缩/徐变）

浇筑混凝土后，随时光的推移混凝土逐渐硬化，强度也逐渐在增强。本例题使用是CEP-FIP标准中定义的混凝土强度发展函数，输入的数据为定义徐变和收缩时使用的数据。模型/特性值/时光依存材料特性(Comp.Strength)名称(Mat-1);类型>设计规范强度发展>规范>CEB-FIP混凝土28天抗压强度(S28)(4000)水泥种类(a)>N,R:0.25;图10.定义强度发展函数

在MIDAS/Civil中，时光依存材料特性与普通材料特性是分离定义的，最后要将两种材料特性衔接起来。下边将桥面板构件的材料(C400)赋予时光依存材料特性。模型/特性值/时光依存材料特性衔接时光依存材料类型>徐变/收缩>Mat-1抗压强度>Mat-1挑选分配的材料>材料>3:C400挑选的材料;操作>图11.衔接普通材料特性和时光依存材料特性

建立桥梁模型将各个施工阶段的新添加的单元或、边界条件、荷载条件定义为组，通过激活和钝化相应的组建立施工阶段。在本例题学习使用联合截面功能定义施工阶段的主意。定义组参照下表，定义各个施工阶段须要的组（结构组、边界组、荷载组）。施工阶段结构组边界组荷载组(Activation)持续时光备注组步骤CS1SGroupBGroupDL(BC)1DL(BC)2第一步骤第一步骤5非联合截面CS2-E_Width1DL(BC)3第25天(用户步骤)30CS2区段联合CS3-E_Width2DL(BC)4第25天(用户步骤)30CS3区段联合CS4-E_Width3DL(AC)第一步骤10,000CS4区段联合组表单CC组>结构组鼠标右键新建…名称(SGroup)CC组>边界组鼠标右键新建…名称(BGroup)名称(E_Width);后缀(1to3)CC组>荷载组鼠标右键新建…名称(DL(BC));后缀(1to4)名称(DL(AC));

图12.定义组

建立桥梁模型输入主梁数据参照下图输入主梁数据。图13.桥面板的浇筑顺序及范围横梁间距为5m，桥面板的浇筑阶段如图13，考虑主梁的有效宽度可按照下表输入。CS2范围:7@5+1=36m(采用截面:Sect1)CS3范围:4+3@5+1+3+6@5=53m(采用截面:Sect2)CS4范围:1+3@5+4+1+7@5=56m(采用截面:Sect3)

顶面,捕捉节点(开),捕捉单元(开),自动对齐(开)模型/节点/建立节点坐标(0,0,0)复制>复制次数(1);距离(0,6.15,0)模型/单元/扩展单元全选扩展类型>节点线单元单元属性>单元类型>梁单元材料>1:SM520;截面>1:Sect1生成类型>移动复制和移动>随意间距方向>x;间距(7@5,1,4,3@5,1,4,5@5,4,1,3@5,4,1,7@5)图14.建立主梁

给CS3,CS4区段的主梁，使用拖放的功能赋予截面特性。工作表单窗口挑选(单元:CS3区段的所有梁或17to40)特性值>截面>Sect2(拖放)窗口挑选(单元:CS4区段的所有梁或41to66)特性值>截面>Sect3(拖放)确认各个节点间距时，可使用查询节点功能(图15确认各个节点间距时，可使用查询节点功能(图15的①)。①①CS2CS2区段:Sect136mDragDragDropCS3区段:Sect253mDropCS3区段:Sect253mCS4区段:Sect356m图15.各个区段赋予不同的截面名称

输入横梁输入横梁的数据。节点号(开)模型/单元/建立单元单元类型>普通梁/变截面梁材料>2:SM490;截面>4:CBeam;Beta角(0)节点衔接(1,2)模型/单元/复制和移动挑选最新建立的个体形式>复制;复制和移动>等间距dx,dy,dz(5,0,0);复制次数(145/5)图16.输入横梁

输入边界条件输入支撑位置结构物的所有边界条件一次性在CS1阶段被激活，所以定义所有边界条件都属于BGroup边界组。模型/边界条件/普通支撑边界组名称>BGroup单选(节点:21)挑选>添加;支撑条件类型>D-ALL(开)单选(节点:1,47,67)挑选>添加;支撑条件类型>Dy,Dz(开)单选(节点:2,48,68)挑选>添加;支撑条件类型>Dz(开)单选(节点:22)挑选>添加;支撑条件类型>Dx,Dz(开)图17.输入边界条件

输入有效宽度首先估算主梁的有效宽度，输入随有效宽度不同的截面惯性矩之比。在MIDAS/Civil中输入有效宽度系数，会在应力估算时反应。反应有效宽度来估算应力时，在有效宽度系数功能里输入全截面的Iyy值和有效宽度的Iyy值之比即可。区段有效宽度截面惯性矩Iyy有效宽度比,Iyy_2/Iyy_1全宽度(Iyy_1)有效宽度(Iyy_2)变跨跨中5.6530.0.0.985支座处5.1170.0.0.965中跨跨中5.8390.0.0.992显示边界条件>All;普通支撑(开)节点号r(关),单元号(开)模型/边界条件/有效宽度系数边界组名称>E_Width1单选(单元:1~16)系数Iy(0.985)边界组名称>E_Width2单选(单元:17~26)系数Iy(0.965)单选(单元:27~40)系数Iy(0.992)边界组名称>E_Width3单选(单元:41~50)系数Iy(0.965)单选(单元:51~66)系数Iy(0.985)

图18.输入随有效宽度不同的截面惯性矩

输入荷载在本例题使用梁单元荷载输入联合前的荷载和联合后的荷载。参照下图输入各个施工阶段的荷载。区段右侧梁左侧梁垂直荷载(FZ)扭矩(MX)垂直荷载(FZ)扭矩(MX)联合前荷载，DL(BC)-3.974-0.152-3.9740.152联合后荷载，DL(AC)-1.9062.008-1.906-2.008定义荷载工况时，荷载类型挑选施工阶段荷载。首先定义荷载工况。荷载/静力荷载工况名称(DL(BC)1);类型>施工阶段荷载(CS)名称(DL(BC)2);类型>施工阶段荷载(CS)名称(DL(BC)3);类型>施工阶段荷载(CS)名称(DL(BC)4);类型>施工阶段荷载(CS)名称(DL(AC));类型>施工阶段荷载(CS)图19.输入荷载工况

输入联合前的固定荷载用梁单元荷载功能给梁单元输入均部荷载。图20.输入CS1区段的桥面板联合前的荷载标准视图,单元号(关)荷载/自重荷载工况名称>DL(BC)1;荷载组名称>DL(BC)1自重系数>Z(-1);操作>Add荷载/梁单元荷载挑选单元属性挑选类型>截面;1:Sect1荷载工况名称>DL(BC)2;荷载组名称>DL(BC)2荷载类型>均布荷载方向>整体坐标系Z;投影>No;竖值>相对值x1(0);x2(1);w(-3.974)多边形挑选(单元:2to16by2,左侧主梁的第一个桥面板的浇筑区段)荷载类型>均布弯矩/扭矩方向>整体坐标系X;投影>No;数值>相对值x1(0);x2(1);w(0.152)多边形挑选(单元:1to15by2,右侧主梁的第一个桥面板的浇筑区段)x1(0);x2(1);w(-0.152)按上述主意输入CS2区段的(DL(BC)3)和CS3区段的(DL(BC)4)的联合前的荷载。CS2CS2施工区段53m53mCS3CS3施工区段56m56m图21.CS3,CS4区段的桥面板荷载

输入联合后的固定荷载使用梁单元荷载功能，给梁单元输入均布荷载。荷载/梁单元荷载挑选单元属性挑选类型>截面;1:Sect1,1:Sect2,1:Sect3荷载工况名称>DL(AC);荷载组名称>DL(AC)荷载类型>均布荷载方向>整体坐标系Z;投影>否;竖值>相对值x1(0);x2(1);w(-1.906)多边形挑选(单元:2to62by2,左侧主梁)荷载类型>均布弯矩/扭矩方向>整体坐标系X;投影>No;数值>相对值x1(0);x2(1);w(-2.008)多边形挑选(单元:1to61by2,右侧主梁)x1(0);x2(1);w(2.008)图22.输入2期荷载

定义施工阶段定义结构组定义施工阶段分析时，使用的结构组。组表单全选组>结构组>SGroup(拖放)DragDragDropDrop图23.定义结构组

施工阶段的构成按下表定义各个施工阶段。施工阶段结构组边界组荷载组(激活)持续时光备注组步骤CS1SGroupBGroupDL(BC)1DL(BC)2第一步骤第一步骤5非联合截面CS2-E_Width1DL(BC)3第25天(用户步骤)30CS2区段联合CS3-E_Width2DL(BC)4第25天(用户步骤)30CS3区段联合CS4-E_Width3DL(AC)第一步骤10,000CS4区段联合

首先使用生胜利能一次性定义所有施工阶段，然后对每个施工阶段举行修改。荷载>施工阶段分析数据>定义施工阶段阶段>名称(CS);后缀(1to4);持续时光(30)增强子步骤>时光(25)保存结果>施工阶段(开)，施工步骤(开)图24.使用生胜利能输入各个施工阶段

修改施工阶段CS1。名称>CS1增强子步骤>时光(25);持续时光(5)单元表单组列表>SGroup被激活的材料为钢材，故材龄挑选“0”。激活>龄期(0);被激活的材料为钢材，故材龄挑选“0”。边界表单组列表>BGroup激活>支撑条件/弹性支撑位置>变形后组列表荷载表单组列表>DL(BC)1,DL(BC)2激活>激活时光>开始;组列表输入荷载时被激活的时光挑选“输入荷载时被激活的时光挑选“开始”，表示荷载作用开始时光为相应施工阶段的持续时光的第一天。图25.修改施工阶段(CS1)修改施工阶段CS2。名称>CS2边界表单组列表>E_Width1激活>支撑条件/弹性支撑位置>边形后组列表荷载表单组列表>DL(BC)3激活>激活>25;组列表图26.修改施工阶段(CS2)CS3的情况，参照图27来修改荷载组。图27.修改施工阶段(CS3)

在CS4阶段，为了查看结构的持久效应，施工持续时光输入10,000天，激活2期荷载。名称>CS4增强子步骤>时光(25);持续时光(10000)边界表单组列表>E_Width3激活>支撑条件/弹性支撑位置>变形后组列表荷载表单组列表>DL(AC)激活>激活时光>开始;组列表图28.修改施工阶段（CS4）及定义施工阶段对话框

定义各个施工阶段的联合截面指定主梁及桥面板的激活时光。被指定为联合界面类型时，本来输入的截面特性值就不能使用。参照图29指定主梁及桥面板的激活时光。在本例题所有主梁激活时光定义为CS1阶段。在施工阶段联合界面在施工阶段联合界面输入位置2的初期材龄，则在定义施工阶段时输入的材料龄期不起作用，以本对话框输入的时光为准。激活施工阶段为激活主梁(位置1)的时光，即CS1阶段。激活桥面板(位置2)的时光为CS2阶段。图29.桥面板的浇筑顺序及范围首先定义第一区段桥面板的浇筑时光。定义为联合截面时，联合形式挑选为标准，则截面默认分成位置1、位置2两个部分来。倘若联合截面形式挑选用户，截面按照用户指定的位置数。这种情况输入截面的边缘或型心时，要以联合后的截面为基准。荷载>施工阶段分析数据> 施工阶段联合界面激活施工阶段>CS1;截面>1:Sect1联合形式>标准施工顺序位置>1材料类型>单元;叠合阶段>激活施工阶段;龄期(0)位置>2材料类型>材料;材料>3:C400;叠合阶段>CS2;龄期(5)

图30.输入第一区段桥面板的联合截面浇筑顺序

下面定义第二、第三区段的桥面板。激活施工阶段>CS1;截面>2:Sect2联合形式>标准施工顺序位置>1材料类型>单元;叠合阶段>激活施工阶段;龄期(0)位置>2材料类型>材料;材料>3:C400;叠合阶段>CS3;龄期(5)激活施工阶段>CS1;截面>3:Sect3联合形式>标准施工顺序位置>1材料类型>单元;叠合阶段>激活施工阶段;龄期(0)位置>2材料类型>材料;材料>3:C400;叠合阶段>CS4;龄期(5)图31.桥面板第三浇筑区段的施工阶段的定义

输入施工阶段分析控制数据。分析>施工阶段分析控制数据总算施工