月梁桥专题预应力溷凝土梁桥悬臂施工阶段分析专题PPT学习教案

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1、会计学1月梁桥专题预应力溷凝土梁桥悬臂施工月梁桥专题预应力溷凝土梁桥悬臂施工阶段分析专题阶段分析专题1、桥梁概要、桥梁概要 本桥为60+100+60三跨预应力混凝土连续梁铁路桥。主梁为单箱单室结构，梁宽12.2m，桥梁采用挂篮悬臂灌注法施工。 通过本例题重点介绍midas Civil软件的施工阶段仿真模拟、施工预拱度的确定等。1.1 桥梁概况桥梁概况 （一）恒载1、结构自重：钢筋混凝土结构按 ，其余按铁路桥涵设计基本规范(TB 10002.1-2005)采用。2、二期恒载：包括钢轨、扣件、枕木、道碴等线路设备重，以及防水层、人行道栏杆、人行道遮板、挡碴墙、电缆槽盖板及竖墙等附属设施重量。桥面二

2、期恒载 。3、预应力及其次内力。4、混凝土收缩和徐变的影响：环境条件按野外一般条件计算，相对湿度取70。5、钢束预应力损失。（二）活载1、列车竖向静活载：ZK活载，双线按100计。（三）施工荷载挂篮重量（含模板）按最大悬臂梁段重量确定，采用56t/套。1.2 荷载荷载1.3 施工方案施工方案 最长节段长为4m，节段重量大。由于本桥为长联多跨结构，根据主跨合拢顺序，本桥先将2个边跨合拢，然后合拢中跨，合拢段利用挂篮吊架施工。根据工期安排，全桥共投入2套（4只）挂篮，对称施工。 主梁施工流程为：墩梁固结悬臂施工形成T构双边跨满堂施工双边跨合拢解除墩梁固结悬臂梁跨中合拢形成连续梁结构的过程。第1页/

3、共25页2、结构概况、结构概况2.1定义材料定义材料桥梁三维几何模型图 模型模型 材料和截面特性材料和截面特性材料材料定义C26混凝土定义Strand1860钢材第2页/共25页2.2定义截面定义截面 模型模型 材料和截面特性材料和截面特性截面截面设计截面设计截面定义跨中标准截面标准截面定义端支点截面端支点截面定义中支点截面中支点截面第3页/共25页2.2定义截面定义截面 模型模型 材料和截面特性材料和截面特性截面截面设计截面设计截面定义跨中横隔板截面横隔板截面 模型模型 建模助手建模助手PSC桥桥跨度信息跨度信息定义主梁跨度主梁跨度信息信息打开打开“截面信息截面信息OK。wzd”文件，生成主

4、梁截面信息文件，生成主梁截面信息 模型模型 建模助手建模助手PSC桥桥截面和钢筋截面和钢筋截面截面第4页/共25页2.3定义材料的时间依存特性并连接定义材料的时间依存特性并连接 模型模型 材料和截面特性材料和截面特性时间依存材料时间依存材料时间依存材料时间依存材料(徐变徐变/收缩收缩)定义C26混凝土的时间依存材料（收缩徐时间依存材料（收缩徐变）变） 模型模型 材料和截面特性材料和截面特性时间依存材料时间依存材料时间依存材料连接时间依存材料连接材料的材料依存特性与构件的理论厚度有关系。 模型模型 材料和截面特性材料和截面特性时间依存材料时间依存材料修改单元的材料依存特性修改单元的材料依存特性程

5、序中提供公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ D62-2004)的收缩应变和徐变系数的计算方法是按照公路规范附录F中的公式计算的。设计铁路桥梁时计算收缩和徐变系数可参考公路桥梁的方法，因为公路规范考虑的更详细一些，例如考虑了相对湿度的影。第5页/共25页2.3定义材料的时间依存特性并连接定义材料的时间依存特性并连接 模型模型 材料和截面特性材料和截面特性时间依存材料时间依存材料时间依存材料时间依存材料(徐变徐变/收缩收缩)定义C26混凝土的时间依存材料（收缩徐时间依存材料（收缩徐变）变） 模型模型 材料和截面特性材料和截面特性时间依存材料时间依存材料时间依存材料连接时间依存材料连接

6、材料的依存特性与构件的理论厚度有关系，而构件的理论厚度又与构件的截面有关系，不同截面的构件理论厚度有可能不同。 模型模型 材料和截面特性材料和截面特性时间依存材料时间依存材料修改单元的材料依存特性修改单元的材料依存特性程序中提供公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ D62-2004)的收缩应变和徐变系数的计算方法是按照公路规范附录F中的公式计算的。设计铁路桥梁时计算收缩和徐变系数可参考公路桥梁的方法，因为公路规范考虑的更详细一些，例如考虑了相对湿度的影响。第6页/共25页3、结构组、边界组、荷载组的定义结构组、边界组、荷载组的定义定义结构组结构组 为了进行施工阶段分析，将在各施工阶

7、段(construction stage)所要激活或者钝化的单元、边界条件、荷载定义为组，并利用组来定义施工阶段。定义边界组边界组第7页/共25页定义荷载组荷载组第8页/共25页4、建立结构模型建立结构模型 树形菜单树形菜单 表格表格节点节点打开“主梁节点和支座节点表格.xlsx”，将节点表格数据复制，然后黏贴到模型中的节点表格中，生成空间节点。连接主梁开始节点（节点1）和结束节点（节点83），建立单元，并交叉分割，生成82个主梁单元，主梁单元的截面赋予参见“2.2定义截面”。最后修改特殊位置的单元截面：端支点位置单元1 、2 、81、 82赋予截面IV；跨中横隔板位置单元41 、42赋予截面

8、VII ；中支点位置单元22、23、60、61赋予截面V。 模型模型 单元单元建立建立第9页/共25页5、边界、边界 树形菜单树形菜单 表格表格边界条件边界条件一般支撑一般支撑 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条件，并将支座节点与主梁节点通过刚臂进行刚性连接。 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。 树形菜单树形菜单 表格表格边界条件边界条件刚性连接刚性连接第10页/共25

9、页 树形菜单树形菜单 表格表格边界条件边界条件弹性连接弹性连接1、弹性连接虽然属于边界条件的一种，但它实际上是一种刚度单元，因此拥有单元局部坐标系。在输入弹性连接刚度时，务必要注意弹性连接的单元局部坐标系（例如：弹性连接中2点连线的方向为x轴方向，刚度方向就是SDx）。2、对于满堂支撑（只受压弹性连接）的模拟，要注意轴向刚度（SDx）的合理模拟，可以根据满堂支撑的预压得到近似的轴向刚度。3、用一般弹性连接模拟支座，对于各方向的刚度可以根据支座的相关参数进行计算。4、切记随意输入用户想当然的无穷大刚度（例如SDx=1018kN/m）来模拟轴向刚度，过大的支座刚度如果处于分母位置时，程序由于精度的

10、原因，有可能会视为“0”，这样模型在计算过程中很容易会发生奇异。第11页/共25页6、荷载、荷载 荷载荷载 静力荷载工况静力荷载工况 荷载荷载 自重自重 荷载荷载 梁单元荷载梁单元荷载打开“梁单元荷载表格.xlsl”文件，将荷载复制并黏贴到上面表格中。“施工阶段荷载”类型仅用于施工阶段荷载分析，在POSTCS阶段不能进行分析。如果将在施工阶段作用的荷载定义为其他荷载类型，则该荷载既在施工阶段作用，也在成桥状态作用。在施工阶段作用的效应累加在CS合计中，在成桥状态作用的荷载效应以“ST荷载工况名称”的形式体现。因此为了避免相同的荷载重复作用，对于在施工阶段作用的荷载，其荷载类型最好定义为施工阶段

11、荷载。注：荷载类型“施工荷载”和“恒荷载”一样，都属于既可以在施工阶段作用也可以在POSTCS阶段独立作用的荷载类型。 第12页/共25页6、荷载、荷载 荷载荷载 节点荷载节点荷载打开“节点荷载表格.xlsl”文件，将荷载复制并黏贴到上面表格中。第13页/共25页7、钢束、钢束 荷载荷载 预应力荷载预应力荷载钢束特性值钢束特性值第14页/共25页 荷载荷载 预应力荷载预应力荷载钢束布置形状钢束布置形状打开MCT命令窗口，打开“钢束布置形状.mct”文件，点击运行，生成钢束形状。 工具工具 MCT命令窗口命令窗口钢束布置形状钢束布置形状钢束布置形状中坐标轴与适用桥型的关系钢束布置形状中坐标轴与适

12、用桥型的关系：直线法：适用于所有类型构件的钢束布置；曲线法：仅适用于圆曲线梁上的钢束布置；单元法：仅适用于直梁、斜梁上的钢束布置。严禁用于弯桥钢束布置中。严禁用于弯桥钢束布置中。第15页/共25页 荷载荷载 预应力荷载预应力荷载钢束预应力荷载钢束预应力荷载打开“钢束预应力荷载表格.xlsx”文件，将预应力荷载数据复制黏贴到上面表格中，生成钢束预应力荷载。第16页/共25页8、移动荷载、移动荷载 荷载荷载 移动荷载数据移动荷载数据移动荷载规范移动荷载规范移动荷载分析树形菜单 对于中文版用户，目前程序可以进行中国规范下的公路、城市、铁路、轻轨（地铁）、人群移动荷载分析，以及对局部构件（如横梁）进行

13、的横向移动荷载分析。 车道和车道面定义时单元或节点必须依次排列，否则会出现车辆对开的情况导致移动荷载分析出现错误的结果。车道面定义时，板单元与XY平面的夹角不能大于15度，否则无法定义车道面。 当横向联系梁较少，且车道距离选择的纵梁较近时，可选择“车道单元法”（首先加载在临近纵梁上，再通过横梁传递给其他的纵梁）；而横向联系梁较多时，选择“横向联系梁”的方法会得到比较好的结果（首先加载在横梁上再传递到周边的纵梁上）。如果车道中心线所在位置没有横向联系梁，那么只能采用车道单元的方法定义车道，而不能采用横向联系梁法。 对于梁格结构、板单元和实体单元有时也可采用虚拟车道梁的方式进行移动荷载分析，使用虚

14、拟梁加载移动荷载时，在车道中心线的位置建立虚拟梁，虚拟梁与主梁结构通过共节点或与相邻主梁节点建立刚臂的方式连接，虚拟梁的刚度不宜设置过大，以免影响整个结构的刚度，但也不能设置过小，可取一般结构刚度的千分之一或万分之一。第17页/共25页 荷载荷载 移动荷载数据移动荷载数据车道车道 车道和车道面定义时单元或节点必须依次排列，否则会出现车辆对开的情况导致移动荷载分析出现错误的结果。车道面定义时，板单元与XY平面的夹角不能大于15度，否则无法定义车道面。第18页/共25页 荷载荷载 移动荷载数据移动荷载数据车辆车辆 荷载荷载 移动荷载数据移动荷载数据移动荷载工况移动荷载工况第19页/共25页 分析分

15、析 移动荷载分析控制数据移动荷载分析控制数据影响线：公路常用影响线加载方式；而铁路、轻轨、地铁常用所有点加载方式，加载数量决定移动荷载分析的精度。结果输出内容：仅输出最大值和最小值，或输出所有内力结果；是否输出应力。计算选项：选择输出指定结构组的分析结果，默认输出所有构件的分析结果。在较大模型分析时，通过此功能可节省计算求解时间和所用空间。冲击系数计算方法：可选基频法和其他常用冲击系数计算方法；本例题选基本例题选基频为频为15，是个假值，为了，是个假值，为了直接得出冲击系数为直接得出冲击系数为1.45。第20页/共25页9、定义施工阶段、定义施工阶段 荷载荷载 施工阶段分析数据施工阶段分析数据

16、定义施工阶段定义施工阶段打开MCT命令窗口，打开“施工阶段定义.mct”文件，点击运行，生成施工阶段信息。 工具工具 MCT命令窗口命令窗口结构材龄和施工持续时间的正确模拟是准确考虑混凝土结构时间依存特性的前提。1、工程实例：3个施工阶段分别激活（结构1、结构2、结构3）3个结构组，每个施工阶段持续的时间为10天（包括混凝土结构5天的养护材龄），总施工时间为30天。那么结构1、结构2和结构3分别考虑了30天、20天和10天的时间依存特性。2、midas Civil模拟：施工阶段施工阶段1：结构1材龄：5天持续时间=施工阶段1（10天）-结构1材龄（5天）+结构2材龄（5天）=10天施工阶段施工

17、阶段2：结构2材龄：5天持续时间=施工阶段2（10天）-结构2材龄（5天）+结构3材龄（5天）=10天施工阶段施工阶段3：结构3材龄：5天持续时间=施工阶段3（10天）-结构3材龄（5天）=5天第21页/共25页9、定义施工阶段、定义施工阶段 分析分析 施工阶段分析控制施工阶段分析控制该功能的设置参考资料“Civil-FAQ偏重施工阶段分析.doc ”文档。第22页/共25页10、查看施工阶段预拱度和、查看施工阶段预拱度和0.5静活载预拱度静活载预拱度 结果结果 一般预拱度一般预拱度一般预拱度图形一般预拱度图形施工阶段预拱度和0.5静活载预拱度见“施工阶段预拱度表格.xls” 结果结果 一般预拱度一般预拱度一般预拱度表格（单位：一般预拱度表格（单位：mm）10.1施工阶段预拱度施工阶段预拱度第23页/共25页