MIDAS例题-使用一般功能做悬臂法桥梁施工阶段分析.doc

使用一般功能做悬臂法桥梁施工阶段分析目 录悬臂法的施工顺序和施工阶段分析 2设定建模环境 2定义截面和材料 2结构建模 2建立预应力箱型梁模型 / 2建立桥墩模型 / 2建立结构群 / 2定义边界群以和输入边界条件 / 2建立荷载群 / 2定义并建立施工阶段 2定义施工阶段 / 2建立施工阶段 / 2输入荷载 / 2悬臂法的施工顺序和施工阶段分析本用户指南将使用“使用建模助手做悬臂法桥梁施工阶段分析”中的例题，学习掌握使用一般建模功能做施工阶段分析的步骤悬臂法(FCM)的施工顺序一般如下：施工下部工程同时进行制作和拼装挂篮分阶段施工下部工程架设零号块的临设并设置临时固结措施拼装模板，布置钢筋和钢材(需七天)混凝土的浇筑和养护、张拉钢束(需五天)在零号块上布置挂篮移动挂篮到下一个桥梁段施工完第一中间跨，移动挂篮施工边跨(FSM工法)施工合龙段(Key Seg.)布置永久支座，张拉下部钢束施工桥面收 尾※ 本悬臂法桥梁例题为三跨连续梁使用了4台挂篮(F/T)，因此不必移动挂篮。

悬臂法施工阶段分析应该正确反应上面的施工顺序施工阶段分析中各施工阶段的定义，在MIDAS/CIVIL里是通过激活和钝化结构群、边界群以和荷载群来实现的下面将MIDAS/CIVIL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2. 建立结构模型3. 定义并构建结构群4. 定义并构建边界群5. 定义荷载群6. 输入荷载7. 布置预应力钢束8. 张拉预应力钢束9. 定义时间依存性材料特性值并连接10. 运行11. 确认分析结果在“使用建模助手做悬臂法桥梁施工阶段分析”里使用悬臂法桥梁建模助手完成了上述2~8步骤在本使用指南中，我们将使用一般功能完成上述施工阶段分析的1~8步骤步骤9~11的方法与“使用建模助手做悬臂法桥梁施工阶段分析”相同，在本使用指南章节中将不赘述设定建模环境为了做悬臂法桥梁的施工阶段分析首先打开新项目( 新项目)以‘FCM.mcb’名字保存( 保存)文件然后将单位体系设置为‘tonf’和‘m’该单位体系可以根据输入的数据类型随时随意地更换文件 / 新项目文件 / 保存 ( FCM )² 单位体系也可以在程序窗口下端的状态条中的单位选择按钮()中选择修改。

工具 / 单位体系 ²长度 > m ; 力 > tonf ¿图1 设定单位体系定义截面和材料定义预应力箱型梁、桥墩、钢束的材料模型 / 特性值 / 材料类型 > 混凝土 ; 规范 > KS-Civil(RC)数据库 > C400 ¿ ²类型 > 混凝土 ; 规范 > KS-Civil(RC)数据库 > C270 ¿名称 (钢束) ; 类型 > 由用户定义 ; 规范 > None分析数据弹性模量 (2.0e7)线膨胀系数 (1.0e-5) ¿图2 定义材料特性对话框将桥墩截面定义为用户类型后定义预应力箱型梁截面使用变截面群功能将变截面区段定义为群，用户输入两端部的截面后程序会自动生成内部截面因此用户不需要按桥梁段输入预应力箱型桥梁截面，只需使用变截面群功能输入支座处和跨中截面，程序自动会计算出整个桥梁的截面变化首先定义桥墩截面模型 / 特性值 / 截面数据库/用户 表单截面号 (1) ; 名称 (桥墩)截面形状 > 实心矩形 ; 用户 > H (1.8), B(8.1) ¿图3 定义截面特性对话框参照图4定义跨中预应力箱型梁截面模型 / 特性值 / 截面箱型梁表单截面号 (2) ; 名称 (跨中)截面类型 > 单箱单室 ; 查看选项 > 截面大样² 考虑桥梁截面为变截面，定义偏心为中央-顶可以正确反应预应力箱型桥梁截面的变化。

变截面点 开/关 > JO1 (开)偏心 > 中央-上部²外轮廓表单HO1 (0.25) ; HO2 (0.35) ; HO3 (2.1) BO1 (2.8) ; BO1-1 (1.05) ; BO3 (3.55) 内轮廓表单变截面点 开/关 > JO1 (开), JI1 (开), JI5 (开)HI1 (0.275) ; HI2 (0.325) ; HI3 (1.59) HI4 (0.25) ; HI5 (0.26)BI1 (3.1) ; BI1-1 (1.35) BI3 (3.1) ; BI3-1 (1.85) ² 在查看选项中选择实际截面可以观察实际输入的截面形状查看选项 > 实际截面² ¿图4 定义跨中截面参照图5定义支座位置预应力箱型梁截面模型 / 特性值 / 截面箱型梁表单截面号 (3) ; 名称 (支座)截面类型 > 单箱单室 ; 查看 > 截面大样变截面点 开/关 > JO1 (开)偏心 > 中央-上部外轮廓表单HO1 (0.25) ; HO2 (0.35) ; HO3 (6.4) BO1 (2.8) ; BO1-1 (1.05) ; BO3 (3.55) 内轮廓表单变截面点 开/关 > JO1 (开), JI1 (开), JI5 (开)HI1 (0.275) ; HI2 (0.325) ; HI3 (5.3) HI4 (0.25) ; HI5 (0.85)BI1 (3.1) ; BI1-1 (1.35) BI3 (3.1) ; BI3-1 (1.85) ¿图5 定义支座处截面使用输入的截面号分别为2号和3号的预应力箱型梁截面生成变截面类型。

²² 为了使用变截面类型生成变截面群，应先定义变截面模型 / 特性值 / 截面变截面表单截面号 (4) ; 名称 (跨中-支座)截面类型 > PSC-1 Cell ; 变截面点 开/关 > JO1 (开)截面-I > (跨中)² 因为制作曲线模板非常困难，所以在一个桥梁段内按直线变化考虑在变截面表单中将截面变化定义为线性并将一个桥梁段看作一个梁单元截面-j > (支座)截面沿y轴的变化 > 线性 ; 截面沿z轴的变化 > 线性²偏心 > 中央-上部 截面号 (5) ; 名称 (支座-跨中)截面类型 > PSC-1 Cell ; 变截面点 开/关 > JO1 (开)截面-I > (支座)截面-j > (跨中)截面沿y轴的变化 > 线性 ; 截面沿z轴的变化 > 线性偏心 > 中央-上部 ¿图6 变截面的构成结构建模使用MIDAS/CIVIL的一般功能建立悬臂法桥梁模型 为了做施工阶段分析，在定义了施工阶段之后，MIDAS/CIVIL将在两个作业模式(基本阶段和施工阶段)内运作在基本阶段模式中，用户可以输入所有结构模型数据、荷载条件以和边界条件，但不在此阶段做结构分析。

施工阶段模式是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 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、边界条件群以和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 悬臂法桥梁的施工阶段荷载(钢束的预应力、挂篮荷载、桥梁段自重等)条件非常复杂，所以一般在基本阶段模式中建立结构模型和边界条件，在施工阶段模式中输入各施工阶段的荷载建模的步骤如下1. 建立预应力箱型梁模型2. 建立桥墩模型3. 定义时间依存性材料并与材料连接4. 建立结构群5. 建立边界群并输入边界条件6. 建立荷载群建立预应力箱型梁模型参照图7建立预应力箱型梁模型将每个桥梁段看作一个梁单元，以零号块和桥墩的交点、桥墩和桥墩的中心距离为基准分割单元满堂支架法区段应考虑下部钢束的锚固位置分割单元 零号块桥梁段 2桥梁段 2合龙段 3合龙段 2零号块零号块零号块合龙段 1桥梁段 1FSM区段FSM区段桥梁段 1图7 桥梁段的划分首先建立节点后使用 扩展单元 功能建立预应力箱型梁右班跨模型 正面, 自动对齐 (开), 捕捉点栅格 (关) 捕捉轴网 (关), 捕捉节点 (开), 捕捉单元 (开)模型 / 节点 / 建立节点坐标 (x, y, z) ( 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: C400截面 > 2: 跨中 ; 生成类型 > 移动和复制间距类型 > 不等间距 ; 轴 > x间距 ( 2@1, , 2@1, , 4, , , , 4, , 1 ) ¿图8 生成右半跨梁单元使用 镜像 功能将生成的右半跨梁单元对称复制。

为了将对称复制的左侧的梁单元的坐标轴与右侧梁单元的坐标轴一致，选择反转单元坐标轴选项模型 / 单元 / 镜像 全选模型 > 复制 ; 对称平面 > y-z平面x轴位置 : ( 150 ) 8反转单元坐标轴 (开) ¿(150)图9 对称复制梁单元使用 选择属性-单元 功能和工作树形菜单功能修改变截面区段和零号块梁单元截面考虑到合龙段的支模一般将与合龙段连接的桥梁段12设计为等截面，所以将桥梁段1~11和零号块端部单元的截面修改为变截面由跨中向支座变化的截面修改为跨中-支座截面，由支座向跨中变化的截面修改为支座-跨中截面。