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预应力混凝土梁的分析北京迈达斯技术有限公司4-5目 录概要……………………………………………………………………………………………………… 1桥梁概况及一般截面……………………………………………………………………………………………… 2预应力混凝土梁的分析顺序……………………………………………………………………………………… 3使用的材料及其容许应力………………………………………………………………………………………… 4荷载………………………………………………………………………………………………………………… 5设置操作环境…………………………………………………………………………………………… 6定义材料和截面………………………………………………………………………………………… 7定义截面…………………………………………………………………………………………………………… 8定义材料的时间依存性并连接…………………………………………………………………………………… 9建立结构模型………………………………………………………………………………………… 11定义结构组、边界条件组和荷载组……………………………………………………………………………… 12输入边界条件……………………………………………………………………………………………………… 15输入荷载……………………………………………………………………………………………… 16输入恒荷载……………………………………………………………………………………………………… 17输入钢束特性值………………………………………………………………………………………………… 18输入钢束形状…………………………………………………………………………………………………… 19输入钢束预应力荷载…………………………………………………………………………………………… 22定义施工阶段………………………………………………………………………………………… 24输入移动荷载数据…………………………………………………………………………………… 29运行分析……………………………………………………………………………………………… 33查看分析结果………………………………………………………………………………………… 34通过图形查看应力……………………………………………………………………………………………… 34定义荷载组合…………………………………………………………………………………………………… 38利用荷载组合查看应力………………………………………………………………………………………… 39查看钢束的分析结果…………………………………………………………………………………………… 43查看荷载组合条件下的内力…………………………………………………………………………………… 46概要本例题使用一个简单的两跨连续梁模型（图1）来重点介绍MIDAS/Civil的施工阶段分析功能、钢束预应力荷载的输入方法以及查看分析结果的方法等。

主要包括分析预应力混凝土结构时定义钢束特性、钢束形状、输入预应力荷载、定义施工阶段等的方法，以及在分析结果中查看徐变和收缩、钢束预应力等引起的结构的应力和内力变化特性的步骤和方法图1. 分析模型桥梁概况及一般截面分析模型为一个两跨连续梁，其钢束的布置如图2所示，分为两个阶段来施工桥梁形式：两跨连续的预应力混凝土梁桥梁长度：L = 2@30 = 60.0 m区 分钢束坐标x (m)0122430364860钢束1z (m)1.50.22.61.8钢束2z (m)2.02.80.21.51.5 m0.2 m0.2 0.2 m3 m2 m图2. 立面图和剖面图预应力混凝土梁的分析步骤预应力混凝土梁的分析步骤如下1. 定义材料和截面2. 建立结构模型3. 输入荷载恒荷载钢束特性和形状钢束预应力荷载4. 定义施工阶段5. 输入移动荷载数据6. 运行结构分析7. 查看结果使用的材料及其容许应力q 混凝土设计强度：初期抗压强度：弹性模量：Ec=3.000Wc1.5 √fck+ 70.000 = 3.07×105kgf/cm2容许应力： 容许应力预应力作用后（瞬间）预应力损失发生后（最终）抗 拉抗 压q 预应力钢束 (ASTM A416-92低松弛270级，Φ15.2mm (0.6" strand)屈服强度： →抗拉强度： →截面面积： 弹性模量： 张 拉 力： fpi=0.7fpu=133kgf/mm2锚固装置滑动： 磨擦系数： 容许应力张拉时的最大应力锚固瞬间()应力损失后使用状态荷载q 恒荷载自重 在程序中按自重输入q 预应力钢束(φ15.2 mm×31 (φ0.6" - 31))截面面积 : Au = 1.387 × 31 = 42.997 cm2孔道直径 : 133 mm张拉力 : 抗拉强度的70%fpj = 0.7 fpu = 13,300 kgf/cm2Pi = Au × fpj = 405.8 tonf张拉后的瞬间损失（程序自动计算）摩擦损失 :, 锚固装置滑动引起的损失 : 弹性收缩引起的损失 : 损失量 最终损失（程序自动计算）钢束的松弛（Relaxation）徐变和收缩引起的损失q 徐变和收缩条件水泥 : 普通硅酸盐水泥长期荷载作用时混凝土的材龄 : 5天混凝土与大气接触时的材龄 : 3天相对湿度 : 大气或养护温度 : 适用规范 :中国规范徐变系数 : 程序计算混凝土收缩变形率 : 程序计算q 活荷载适用规范：城市桥梁设计荷载规范荷载种类：C-AL C-AD(150)设置操作环境打开新文件(新项目)，以 ‘PSC beam’ 为名保存(保存)。

将单位体系设置为 ‘tonf’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 ( PSC beam )² 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 ²长度> m ; 力>tonf ¿ 图3. 设置单位体系定义材料和截面下面定义PSC beam所使用的混凝土和钢束的材料特性模型 / 材料和截面特性 / 材料类型>混凝土 ; 规范>GB-civil(RC)² 同时定义多种材料特性时，使用键可以连续输入数据库>40 ¿ ²名称( 钢束 ) ; 类型>用户定义 ; 规范>无分析数据弹性模量 (2.1e7) ¿0图4. 定义材料对话框定义截面PSC beam的截面使用比较简单的矩形截面来定义模型 /材料和截面特性 / 截面数据库/用户> 截面号 ( 1 ) ; 名称 (Beam) 截面类型>实腹长方形截面>用户H ( 3 ) ; B ( 2 ) 偏心>中-下部¿ 图5. 定义截面的对话框定义材料的时间依存性并连接为了考虑徐变、收缩以及抗压强度的变化，下面定义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。

Ø 28天强度 : fck = 400 kgf/cm2 Ø 相对湿度 : RH = 70 %Ø 理论厚度 : 1.2m ( 2Ac / u= 2 x 6 / 10 = 1.2 )Ø 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 (徐变和收缩) ; 设计标准>中国规范28天材龄抗压强度 (4000)相对湿度 (40 ~ 99) (70) ² 截面形状比较复杂时，可使用模型>材料和截面特性值>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 (1.2) ² 开始收缩时的混凝土材龄 (3) ¿ 图6. 定义材料的徐变和收缩特性参照图7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>徐变和收缩选择指定的材料>材料>1:40 选择的材料 图7. 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点格(关) ; 捕捉点(关) ; 捕捉轴线(关) 正面 ; 自动对齐 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 à线单元单元类型>梁单元 ; 材料>1:40 ; 截面> 1: Beam生成形式>复制和移动 复制和移动>等间距>dx,dy,dz>(2, 0, 0) 复制次数>(30) ¿图8. 建立几何模型定义结构组、边界条件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和边界条件定义为组，并利用组来定义施工阶段。

组>结构租 >新建…定义结构组>名称( S-G ) ; 后缀 ( 1to2 ) ² 为了利用 桥梁内力图 功能查看分析结果而将其定义为组 定义结构组>名称 ( All ) ² 单元号 (on)窗口选择 (单元 : 1 to 18)组>结构组>S_G1 (拖&放) 窗口选择 (单元 : 19 to 30)组>结构组>S_G2 (拖&放) 全选组>结构组>All (拖&放)S-G2S-G1Drag & Drop图9. 定义结构组(Structure Group) 新建边界组边界组名称的建立方法如下C 组>边界组>新建…定义边界组>名称 ( B-G ) ; 后缀( 1to2 ) 图10. 建立边界组(Boundary Group)新建荷载组恒荷载组和预应力荷载组名称的新建方法如下。