预应力连续梁的施工阶段分析.doc

预应力混凝土梁的施工阶段分析北京迈达斯技术有限公司CONTENTS概要 1桥梁概况及一般截面 2预应力混凝土梁的分析依次 3运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 12定义结构组、边界条件组和荷载组 13输入边界条件 16输入荷载 17输入恒荷载 18输入钢束特性值 19输入钢束形态 20输入钢束预应力荷载 23定义施工阶段 25输入移动荷载数据 30运行分析 34查看分析结果 35通过图形查看应力 35定义荷载组合 39利用荷载组合查看应力 40查看钢束的分析结果 44查看荷载组合条件下的内力 47概要本例题运用一个简洁的两跨连续梁模型（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、钢束形态、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改变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态钢束预应力荷载4. 定义施工阶段5. 输入移动荷载数据6. 运行结构分析7. 查看结果运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 (KSD 7002 SWPC 7B-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()应力损失后运用状态荷载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 : 一般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 : CEB-FIP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(20)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’该单位体系可依据输入数据的种类随意转换文件 / 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所运用的混凝土和钢束的材料特性模型 / 材料和截面特性 / 材料² 同时定义多种材料特性时，运用键可以连续输入类型>混凝土 ; 规范>KS-civil(RC)数据库>C400 ¿ ²名称( Tendon ) ; 类型>用户定义 ; 规范>无分析数据弹性模量 (2.1e7) ¿图4. 定义材料对话框定义截面PSC beam的截面运用比较简洁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改变，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 混凝土种类 : 一般水泥 (N.R)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& 渐变e)名称 (徐变/渐变) ; 设计标准>CEB-FIP28天材龄抗压强度 (4000)相对湿度 (40 ~ 99) (70) ² 截面形态比较困难时，可运用模型>材料和街面特性值>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 混凝土种类 >一般水泥 (N, R) 起先收缩时的混凝土材龄 (3) ¿ 图6. 定义材料的徐变和收缩特性混凝土浇筑后随时间改变而渐渐硬化，时间越长其强度越大本例题依据CEB-FIP所规定的混凝土强度发展函数考虑了混凝土的这一特性 模型 / 材料和截面特性 / 时间依存性材料(抗压强度)名称 (抗压强度) ; 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) 混凝土类型(a) (N, R : 0.25) ¿图7. 定义随时间改变的混凝土强度发展函数参照图8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给予相应的材料模型 / 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/收缩>徐变/收缩强度进展>抗压强度选择指定的材料>材料>1:C400 选择的材料 图8. 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) ; 捕获点(关) ; 捕获轴线(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 ; 材料>1:C400 ; 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9. 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C 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)Drag & DropS-G2S-G1图10. 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11. 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C 组>荷载组>新建…定义荷载组>名称 ( Selfweight ) 定义荷载组>Name ( Tendon ) ; 后缀 ( 1to2 ) 图12. 建立荷载组(Load Group) 输入边界条件边界条件的输入方法如下单元号 (关) ; 节点号 (开)模型 /边界条件 / 一般支撑单选(节点 : 1)边界组名称>B-G1选择>添加支撑条件类型> Dy, Dz, Rx (开) ¿单选 (节点 : 16)边界组名称>B-G1选择>添加支撑条件类型>Dx, Dy, Dz, Rx (开) ¿ 单选 (节点 : 31)边界组名称>B-G2选择>添加支撑条件类型> Dy, Dz, Rx (开) ¿图13. 定义边界条件输入荷载本例题针对恒荷载和预应力荷载进行施工阶段分析移动荷载分析则需另行输入移动荷载数据 荷载/ 静力荷载工况名称 (恒荷载)类型 (施工阶段荷载) ¿名称 (预应力 1)类型 (施工阶段荷载) ¿名称 (预应力 2。