顶推法桥梁的施工阶段分析.doc

顶推法(ILM)桥梁的施工阶段分析目 录概 要 1使用材料以及容许应力 6荷载 7设定建模环境 9定义截面及材料 10定义材料 10定义截面 14使用顶推法桥梁建模助手建立桥梁模型 17顶推法模型 18顶板束和底板束 23腹板束 27定义顶推法施工阶段 38顶推法桥梁施工阶段建模助手 39输入横膈板以及二期恒载 45运行结构分析 55使用图形查看应力 56钢导梁前端挠度图形 62使用表格查看结果 63查看钢束预应力损失时程 64查看钢束坐标 65查看钢束伸长量 66查看各施工阶段的支座反力 67查看荷载组合下的内力 68使用一般功能做顶推法桥梁施工阶段分析 70设定建模环境 70定义组以及施工阶段 74输入组信息 85顶推法桥梁的施工阶段分析概 要顶推法(ILM)的施工原理为在桥台或第一个桥墩的后方设置箱型梁浇注场地，在浇筑场地上将上部结构分段浇筑，然后采用后张法与已制作的箱型梁段连接成一体，最后依靠顶推装置和滑动装置将箱型梁沿桥梁纵轴方向顶进成桥。 桥梁的边界条件和荷载条件在各施工阶段均在发生变化，各施工阶段的结构体系与成桥阶段的结构体系是完全不同的。因此使用顶推法(ILM)施工的桥梁必须做施工阶段分析，在施工阶段分析中需要考虑不同混凝土材龄桥梁段的徐变和收缩以及各施工阶段边界条件的变化等。 上部结构施工顺序桥台-2主梁制作场地设置制作场地、预备场地，架设辅助墩TP2 TP1桥脚-1桥脚-2桥脚-3桥脚-5桥脚-4桥脚-6桥脚-7制作SEG1, 设置钢导梁顶进SEG1后，制作SEG2顶进SEG2后，制作SEG3顶进SEG3后，制作SEG4完成上部结构后，拆除钢导梁加翼缘钢束并张拉，拆除制作场地和辅助墩，浇筑桥台翼墙图1 上部结构施工顺序93顶推法桥梁的施工阶段分析本例题将说明使用顶推法施工的预应力箱型桥梁施工阶段分析的步骤和方法。 在MIDAS/Civil中，为了用户建模方便，提供了下面两个建模助手。 顶推法桥梁建模助手:包含钢束的布置，可以自动生成桥梁模型 顶推法桥梁施工阶段建模助手: 帮助用户定义各施工阶段单元的生成和拆除， 边界条件的变化以及荷载的加载和卸载等。在本例题的前半部分将说明如何使用顶推法桥梁建模助手建立结构模型、施工阶段分析的步骤以及查看分析结果的方法等。 顶推法施工阶段分析必须真实反应图1的施工顺序中边界条件以及荷载条件的变化。 使用顶推法桥梁建模助手功能做施工阶段分析的步骤如下。1. 定义材料和截面2. 使用顶推法桥梁建模助手建模3. 使用顶推法桥梁施工阶段建模助手定义施工阶段4. 运行结构分析5. 查看结果本例题的后半部分将说明如何使用MIDAS/Civil的一般建模功能建立包含导梁和主梁在内的结构模型的方法，以及定义各施工阶段的结构模型、边界条件、荷载条件的步骤和方法。 桥梁基本数据以及一般截面本例题使用的桥梁基本数据如下。 桥 梁 类 型 : 七跨连续预应力箱型桥梁(顶推法)桥 梁 长 度 : L = 750.0 = 350.0 m桥 梁 宽 度 : B = 12.315 m 斜 交 角 度 : 90(正桥)图2 分析模型 单位 : mm图3 标准截面顶推法预应力箱型桥梁的钢束一般分为先期束和后期束。先期束布置在上下翼缘板内，承受施工时的自重和施工荷载。后期束在完成顶推后布置腹板内。 先期束先期束桥梁中心截面图(支座)截面图(支座)先期束先期束桥梁中心后期束先期束先期束后期束纵向剖面图 张拉先期束时，张拉周期一般为2段或3段。本例题采用了2段张拉一次。即输入钢束时要分别定义先张拉的钢束和后张拉的钢束。底板束顶板束桥梁段划分图先期束后期束图4 桥梁段的划分以及钢束布置图使用顶推法施工的桥梁在最长悬臂状态施工阶段，即箱型梁放置在桥脚支座上之前，结构产生的内力最大。所以为了减小箱型梁施工时发生的较大的负弯矩，一般在主梁前端设置较轻的钢导梁。钢导梁的长度一般为跨度的70%左右，刚度为预应力箱型梁刚度的10%左右。确定钢导梁的刚度和长度时应根据桥梁跨度、刚度和自重选择最优的截面。侧 面 图图5 钢导梁侧面图平 面 图图6 钢导梁平面图图7 钢导梁横截面图使用材料以及容许应力 混凝土(使用材龄-强度进展曲线)设计标准强度 :初始抗压强度 :弹 性 模 量 :容 许 应 力 容许应力预 压 时混凝土预压后压 缩张 拉 预应力钢绞线(KSD 7002 SWPC 7B-12.7 mm (0.5STRAND)屈 服 强 度 : 极限抗拉强度 : 公称截面面积 : 弹 性 模 量 : 张 拉 应 力 : 张拉端锚具变形和钢筋内缩 : 摩擦损失系数 : ；容 许 应 力张拉控制应力混凝土预压时()混凝土预压后使用荷载荷载 一期恒载(自重)由程序自动计算横膈板、弯束偏向部位、锚固部位混凝土自重按梁单元荷载输入(钢导梁连接部位: 76.3 tonf，桥脚部位: 51.61 tonf) 预应力- 先期束顶板束 : 孔道直径 :底板束 : Duct size :- 后期束 : 孔道直径 :- 张力 : 极限抗拉强度的70%混凝土预压时损失(由程序计算)摩擦损失 : (, )锚具变形和钢筋内缩值 : 混凝土的弹性压缩损失量 : 混凝土长期损失(由程序计算)预应力钢束的应力松弛混凝土的收缩和徐变 混凝土的收缩和徐变- 条件水泥 : 普通(1类)水泥顶进时混凝土材龄 : 天混凝土拆模时间 : 天相对湿度 : RH = 70 %大气或养生温度 : - 徐变系数(按CEB-FIP标准由程序自动计算)- 混凝土应变(按CEB-FIP标准由程序自动计算)设定建模环境为了做顶推法桥梁的施工阶段分析首先打开新项目( 新项目)以ILM-Bridge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 ( ILM-Bridge )工具 / 单位体系 长度 cm ; 力 kgf 单位体系也可以使用程序窗口下端的状态条中的按钮(图8中的)选择修改。 图8 初始画面和单位体系对话框定义截面及材料定义材料利用MIDAS/Civil中的数据库定义钢导梁、主梁的材料。钢束使用用户定义类型输入弹性模量。 模型 / 特性值 / 材料 同时定义多种材料时，使用按钮会更方便一些。 类型 钢材 ; 标准 KS-Civil(S) 数据库 SM400 类型 混凝土 ; 设计标准 KS-Civil(RC) 数据库 C400 名称 ( 钢束 ) ; 类型 用户定义 ; 标准 无 分析数据 弹性模量 ( 2e6 ) 图9 输入材料数据为了考虑弹性模量的变化以及徐变和收缩的影响，需要另外定义时间依存材料特性值。 建立模型后，构件的几何形状指数可以由程序自动计算。详细内容参见用户在线手册中 “CIVIL的功能模型特性值修改单元依存材料”章节。本例题时间依存材料特性值采用CEB-FIP标准中的规定。 28天混凝土抗压强度 : 400 kgf/cm2 相对湿度 : 70% 几何形状指数 : 根据箱型梁截面面积和周长由程序自动计算 水泥种类 : 普通水泥 拆模时间 : 浇筑后三天(开始收缩时间) 关于徐变和收缩的特性值，用户既可以选用韩国标准、ACI、CEB-FIP标准中的规定，也可以由用户定义。选择用户定义时，需要在时间依存材料(徐变和收缩)函数输入有关数据。 模型 / 特性值 / 时间依存材料(徐变和收缩)名称 (Mat-1) ; 标准 CEB-FIP混凝土28天抗压强度 (400) 相对湿度 (40 99) (70) 构件几何形状指数 (1) 水泥种类 普通或早强水泥 (N, R) 混凝土开始收缩时间 (3) 点击可以查看定义的徐变和收缩图形。图10 定义混凝土时间依存材料特性(徐变和收缩)浇筑混凝土后，随着时间的推移混凝土逐渐硬化，强度也逐渐在增加。本例题使用的是CEB-FIP标准中定义的混凝土强度进展函数，输入的数据为定义徐变和收缩时使用的数据。 本程序中提供了下列混凝土强度进展函数：ACICEB-FIPOhzagi 公式 韩国混凝土标准模型 / 特性值 / 时间依存材料(抗压强度)名称 (Mat-1) ; 类型 标准强度进展 标准 CEB-FIP混凝土28天抗压强度(S28)(400) 水泥类型(a)(N, R : 0.25) 图11 定义强度进展函数在MIDAS/Civil中，时间依存材料特性与一般材料特性是分别定义的，最后要将两种材料特性连接起来。下面将箱型梁构件的材料(C400)赋予时间依存材料特性。模型 / 特性值 / 时间依存材料连接时间依存材料类型 徐变/收缩 Mat-1抗压强度 Mat-1选择分配的材料 材料 2:C400 选择的材料 ; 操作 图12 连接一般材料和时间依存材料定义截面钢导梁的横截面由两个斜支撑组成，纵向为渐变截面(Tapered Section)。本例题中将预应力箱型梁按梁单元输入，因为钢导梁截面由两个工字形梁和斜支撑连接而成，所以为了正确反应实际刚度，在输入梁截面时将钢导梁的翼缘宽度和腹板厚度按单一工字形截面数据的两倍输入。将长度单位转换为mm后输入截面数据。 钢导梁截面 位 置实际截面尺寸修改后的截面尺寸钢导梁前端H 125040010/20H 125080020/20与主梁连接部位H 295090036/30H 2950180052/30工具 / 单位体系长度 mm模型 / 特性值 / 截面 对齐指截面的中心，即梁单元刚度集中的位置。当将对齐定义为中央-底时，在输入边界条件时可以不用输入支座的偏心距离。变截面表单截面号 (1) ; 名称 (钢导梁) ; 对齐 中央-底截面类型 H-型钢 ; 用户定义截面-i H (1250) ; B (800) ; tw (20) ; tf1 (20) 截面-j H (2950) ; B (1800) ; tw (72) ; tf1 (30) y-轴变化 三次方程 ; z-轴变化 三次方程 单位: mm 在y(z)-轴变化中定义的是刚度沿纵轴的变化形式。详细内容参见用户在线手册中的“CIVIL的功能特性值截面”章节。 图13 钢导梁以及输入截面对话框单位: mm主梁的截面尺寸以及形状如图14所示。图14 主梁的标准截面图15 输入截面数据PSC表单截面号 (2) ; 名称 (主梁)截面类型 单箱单室 ; 查看选项 截面大样变截面点 开/关 JO1 (开), JO3 (开) ; 对齐 中央-底外轮廓表单HO1 (200) ; HO2 (240) ; HO2-1 (40) HO3 (2510) ; HO3-1 (650)BO1 (2708) ; BO1-1 (1308) ; BO2 (550) BO2-1 (0) ; BO3 (2900)内轮廓表单变截面点 开/关JI2 (开) , JI3 (开), JI4 (开) HI1 (280) ; HI2 (190) ; HI2-2 (0) ; HI3 (1707) HI3-1 (653) ; HI4 (373) ; HI4-2 (0) ; HI5 (400) BI1 (2800) ; BI1-2 (1100) ; BI2-1 (2800)BI3 (2486.5) ; BI3-2 (1886.5) 输入完截面数据后，如果想查看输入的截面形状，可以在查看选项中选择“实际截面”，则在表单中按实际比例显示输入的截面形状。图16 输入的实际截面形状使用顶推法桥梁建模助手建立桥梁模型在MIDAS/Civil中，用户即可以使用顶推法桥梁建模助手建立顶推法桥梁模型，也可以使用一般建模功能建立模型。下面说明如何使用顶推法桥梁建模助手建立包含钢导梁在内的桥梁模型，以及如何快速简便地布置钢束。将桥梁的单位体系重新转换为tonf和m。工具 / 单位体系 长度 m ; 力 tonf 顶推法模型钢导梁和桥梁信息每次顶进的长度为2.5m，因为钢导梁的总长为35m，所以将生成14段钢导梁截面。将各主梁的施工持续时间定为12天、混凝土初始材龄定为7天。模型 / 结构建模助手 / 顶推法桥梁建模助手 顶推法模型表单桥梁信息 输入混凝土激活时的材龄(7天)。顶进长度 (2.5) ; 施工持续时间 (12) 构件初始材龄 (7)钢导梁材料 1:SM400 ; 截面 1:钢导梁 ; 长度 (35) 建立弯桥模型时，选择半径开关，输入弯桥半径即可。图17 顶推法桥梁建模助手对话框 顶推法模型表单桥梁模型输入主梁的材料、截面以及15个桥梁段(L = 12.5 + 1325.0 + 12.5 = 350.0m)的信息。输入桥梁段的长度时应取顶进长度的倍数。如果输入了不是顶进长度倍数的桥梁段长度时，点击键时将出现错误信息。桥梁模型材料 2:C400 ; 截面 2:主梁桥梁段 长度 (12.5) ; 重复 (1) 桥梁段 长度 (25) ; 重复 (13) 桥梁段 长度 (12.5) ; 重复 (1) 图18 顶推法桥梁建模助手对话框 输入桥梁模型数据边界条件输入成桥阶段边界条件(最终)输入施工阶段分析所需的桥台和桥墩(750 m = 350 m)的边界条件。边界条件最终 (开) 在定义桥墩(边界条件)位置，使用 Ctrl键，可以同时定义多个桥墩的边界条件。距离 0, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350类型 支承条件 ; Dy, Dz, Rx(开) 图19 顶推法桥梁建模助手对话框 最终阶段桥墩输入后台制作场和辅助墩的边界条件在临时边界位置中输入箱型梁后台制作场和辅助墩(参见图20的)的边界条件。因为这些边界只能承受压力不能承受张力，所以应选择只受压边界条件。本例题将桥梁终点桥台位置(braking saddle)施工阶段边界条件定义为铰支，在成桥阶段的边界条件在最终施工阶段再做修改。边界条件临时 临时边界位置输入的是到桥梁始点的距离。 临时边界位置 长度 (350); 重复 (1) 临时边界位置 长度 (15) ; 重复 (2) 临时边界位置 长度 (5) ; 重复 (1) 临时边界位置 长度 (10) ; 重复 (2) 临时边界位置 长度 (5) ; 重复 (1) 距离 350类型 Support ; Dx(开) 距离 365, 380, 385, 395, 405, 410 类型 弹性连接 ; 弹性连接长度 (1)连接类型 只受压 ; SDx (1e10) ; Beta角 (0) 图20 顶推法桥梁建模助手 边界条件顶板束和底板束 输入桥梁顶进桥梁时张拉的顶板束和底板束(先期束)。截面图(支座)后期束先期束先期束先期束桥梁中心先期束后期束先期束先期束桥梁中心截面图(支座)桥梁段划分图纵向剖面图顶板束先期束底板束后期束图21 钢束布置简图定义钢束特性值首先定义先期束(顶板束和底板束)和后期束(腹板束)的特性值。先决定钢束为内部束还是外部束，然后输入钢束的截面面积、孔道直径、松弛系数、钢束与孔道间的摩擦系数、钢束每延米长局部偏差摩擦系数、极限抗拉强度、屈服强度、张拉方法以及锚具变型和预应力钢筋内缩值。各位置输入的钢束的数量和名称见表1。表1 各位置钢束信息位 置钢绞线直径钢束数量钢束面积孔道直径钢束名称先期束顶板束12.712EA0.00184520.063 mTT底板束12.79EA0.000888390.051 mBT后期束12.715EA0.001480650.705 mWT在MIDAS/CIVIL提供的截面类型中选择单箱单室，然后定义先期束和后期束。后期束(腹板束)由15根钢绞线组成，本例题在每侧腹板布置了两排平行钢束(共四根)，为了计算简便建模助手中内部规定将同一高度的钢束捆绑为一根钢束来计算。因此如图21细部详图所示将2个15根钢绞线组成的钢束按30根钢绞线组成1个钢束计算，孔道直径相应修改为(值参见表1). 钢束的张力按极限强度的70%输入。图1为输入顶板束的示意画面，摩擦系数和强度值参照概要章节(第67页)有关数据输入。底板束和腹板束的数据参见表1输入。顶板束和底板束表单 (图22的)类型 钢束特性值 ; 钢束名称 (TT) ; 钢束类型 内部 ; 材料 3:钢束 钢束截面面积 松弛系数与钢束种类有关，低松弛钢束的松弛系数取45。如果不考虑松弛的影响，可将松弛系数右侧的选择按钮关闭。钢绞线直径 12.7mm(0.5) ; 钢绞线股数 (12)孔道直径 (0.063) ; 松弛系数 45预应力钢筋与孔道摩擦系数(0.3)孔道每米长度局部偏差摩擦系数 (0.0066)极限抗拉强度 (190000) ; 屈服强度 (160000)张拉类型 后张 锚具变形和预应力钢筋内缩值 始点 (0.006) ; 终点 (0.006) 图22 定义先期束和后期束的对话框输入先期束单位: mm参见图23输入先期束。桥梁中心先期束先期束先期束图23 先期束布置图图24 先期束布置对话框本例题中布置先期束时张拉方式选用了2段循环。如图24所示，首先张拉最外侧钢束和第3、5、7排钢束，在顶进下一桥梁段后张拉第2、4、6排钢束。当张拉方式选用3段循环时，表示首先张拉最外侧钢束和第4、7、10排钢束，在顶进下一桥梁段后张拉第2、5、8排钢束，再顶进一段桥梁段后张拉第3、6、9排钢束。另外还可以定义最外侧钢束(如图24中顶板束A和底板束B)的张拉顺序。当选用第1时，表示先张拉第1、3、5排钢束；选用第2时，表示线张拉第2、4、6排钢束，然后张拉第1、3、5排钢束(2段循环时)；选用第3时(只有3段循环时才能选用)，表示先张拉第3、6、9排钢束，然后张拉第1、4、7排钢束，最后张拉第2、5、8排钢束，当底板束的数量为奇数个时将B3定义为0，偶数个时在B3中输入一半的钢束间距。顶板束和底板束表单类型 钢束特性值 顶板束 TT ; 底板束 BT 钢束张拉顺序 张拉方式 2段循环顶板束A张拉顺序 第1 ; 底板束B张拉顺序 第1张拉应力 顶板束 (0.7), Su ; 底板束 (0.7), Su 在注浆中选择张拉时，则在钢束张拉阶段完成注浆；选择每(n)个施工阶段时，则在每张拉完n个施工阶段的钢束后再下一个施工阶段的第1步骤时注浆。注浆 每 (1) 个施工阶段 B1 (3.65), B2 (2.95), B3 (0), H1 (0.165), H2(2.75)St (0.23), Sb (0.21), N1 (4), N2 (6), N3 (9)腹板束参照图25输入后期束。本例题中沿桥梁全长以一定的周期交叉布置两排四根钢束，在桥梁的始点和终点位置处三个桥梁段内另外添加1排两根钢筋束。沿桥梁全长以一定的周期交叉布置的钢束可以使用顶推法桥梁施工阶段建模助手中腹板束表单输入，在桥梁的始点和终点位置处另外添加的钢束可以使用钢束布置形状功能输入。后期束桥梁CL16-392,503桥墩2桥墩1图25 后期束布置图(纵向截面)和钢束坐标在建模助手中选择腹板束布置类型，然后输入相应的数据，即可自动生成钢束布置数据。腹板束表单类型 钢束特性值 1st Tendon WT张拉应力 (0.7), Su 位置 Ey (2.503) ; Theta (16.39) 注浆 每 (1) 个施工阶段H (1.6), G1 (0.24), G2 (0.15), G3 (0.312), C (0.2)S1 (0.38), S2 (0.2), S3 (0.075), a (4), b (4) 图26 输入后期束对话框使用建模助手建立了结构模型之后，使用修改单元依存材料特性功能自动计算分析徐变和收缩所需的几何形状指数。模型 / 特性值 / 修改单元依存材料特性 选择属性-单元 选择类型 截面 2:Girder 选项 添加/替换单元依存材料构件形状指数 自动计算 图27 修改主梁的构件形状指数使用 消隐功能查看截面形状和钢束的三维布置形状。 消隐 (开) 显示杂项表单 钢束布置形状 (开) 边界条件 All (开)支承条件 (开) ； 弹性连接 (开), 局部坐标轴 (开) 图28 输入的顶推法桥梁模型以及钢束布置图使用顶推法桥梁建模助手建模时，程序将自动生成钢导梁和桥梁段结构组(图28的)、最终施工阶段和制作场的边界组(图28的)、张力和自重荷载组。使用钢束布置形状功能追加始点和终点的腹板束。首先激活所需的桥梁段，然后参照图29输入钢束位置。桥墩2桥墩12,503后期束桥梁CL16-39图29 追加的后期束位置单位: m表2 追加钢束位置坐标项 目距离019405060Ez2.1600.5001.7172.7851.763 点栅格 (关), 捕捉点栅格 (关), 捕捉轴网 (关) 消隐 (关) 显示杂项表单 钢束布置形状 (关) 边界条件 All (开)支承条件 (关), 弹性连接 (关), 局部坐标轴 (关) 激活属性组 桥梁段1，桥梁段2，桥梁段3 图30 激活桥梁段1、桥梁段2、桥梁段3钢束布置形状功能可以根据用户输入的钢束坐标自动计算出曲率变化最少的最优曲线，输入的位置坐标越多与实际布置越接近。输入倾斜的腹板束坐标时，可以先输入与横截面垂直的平面内的坐标(y设置为0，只改变z坐标)，然后再绕桥梁纵轴旋转。输入完钢束垂直坐标后，输入腹板的倾斜角度，然后再确定插入点即可完成钢束的布置。在输入钢束形状坐标时选择fix的话， 形成的钢束形状曲线在该点的切线角度为用户输入的旋转角度Ry、Rz。 单元号 (开)荷载 / 预应力荷载 / 钢束布置形状 钢束名称 (WT-End1) ; 钢束特性值 WT 窗口选择 (单元: 15 38) 或 分配的单元 (15to38)钢束直线段 始点 (4) ; 终点 (4)钢束形状 直线 ; 形状插入点 (35, 2.503, 0) 假象x轴的实际方向 X 在插入点绕x轴的旋转角度 (-16.39)， 投影 (开)绕主轴旋转角度 Y, (0)1 x (0) ; y (0) ; z (2.16)2 x (19) ; y (0) ; z (0.5) ; fix (开)3 x (40) ; y (0) ; z (1.717)4 x (50) ; y (0) ; z (2.785) ; fix (开)5 x (60) ; y (0) ; z (1.763) 图31 输入桥梁始点和终点追加的腹板束截面右侧腹板内追加的钢束可以复制上面输入的钢束WT-End1，然后修改钢束形状插入点和旋转角度即可。钢束布置形状 名称 WT-End1 ; 后缀 (-1) WT-End1-1 形状插入点 (35, -2.503, 0) 假象x轴的实际方向 X 在插入点绕x轴的旋转角度 (16.39), 投影 (开) 图32 输入始点右侧追加的腹板束 激活属性组 桥梁段13, 桥梁段14, 桥梁段15 为了输入追加的终点位置腹板束，只激活桥梁段13、桥梁段14、桥梁段15。为了输入终点左侧追加的腹板束，先复制钢束WT-End1，然后修改钢束形状插入点和假象x轴的实际方向即可。钢束布置形状 名称 WT-End1 ; 后缀 ( ) WT-End1-Copy 解除所有选择, 窗口选择 (单元: 131 154) 钢束名称 (WT-End2)形状插入点 (385, 2.503, 0) 假象x轴的实际方向 向量 (-15, 0) 在插入点绕x轴的旋转角度 (16.39), 投影 (开) 钢束布置形状 名称 WT-End2 ; 后缀 (-1) WT-End2-1 形状插入点 (385, -2.503, 0) 在插入点绕x轴的旋转角度 (-16.39), 投影 (开) 图33 输入终点左侧追加的腹板束给追加的钢束输入张力时，采用先张拉始点的两端张拉的方式。 使用顶推法桥梁建模助手时，程序将自动生成和加载“自重”和 “预应力”荷载条件。荷载 / 预应力荷载 / 钢束预应力荷载荷载工况名称 预应力荷载组名称 Web-Prestress给钢束施加张力 钢束 WT-End1, WT-End1-1 选择的钢束张拉值 应力 ; 首先张拉 始点始点 (133000) ; 终点 (133000) 注浆 每 (1) 个施工阶段 给钢束施加张力 钢束 WT-End2, WT-End2-1 选择的钢束WT-End1, WT-End1-1 钢束张拉值 应力 ; 首先张拉 终点始点 (133000) ; 终点 (133000) 注浆 每 (1) 个施工阶段图34 给桥梁两端追加俄的钢束施加张力定义顶推法施工阶段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)内工作。在基本阶段模式中，用户可以输入所有结构模型数据、荷载条件以及边界条件，但不在此阶段做结构分析。施工阶段模式是指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，而是将单元组、边界条件组以及荷载组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组、荷载组内的边界条件和荷载条件。在顶推法建模助手中输入各施工阶段主梁自重和预应力荷载。当需要输入追加的荷载或边界条件时，应在基本模式中选择要修改的施工阶段后再进行必要的操作。顶推法桥梁施工阶段建模助手按顶推法施工的桥梁，其桥梁段在后台制作场地经养生后按顺序顶进，每个施工阶段的结构体系都将发生变化。考虑每个施工阶段的边界条件和单元的变化后定义各施工阶段是比较繁琐的事情，MIDAS/CIVIL提供了可以简便地定义各施工阶段的顶推法桥梁施工阶段建模助手。在顶推法桥梁施工阶段建模助手中输入制作场的边界组和成桥阶段的边界组以及各施工阶段顶进的长度，程序将自动生成考虑了边界条件变化的施工阶段。在顶推法桥梁施工阶段建模助手输入的内容如下。1. 指定成桥阶段桥台和桥墩的边界组。(顶推法桥梁施工阶段建模助手 将自动生成名称为Final的边界组)2. 在顶进方向中输入总顶进长度和顶进方向。 将参照节点指定为钢导梁前端。 将钢导梁在第一施工阶段放置的位置定义为开始节点。 将结束节点定义在开始节点的左侧任意点时，桥梁段将从开始节点开始向结束节点方向顶进。3. 当建模时顶进的位置与成桥后桥台和桥墩的位置不一致时，输入两位置的容许误差。4. 输入各施工阶段的顶进信息。 将预先定义的成桥阶段边界条件和制作场的边界条件通过激活或钝化定义各施工阶段的边界条件。 在第一施工阶段激活制作场和辅助墩时，所有施工阶段的边界条件都将自动被激活。 完成后期束的张拉之后，最终施工阶段将不再需要制作场和辅助墩的边界条件，所以在最终施工阶段将其做钝化处理。首先选择成桥阶段的边界条件，然后定义顶进参照节点和顶进方向。顶进参照节点选择为钢导梁的前端，开始节点定义为开始顶进时钢导梁的放置的位置即桥梁右侧终点，结束节点定义在开始节点右侧的任意节点即可。 单元号 (关), 全部激活, 消隐 (开) 显示杂项表单 钢束布置形状 (关) 模型 / 结构建模助手 / 顶推法桥梁施工阶段建模助手 最终结构体系的边界条件 边界组 Final顶进方向 参照节点 (1)8 ; 开始节点 (155)8 ; 结束节点 (153)8 桥墩的位置与桥梁段的边界条件位置在建模过程中会产生误差，在边界容许误差中输入相应数据，则在此范围内的支座误差将被忽略。详细内容参见用户在线手册中的“顶推法桥梁施工阶段建模助手”章节。边界容许误差 T (0.01) 如果是弯桥，则程序将按输入的曲率半径顶进桥梁段。图35 使用顶推法桥梁施工阶段建模助手定义施工阶段输入顶进信息。始点和终点以及中间跨的桥梁段的长度各不相同，将各桥梁段的长度定义为顶进长度2.5m的倍数。因为第一桥梁段的长度为12.5m，所以在施工阶段中的施工步骤数输入5，使每一步骤的顶进长度为2.5m。第一桥梁段经历了在制作场张拉钢束、自重开始发生作用的步骤以及顶进12.5m的5个施工步骤共6个施工步骤(CS1-1CS1-5)。输入第一个桥梁段的顶进信息时，需激活制作场和辅助墩的边界条件，在以后的施工阶段中该边界条件一直处于激活状态直到被钝化处理。顶进信息 施工阶段 CS1 只有选择保存施工阶段分析结果，各施工阶段的分析结果才会被保存。顶进信息 距离 (12.5) ; 步骤 (5)保存施工阶段分析结果 (开) ; 保存施工步骤分析结果 (开) 临时支撑边界组 边界组 临时激活组 图36 输入第一桥梁段的顶进信息因为施工阶段CS2CS14的桥梁段的长度均为25m，所以可以同时定义这些施工阶段。最后一个桥梁段为桥梁段15，该桥梁段的前端最终应被顶进到桥台支座位置。所以最后一个桥梁块的实际顶进长度应为最后一个桥梁段长(12.5m)与制作场到桥台的距离(215m+5m)之和(47.5m)。(参照图36)CS16是张拉后期束的施工阶段，其边界条件与施工完桥梁段15时的边界条件完全相同，只是激活了后期束荷载。所以只需保存分析结果不用输入顶进信息。另外将施工过程中激活的辅助墩和制作场的临时边界组做钝化处理。CS17是给腹板束注浆的施工阶段。顶进信息 施工阶段 CS2CS14 顶进信息 距离 (25) ; 施工步骤 (10) 保存施工阶段分析结果 (开) ; 保存施工步骤分析结果 (开) 顶进信息 施工阶段 CS15 顶进信息 距离 (47.5) ; 施工步骤 (19) 保存施工阶段分析结果 (开) ; 保存施工步骤分析结果 (开) 顶进信息 施工阶段 CS16 保存施工阶段分析结果 (开) ; 保存施工步骤分析结果 (开) 临时支撑边界组 边界组 临时钝化组 顶进信息 施工阶段 CS17 保存施工阶段分析结果 (开) ; 保存施工步骤分析结果 (开) 图37 输入各桥梁段顶进信息 使用顶推法桥梁施工阶段建模助手功能输入完施工阶段之后，可以选择需要修改的施工阶段。顶进结束后，张拉后期束并加载二期恒载。为了反映施工阶段CS16边界条件的变化，选择相应的施工阶段修改边界条件。 消隐 (关)施工阶段 CS16 (图38的)模型 边界条件 支承条件边界组名称 CS16-Org0 窗口选择 (节点: 75) 选项 添加 ; 支撑类型 Dx (开) 参照施工阶段CS16修改施工阶段CS17在节点75的边界条件。 利用窗口缩放功能可以放大查看修改后的边界条件。图38 修改施工阶段CS1的边界条件 当结束了建模(单元、边界条件、荷载)和施工阶段的定义之后，可以在施工阶段工具条中选择施工阶段即时查看各施工阶段的钢束布置和边界条件的变化。 消隐 (开) 显示杂项表单 钢束布置形状 (开) 施工阶段 CS1 (图39的) 使用键盘中的上下移动键可以很方便地选择各施工阶段。图39 查看施工阶段CS1的单元和边界条件输入横膈板以及二期恒载包含横膈板的桥梁段被激活时，应将横膈板的重量按梁单元荷载输入。在成桥阶段(CS16)，二期恒载按梁单元荷载输入。二期恒载沿桥梁全长布置线荷载3.15tonf/m。横膈板自重本例题中假设支座位置横膈板只是作为荷载作用在梁上，并不增大桥梁刚度。因此支座处主梁截面与一般截面相同，但需添加横膈板自重。包含横膈板的桥梁段被激活时，输入如下梁单元荷载。 与钢导梁连接位置 : 76.30 tonf 桥墩部分 : 51.61 tonf 因为与钢导梁连接位置和桥梁终点部的横膈板是同桥梁段一同制作一同顶进的，所以将其作用在施工阶段CS1和CS15(只要不做钝化处理，一直存在于其它施工阶段)。其它桥墩位置上的横膈板一般都是在成桥阶段后临格外制作安装，所以加载在施工阶段CS16。因为横膈板的纵向宽度为2m，在相应的梁单元位置输入2m长的荷载。横膈板1横膈板3横膈板2桥台-2桥墩13桥墩12桥墩11桥墩10桥墩9桥墩8桥墩7图40 横膈板荷载(荷载组)表3 横膈板自重的输入位置施工阶段荷载的输入位置 (m)(桥梁开始节点为基准)备 注荷载组CS10 2与钢导梁连接部分横膈板1CS1649 51桥墩部分横膈板2CS1699 101桥墩部分横膈板2CS16149 141桥墩部分横膈板2CS16199 201桥墩部分横膈板2CS16249 251桥墩部分横膈板2CS16299 301桥墩部分横膈板2CS15348 350桥梁终点桥台部分横膈板3定义二期恒载组和横膈板荷载组。因为添加组的作业只能在基本模式中进行，所以在施工阶段工具条中将施工阶段转换到基本模式状态。在基本模