midas例题演示预应力砼连续梁.ppt

MIDAS Civil培训交流 预应力混凝土梁的施工阶段分析 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 桥梁概况及一般截面使用的材料及其容许应力荷载预应力混凝土梁的分析顺序 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 2x30 60 0m 图2 立面图和剖面图 使用的材料及其容许应力 荷载 预应力混凝土梁的分析步骤 设置操作环境定义材料和截面建立结构模型输入荷载恒荷载钢束特性和形状钢束预应力荷载定义施工阶段输入移动荷载数据运行结构分析查看结果 步骤1 设置操作环境 操作步骤 文件 新项目文件 保存 预应力混凝土梁的施工阶段分析 工具 单位体系长度 m 力 tonf 1 2 4 3 步骤2 1定义材料 操作步骤 模型 材料和截面特性 材料添加类型 混凝土 规范 GB civil RC 数据库 40 与上部相同 名称 钢束 类型 用户定义 规范 无分析数据弹性模量 2 1e7 1 2 3 4 步骤2 2定义截面 操作步骤 模型 材料和截面特性 截面添加数据库 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 2 1 3 4 5 6 步骤2 3定义材料的时间依存性并连接 操作步骤 模型 材料和截面特性 时间依存性材料 徐变设计标准 CEB FIP28天材龄抗压强度 4000 相对湿度 40 99 70 构件的理论厚度 1 2 混凝土种类 普通水泥 N R 开始收缩时的混凝土材龄 3 1 2 4 3 5 6 7 步骤2 3定义材料的时间依存性并连接 操作步骤 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 1 2 4 3 步骤2 3定义材料的时间依存性并连接 操作步骤 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 40选择的材料 1 3 4 5 2 步骤3 建立结构模型 操作步骤 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 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 1 3 2 4 5 6 7 8 9 步骤3 1定义结构组 操作步骤 模型 组 定义结构租定义结构组 名称 S G 后缀 1to2 定义结构组 名称 All 单元号显示 on 窗口选择 单元 1to18 组 结构组 S G1 拖 放 同上操作窗口选择 单元 19to30 组 结构组 S G2 拖 放 全选组 结构组 All 拖 放 为了进行施工阶段分析 将在各施工阶段 constructionstage 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 Drag Drop 1 3 4 2 5 6 9 步骤3 2新建边界组 操作步骤 模型 组 定义边界组定义边界组 名称 B G 后缀 1to2 为了进行施工阶段分析 将在各施工阶段 constructionstage 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 1 2 步骤3 3新建荷载组 操作步骤 模形 组 定义荷载组定义荷载组 名称 Selfweight 同上操作定义荷载组 名称 Tendon 后缀 1to2 为了进行施工阶段分析 将在各施工阶段 constructionstage 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 1 2 步骤3 4输入边界条件 操作步骤 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 同上操作单选 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 1 2 5 6 4 步骤4 输入荷载 操作步骤 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 类型 施工阶段荷载 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 1 2 3 步骤4 1输入恒荷载 操作步骤 荷载 自重荷载工况名称 恒荷载荷载组名称 自重自重系数 Z 1 使用自重功能输入恒荷载 1 2 3 4 步骤4 2输入钢束特性值 操作步骤 荷载 预应力荷载 预应力钢束的特性值预应力钢束的名称 钢束 预应力钢束的类型 内部材料 2 钢束预应力钢束总面积 0 0042997 钢铰线公称直径 15 2mm 0 6 钢铰线股数 31 钢束孔道直径 0 133 松弛系数 45 预应力钢筋与孔道摩擦系数 0 3 孔道每米局部偏差摩擦系数 0 0066 极限强度 190000 屈服强度 160000 张拉方法 后张法锚具变形和钢筋内缩值 开始点 0 006 结束点 0 006 1 2 11 步骤4 3输入钢束形状 操作步骤 荷载 预应力荷载 预应力钢束形状钢束名称 Tendon1 钢束特性值 tendon窗口选择 单元 1to18 钢束直线段 开始点 0 结束点 0 布置形状1 x 0 y 0 z 1 5 固定 关 2 x 12 y 0 z 0 2 固定 开 Ry 0 Rz 0 3 x 30 y 0 z 2 6 固定 开 Ry 0 Rz 0 4 x 36 y 0 z 1 8 固定 关 钢束形状 直线钢束布置插入点 0 0 0 假想x轴方向 X 首先输入第一跨的钢束形状 1 4 12 步骤4 4输入钢束形状 操作步骤 荷载 预应力荷载 预应力钢束形状钢束名称 tendon2 钢束特性值 tendon窗口选择 单元 13to30 钢束直线段 开始点 0 结束点 0 布置形状1 x 24 y 0 z 2 固定 关 2 x 30 y 0 z 2 8 固定 开 Ry 0 Rz 0 3 x 48 y 0 z 0 2 固定 开 Ry 0 Rz 0 4 x 60 y 0 z 1 5 固定 关 钢束形状 直线钢束布置插入点 0 0 0 假想x轴方向 X 首先输入第二跨的钢束形状 1 4 12 下面按如下方法确认所输入的钢束的形状 操作步骤 单元号 关 显示 综合 钢束形状 开 名称 开 点 开 2 步骤4 5输入钢束预应力荷载 操作步骤 荷载 预应力荷载 钢束预应力荷载荷载工况名称 预应力1 荷载组名称 tendon1钢束 tendon1已选钢束张拉力 应力 先张拉 开始点开始点 133000 结束点 133000 注浆 下 1 1 2 5 6 4 3 输入tendon1荷载 步骤4 6输入钢束预应力荷载 操作步骤 荷载 预应力荷载 钢束预应力荷载荷载工况名称 预应力2 荷载组名称 tendon2钢束 tendon2已选钢束张拉力 应力 先张拉 开始点开始点 133000 结束点 133000 注浆 下 1 1 2 5 6 4 3 输入tendon2荷载 步骤5定义施工阶段 操作步骤 施工阶段划分 各施工阶段的结构组 边界组和荷载组 步骤5 1定义施工阶段1 CS1 操作步骤 荷载 施工阶段分析数据 定义施工阶段名称 CS1 持续时间 20 保存结果 施工阶段 on 施工步骤 on 添加子步骤 自动生成 步骤数 5 单元组列表 S G1激活 材龄 5 边界组列表 B G1激活 支撑条件 弹性支撑位置 变形后 荷载组列表 自重 tendon1激活 激活时间 开始 1 2 3 6 4 5 7 8 9 10 步骤5 2定义施工阶段2 CS2 操作步骤 荷载 施工阶段分析数据 定义施工阶段名称 CS2 持续时间 20 保存结果 施工阶段 on 施工步骤 on 添加子步骤 自动生成 步骤数 5 单元组列表 S G2激活 材龄 5 边界组列表 B G2激活 支撑条件 弹性支撑位置 变形后 荷载组列表 tendon2激活 激活时间 开始 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 步骤5 3定义施工阶段3 CS3 操作步骤 荷载 施工阶段分析数据 定义施工阶段名称 CS3 持续时间 1000 保存结果 施工阶段 on 施工步骤 on 添加子步骤 自动生成 步骤数 15 1 2 3 4 步骤5 4施工阶段分析控制 操作步骤 分析 施工阶段分析控制最终施工阶段 最后施工阶段分析选项 考虑时间依存效果 开 时间依存效果徐变和收缩 开 类型 徐变和收缩徐变分析时得收敛控制迭代次数 5 收敛误差 0 01 自动分割时间 开 钢束预应力损失 徐变和渐变 开 抗压强度的变化 开 钢束预应力损失 弹性收缩 开 完成建模和定义施工阶段后 在施工阶段分析选项中选择是否考虑材料的时间依存特性和弹性收缩引起的钢束应力损失 并指定分析徐变时的收敛条件和迭代次数 1 2 3 4 5 6 7 9 8 步骤6输入移动荷载数据 操作步骤 荷载 移动荷载分析数据 车道车道名称 Lane1 车道荷载的分布 车道单元车辆移动方向 往返偏心距离 0 桥梁跨度 30 选择 两点 1 31 1 2 3 4 5 7 6 步骤6 1输入车辆荷载 操作步骤 荷载 移动荷载分析数据 车辆车辆 添加标准车辆标准车辆荷载 规范名称 中国城市桥梁荷载 CJJ77 98 同上操作车辆荷载名称 C AL C AD 20 输入数据库中内含的标准车辆荷载C AL和C AD 20 1 2 3 步骤6 2输入移动荷载工况 操作步骤 荷载 移动荷载数据分析 移动荷载工况荷载工况 MovingLoad 子荷载工况 车辆组 VL C AL可以加载的最少车道数 0 可以加载的最大车道数 1 车道列表 Lane1选择的车道列表 Lane1子荷载工况 车辆组 VL C AD 20 可以加载的最少车道数 0 可以加载的最大车道数 1 车道列表 Lane1选择的车道列表 Lane1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 步骤7运行结构分析 操作步骤 分析 运行分析 建模 定义施工阶段全部输入结束后 运行结构分析 步骤8定义荷载组合 操作步骤 阶段 PostCS结果 荷载组合激活 开 名称 Com1 类型 相加荷载工况 合计 CS 系数 1 0 荷载工况 移动荷载 MV 系数 1 0 同上操作激活 开 名称 Com2 类型 添加荷载工况 自重 CS 系数 1 3 荷载工况 钢束二次应力 CS 系数 1 0 荷载工况 徐变收缩二次应力 CS 系数 1 3 荷载工况 移动荷载 MV 系数 2 15 对于未定义成为施工阶段荷载的其他荷载 将在最后施工阶段进行结构分析 并对其结果进行组合 在这里将与移动荷载的分析结果进行组合 查看其容许应力 Com1 而且会定义施工阶段荷载的分项系数来查看其极限强度 Com2 2 3 4 5 步骤9查看分析结果 操作步骤 阶段 CS1结果 桥梁内力图荷载工况 荷载组合 CS 合计 开 步骤列表 最后图形类型 应力 x轴刻度 距离桥梁单元组 All组合组合 开 3 y z 容许应力线 画容许应力线 开 抗拉 320 对于MIDAS Civil施工阶段分析的结果 可查看到某一施工阶段为止所累积的全部构件的应力和位移 也可查看某一单元随施工阶段的应力和位移的变化 利用桥梁内力图查看施工阶段1 CS1 中截面下缘的应力 2 3 4 6 7 8 5 9 步骤9查看分析结果 操作步骤 阶段 Min Max结果 桥梁主梁内力图荷载工况 荷载组合 CS最大 合计 开 图形类型 应力 X轴刻度 距离桥梁单元组 All组合组合 开 3 y z 容许应力线 画容许应力线 关 查看操作同上荷载工况 荷载组合 CS最小 合计 开 利用桥梁内力图查看在各施工阶段所发生的最大 最小应力 2 3 4 6 7 8 5 9 步骤9查看分析结果 操作步骤 阶段 CS3结果 桥梁主梁内力图荷载工况 荷载组合 CS 徐变一次 开 步骤列表 最后图形类型 弯矩 X轴刻度 距离桥梁单元组 All应力 Sbz选项 当前施工阶段 步骤 查看结果操作同上荷载工况 荷载组合 CS 徐变二次 开 荷载工况 荷载组合 CS 收缩一次 开 荷载工况 荷载组合 CS 收缩二次 开 查看由徐变和收缩引起的弯矩 由徐变和收缩引起的弯矩按一次应力和二次应力分别输出 由于徐变系数和收缩促使结构发生变形的力叫一次应力 而当结构处于超静定状态时 结构会产生约束上述变形的约束力