Midas-顶推法桥梁的施工阶段分析

顶推法顶推法 ILM ILM 桥梁的施工阶段分析桥梁的施工阶段分析 目目 录录 概概 要要 1 使用材料以及容许应力使用材料以及容许应力 6 6 荷载荷载 7 7 设设定建模定建模环环境境 9 定义截面及材料定义截面及材料 1010 定义材料定义材料 1010 定义截面定义截面 1414 使用使用顶顶推法推法桥桥梁建模助手建立梁建模助手建立桥桥梁模型梁模型 17 顶推法模型顶推法模型 1818 顶板束和底板束顶板束和底板束 2323 腹板束腹板束 2727 定定义顶义顶推法施工推法施工阶阶段段 38 顶推法桥梁施工阶段建模助手顶推法桥梁施工阶段建模助手 3939 输入横膈板以及二期恒载输入横膈板以及二期恒载 4545 运运行行结结构构分析分析 55 使用图形查看应力使用图形查看应力 5656 钢导梁前端挠度图形钢导梁前端挠度图形 6262 使用表格查看结果使用表格查看结果 6363 查看钢束预应力损失时程查看钢束预应力损失时程 6464 查看钢束坐标查看钢束坐标 6565 查看钢束伸长量查看钢束伸长量 6666 查看各施工阶段的支座反力查看各施工阶段的支座反力 6767 查看荷载组合下的内力查看荷载组合下的内力 6868 使用一般功能做使用一般功能做顶顶推法推法桥桥梁施工梁施工阶阶段分析段分析 70 设定建模环境设定建模环境 7070 定义组以及施工阶段定义组以及施工阶段 7474 输入组信息输入组信息 8585 顶推法桥梁的施工阶段分析 1 概概 要要 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 图1 上部结构施工顺序 上部结构施工顺序 设置制作场地 预备场地 架设辅助墩 主梁制作场地 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 桥脚 7桥脚 6桥脚 5 桥脚 4桥脚 3桥脚 2桥脚 1 TP2 TP1 桥台 2 加翼缘钢束并张拉 拆除制作场地和辅助墩 浇筑桥台翼墙 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 顶推法桥梁的施工阶段分析 3 桥梁基本数据桥梁基本数据以及一般截面以及一般截面 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 7 50 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 高级应用例题 4 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 图4 桥梁段的划分以及钢束布置图 1 400 2 708 243 1 308 545 403 5501 2001 700 5 800 1 2001 700550 3 773 16 39 2 400 600X353 600 250 2 270 2 950 2 708 470 450 545 465 280 1 700650 12 315 1 1001 1001 7006501 4001 308 450 L C 600X353 600 200 40 2001 860650 2 950 单位 mm 张拉先期束时 张拉先期束时 张拉周期一般为张拉周期一般为2 2段或段或 3 3段 本例题采用了段 本例题采用了2 2 段张拉一次 即输入段张拉一次 即输入 钢束时要分别定义先钢束时要分别定义先 张拉的钢束和后张拉张拉的钢束和后张拉 的钢束 的钢束 截面图 支座 桥梁中心 先期束先期束 后期束 先期束 截面图 支座 桥梁中心 先期束先期束 先期束 后期束 纵向剖面图 桥梁段划分图 先期束 后期束 顶板束 底板束 顶推法桥梁的施工阶段分析 5 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7 0 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 图5 钢导梁侧面图 图6 钢导梁平面图 图7 钢导梁横截面图 侧 面 图 平 面 图 高级应用例题 6 使用材料以及容许应力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 2 ck cm kgf400f 初始抗压强度 2 ckci cm kgf320f 8 0f 弹 性 模 量 25 ckc cm kgf108 2000 70f500 10E 容 许 应 力 容许应力容许应力预预 压压 时时混凝土预压后混凝土预压后 压 缩 张 拉 2 ci ca cm kgf5 148f55 0f 2 ci ta cm kgf1 13f8 0f 2 ckca cm kgf0 160f4 0f 2 ckta cm kgf0 32f6 1f 预应力钢绞线 KSD 7002 SWPC 7B 12 7 mm 0 5 STRAND 屈 服 强 度 2 py mm kgf160f strand tonf9 15Py 极限抗拉强度 2 pu mm kgf190f strand tonf7 18Pu 公称截面面积 2 p cm987 0A 弹 性 模 量 26 p cm kgf100 2E 张 拉 应 力 2 pupj mm kgf3 133f7 0f 张拉端锚具变形和钢筋内缩 mm6s 摩擦损失系数 rad 30 0 m 0066 0k 容 许 应 力 张拉控制应力张拉控制应力混凝土预压时混凝土预压时 po f混凝土预压后使用荷载混凝土预压后使用荷载 2 py mm kgf144f 9 0 2 pu mm kgf133f7 0 2 py mm kgf128f 8 0 顶推法桥梁的施工阶段分析 7 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 125 0 12mm7 12 2 p cm85 11129871 0A 孔道直径 mm63 底板束 95 0 9mm7 12 2 p cm88 899871 0A Duct size mm51 后期束 155 0 15mm7 12 2 p cm81 14159871 0A 孔道直径 mm75 张力 极限抗拉强度的70 2 pupj cm kgf000 133f70 0f 混凝土预压时损失 由程序计算 摩擦损失 kL 0 X ePP 30 0 0066 0k 锚具变形和钢筋内缩值 mm6Ic 混凝土的弹性压缩损失量 SPPE AfP 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 高级应用例题 8 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 7t 混凝土拆模时间 天3 s t 相对湿度 RH 70 大气或养生温度 C20t 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 顶推法桥梁的施工阶段分析 9 设定建模环境设定建模环境 为了做顶推法桥梁的施工阶段分析首先打开新项目 新项目新项目 以 ILM Bridg ILM Bridg e e 名字保存 保存保存 文件 然后将单位体系设置为 tonftonf 和 m 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 新项目新项目 文件 保存保存 ILM BridgeILM Bridge 工具 单位体系单位体系 长度 cmcm 力 kgfkgf 图8 初始画面和单位体系对话框 单位体系也可以单位体系也可以 使用程序窗口下端的使用程序窗口下端的 状态条中的按钮状态条中的按钮 图图8 8 中的中的 选择修改 选择修改 高级应用例题 10 定义截面及材料定义截面及材料 定义材料定义材料 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 材料材料 类型 钢材钢材 标准 KS Civil S KS Civil S 数据库 SM400SM400 类型 混凝土混凝土 设计标准 KS Civil RC KS Civil RC 数据库 C400C400 名称 钢束钢束 类型 用户定义用户定义 标准 无无 分析数据 弹性模量 2e62e6 图9 输入材料数据 同时定义多种材同时定义多种材 料时 使用料时 使用按按 钮会更方便一些 钮会更方便一些 顶推法桥梁的施工阶段分析 11 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 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 模型 特性值 时间依存材料时间依存材料 徐变和收缩徐变和收缩 名称 Mat 1 Mat 1 标准 CEB FIPCEB FIP 混凝土28天抗压强度 400 400 相对湿度 40 99 70 70 构件几何形状指数 1 1 水泥种类 普通或早强水泥普通或早强水泥 N N R R 混凝土开始收缩时间 3 3 图10 定义混凝土时间依存材料特性 徐变和收缩 关于徐变和收缩的关于徐变和收缩的 特性值 用户既可以选特性值 用户既可以选 用韩国标准 用韩国标准 ACIACI CEBCEB FIP FIP标准中的规定 也标准中的规定 也 可以由用户定义 选择可以由用户定义 选择 用户定义时 需要在时用户定义时 需要在时 间依存材料间依存材料 徐变和收徐变和收 缩缩 函数输入有关数据函数输入有关数据 点击点击可可 以查看定义的徐变和收缩以查看定义的徐变和收缩 图形 图形 建立模型后 构建立模型后 构 件的几何形状指数可以件的几何形状指数可以 由程序自动计算 详细由程序自动计算 详细 内容参见用户在线手册内容参见用户在线手册 中中 CIVIL CIVIL的功能的功能 模模 型型 特性值特性值 修改单元依修改单元依 存材料存材料 章节 章节 高级应用例题 12 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 模型 特性值 时间依存材料时间依存材料 抗压强度抗压强度 名称 Mat 1 Mat 1 类型 标准标准 强度进展 标准 CEB FIPCEB FIP 混凝土28天抗压强度 S28 400 400 水泥类型 a N N R R 0 25 0 25 图11 定义强度进展函数 本程序中提供了下本程序中提供了下 列混凝土强度进展函数列混凝土强度进展函数 ACIACI CEB FIPCEB FIP OhzagiOhzagi 公式公式 韩国混凝土标准韩国混凝土标准 顶推法桥梁的施工阶段分析 13 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连接 时间依存材料类型 徐变 收缩 Mat 1Mat 1 抗压强度 Mat 1Mat 1 选择分配的材料 材料 2 C4002 C400 选择的材料 操作 图12 连接一般材料和时间依存材料 高级应用例题 14 定义截面定义截面 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 位位 置置实际截面尺寸实际截面尺寸修改后的截面尺寸修改后的截面尺寸 钢导梁前端H 1250 400 10 20H 1250 800 20 20 与主梁连接部位H 2950 900 36 30H 2950 1800 52 30 工具 单位体系单位体系 长度 mmmm 模型 特性值 截面截面 变截面表单变截面表单 截面号 1 1 名称 钢导梁钢导梁 对齐 中央中央 底底 截面类型 H H 型钢型钢 用户定义用户定义 截面 i H 1250 1250 B 800 800 tw 20 20 tf1 20 20 截面 j H 2950 2950 B 1800 1800 tw 72 72 tf1 30 30 y 轴变化 三次方程三次方程 z 轴变化 三次方程三次方程 图13 钢导梁以及输入截面对话框 单位 mm 对齐指截面的中对齐指截面的中 心 即梁单元刚度集心 即梁单元刚度集 中的位置 当将对齐中的位置 当将对齐 定义为中央定义为中央 底时 在底时 在 输入边界条件时可以输入边界条件时可以 不用输入支座的偏心不用输入支座的偏心 距离 距离 在在y z y z 轴变化中轴变化中 定义的是刚度沿纵轴定义的是刚度沿纵轴 的变化形式 详细内的变化形式 详细内 容参见用户在线手册容参见用户在线手册 中的中的 CIVIL CIVIL的功能的功能 特性值特性值 截面截面 章节 章节 顶推法桥梁的施工阶段分析 15 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 单位 mm 1 400 2 708 243 1 308 5501 2001 700 5 800 1 2001 700550 3 773 16 39 2 400 600X353 600 2 270 2 950 2 708 470 450 280 1 700650 12 315 1 1001 1001 7006501 4001 308 450 L C 600X353 600 2001 860650 2 510 200 1906531 054373 40 高级应用例题 16 PSCPSC表单表单 截面号 2 2 名称 主梁主梁 截面类型 单箱单室单箱单室 查看选项 截面大样截面大样 变截面点 开 关 JO1JO1 开 JO3JO3 开 对齐 中央中央 底底 外轮廓表单外轮廓表单 HO1 200 200 HO2 240 240 HO2 1 40 40 HO3 2510 2510 HO3 1 650 650 BO1 2708 2708 BO1 1 1308 1308 BO2 550 550 BO2 1 0 0 BO3 2900 2900 内轮廓表单内轮廓表单 变截面点 开 关 JI2JI2 开 JI3JI3 开 JI4JI4 开 HI1 280 280 HI2 190 190 HI2 2 0 0 HI3 1707 1707 HI3 1 653 653 HI4 373 373 HI4 2 0 0 HI5 400 400 BI1 2800 2800 BI1 2 1100 1100 BI2 1 2800 2800 BI3 2486 5 2486 5 BI3 2 1886 5 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 顶推法桥梁的施工阶段分析 17 使用顶推法桥梁建模助手建立桥梁模型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 单位体系单位体系 长度 m 力 tonf 高级应用例题 18 顶推法模型顶推法模型 钢导梁和桥梁信息钢导梁和桥梁信息 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桥梁建模助手 顶推法模型表单顶推法模型表单 桥梁信息 顶进长度 2 5 2 5 施工持续时间 12 12 构件初始材龄 7 7 钢导梁 材料 1 SM4001 SM400 截面 1 1 钢导梁钢导梁 长度 35 35 图17 顶推法桥梁建模助手对话框 顶推法模型表单 建立弯桥模型时建立弯桥模型时 选择半径开关 输 选择半径开关 输 入弯桥半径即可 入弯桥半径即可 输入混凝土激活输入混凝土激活 时的材龄时的材龄 7 7天天 顶推法桥梁的施工阶段分析 19 桥梁模型桥梁模型 输入主梁的材料 截面以及15个桥梁段 L 12 5 13 25 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 C4002 C400 截面 2 2 主梁主梁 桥梁段 长度 12 5 12 5 重复 1 1 桥梁段 长度 25 25 重复 13 13 桥梁段 长度 12 5 12 5 重复 1 1 图18 顶推法桥梁建模助手对话框 输入桥梁模型数据 高级应用例题 20 边界条件边界条件 输入成桥阶段边界条件 最终最终 输入施工阶段分析所需的桥台和桥墩 7 50 m 350 m 的边界条件 边界条件 最终最终 开 距离 0 0 50 50 100 100 150 150 200 200 250 250 300 300 350350 类型 支承条件支承条件 Dy Dy Dz Dz RxRx 开 图19 顶推法桥梁建模助手对话框 最终阶段桥墩 在定义桥墩在定义桥墩 边边 界条件界条件 位置 使用位置 使用 Ctrl Ctrl 键 可以同时定键 可以同时定 义多个桥墩的边界条义多个桥墩的边界条 件 件 顶推法桥梁的施工阶段分析 21 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 临时边界位置 长度 350 350 重复 1 1 临时边界位置 长度 15 15 重复 2 2 临时边界位置 长度 5 5 重复 1 1 临时边界位置 长度 10 10 重复 2 2 临时边界位置 长度 5 5 重复 1 1 距离 350350 类型 SupportSupport DxDx 开 距离 365 365 380 380 385 385 395 395 405 405 410410 类型 弹性连接弹性连接 弹性连接长度 1 1 连接类型 只受压只受压 SDx 1e10 1e10 Beta角 0 0 临时边界位置输临时边界位置输 入的是到桥梁始点的入的是到桥梁始点的 距离 距离 高级应用例题 22 图20 顶推法桥梁建模助手 边界条件 顶推法桥梁的施工阶段分析 23 顶板束和底板束顶板束和底板束 输入桥梁顶进桥梁时张拉的顶板束和底板束 先期束 图21 钢束布置简图 定义钢束特性值定义钢束特性值 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 位位 置置钢绞线直径钢绞线直径钢束数量钢束数量钢束面积钢束面积孔道直径孔道直径钢束名称钢束名称 顶板束 12 712EA0 0 063 mTT 先期束 底板束 12 79EA0 0 051 mBT 后期束 12 715EA0 0 705 mWT 截面图 支座 桥梁中心 先期束先期束 后期束 先期束 截面图 支座 桥梁中心 先期束先期束 先期束 后期束 纵向剖面图 桥梁段划分图 先期束 后期束 顶板束 底板束 高级应用例题 24 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m1061 0m075 022 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6 7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顶板束和底板束表单 图22的 类型 钢束特性值 钢束名称 TT TT 钢束类型 内部内部 材料 3 3 钢束钢束 钢束截面面积 钢绞线直径 12 7mm 0 512 7mm 0 5 钢绞线股数 12 12 孔道直径 0 063 0 063 松弛系数 4545 预应力钢筋与孔道摩擦系数 0 3 0 3 孔道每米长度局部偏差摩擦系数 0 0066 0 0066 极限抗拉强度 屈服强度 张拉类型 后张后张 锚具变形和预应力钢筋内缩值 始点 0 006 0 006 终点 0 006 0 006 松弛系数与钢束松弛系数与钢束 种类有关 低松弛钢种类有关 低松弛钢 束的松弛系数取束的松弛系数取4545 如果不考虑松弛的影如果不考虑松弛的影 响 可将松弛系数右响 可将松弛系数右 侧的选择按钮关闭 侧的选择按钮关闭 顶推法桥梁的施工阶段分析 25 图22 定义先期束和后期束的对话框 高级应用例题 26 输入先期束输入先期束 参见图23输入先期束 图23 先期束布置图 图24 先期束布置对话框 单位 mm LC 3 230 6901 817700 1 2208 210 1 680 200 165 5 230 1 150 1 800 12 x 12 7 MM 1 9 x 12 7 MM 1 1 2 750 桥梁中心 先期束 先期束 先期束 顶推法桥梁的施工阶段分析 27 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顶板束和底板束表单 类型 钢束特性值 顶板束 TTTT 底板束 BTBT 钢束张拉顺序 张拉方式 2 2段循环段循环 顶板束A张拉顺序 第第1 1 底板束B张拉顺序 第第1 1 张拉应力 顶板束 0 7 0 7 SuSu 底板束 0 7 0 7 SuSu 注浆 每 1 1 个施工阶段 B1 3 65 3 65 B2 2 95 2 95 B3 0 0 H1 0 165 0 165 H2 2 75 2 75 St 0 23 0 23 Sb 0 21 0 21 N1 4 4 N2 6 6 N3 9 9 在注浆中选择张在注浆中选择张 拉时 则在钢束张拉拉时 则在钢束张拉 阶段完成注浆 选择阶段完成注浆 选择 每每 n n 个施工阶段时 个施工阶段时 则在每张拉完则在每张拉完n n个施工个施工 阶段的钢束后再下一阶段的钢束后再下一 个施工阶段的第个施工阶段的第1 1步骤步骤 时注浆 时注浆 高级应用例题 28 腹板束腹板束 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钢束布置形状功能输入 图25 后期束布置图 纵向截面 和钢束坐标 1 1 600 0 240 1 935 0 150 0 865 2 950 8 0 38 L0 2 L 0 075 L L 0 2000 150 0 312 后期束 桥梁 CL 16 39 2 503 桥墩1桥墩2 顶推法桥梁的施工阶段分析 29 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 腹板束表单腹板束表单 类型 钢束特性值 1st Tendon WTWT 张拉应力 0 7 0 7 SuSu 位置 Ey 2 503 2 503 Theta 16 39 16 39 注浆 每 1 1 个施工阶段 H 1 6 1 6 G1 0 24 0 24 G2 0 15 0 15 G3 0 312 0 312 C 0 2 0 2 S1 0 38 0 38 S2 0 2 0 2 S3 0 075 0 075 a 4 4 b 4 4 图26 输入后期束对话框 高级应用例题 30 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修改单元依存材料特性 选择属性选择属性 单元单元 选择类型 截面截面 2 Girder2 Girder 选项 添加添加 替换替换 单元依存材料 构件形状指数 自动计算自动计算 图27 修改主梁的构件形状指数 顶推法桥梁的施工阶段分析 31 使用 消隐消隐功能查看截面形状和钢束的三维布置形状 消隐消隐 开 显示显示 杂项表单 钢束布置形状钢束布置形状 开 边界条件 AllAll 开 支承条件支承条件 开 弹性连接弹性连接 开 局部坐标轴局部坐标轴 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 高级应用例题 32 使用钢束布置形状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 图29 追加的后期束位置 表2 追加钢束位置坐标 项项 目目 距离 019405060 Ez2 1600 5001 7172 7851 763 1 8 19 000 40 000 0 500 50 00010 000 2 160 1 717 2 785 1 763 单位 m 后期束 桥梁 C L 16 39 2 503 桥墩1桥墩2 顶推法桥梁的施工阶段分析 33 点栅格点栅格 关 捕捉点栅格捕捉点栅格 关 捕捉轴网捕捉轴网 关 消隐消隐 关 显示显示 杂项表单 钢束布置形状钢束布置形状 关 边界条件 AllAll 开 支承条件支承条件 关 弹性连接弹性连接 关 局部坐标轴局部坐标轴 关 激活属性激活属性 组 桥梁段桥梁段1 1 桥梁段 桥梁段2 2 桥梁段 桥梁段3 3 图30 激活桥梁段1 桥梁段2 桥梁段3 高级应用例题 34 钢束布置形状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 单元号单元号 开 荷载 预应力荷载 钢束布置形状钢束布置形状 钢束名称 WT End1 WT End1 钢束特性值 WTWT 窗口选择窗口选择 单元 1515 3838 或 分配的单元 15to38 15to38 钢束直线段 始点 4 4 终点 4 4 钢束形状 直线直线 形状插入点 35 35 2 503 2 503 0 0 假象x轴的实际方向 X X 在插入点绕x轴的旋转角度 16 39 16 39 投影投影 开 绕主轴旋转角度 Y Y 0 0 1 x 0 0 y 0 0 z 2 16 2 16 2 x 19 19 y 0 0 z 0 5 0 5 fixfix 开 3 x 40 40 y 0 0 z 1 717 1 717 4 x 50 50 y 0 0 z 2 785 2 785 fixfix 开 5 x 60 60 y 0 0 z 1 763 1 763 顶推法桥梁的施工阶段分析 35 图31 输入桥梁始点和终点追加的腹板束 高级应用例题 36 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 End1WT End1 后缀 1 1 WT End1 1WT End1 1 形状插入点 35 35 2 503 2 503 0 0 假象x轴的实际方向 X X 在插入点绕x轴的旋转角度 16 39 16 39 投影投影 开 图32 输入始点右侧追加的腹板束 激活属性激活属性 组 桥梁段桥梁段13 13 桥梁段桥梁段14 14 桥梁段桥梁段1515 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 顶推法桥梁的施工阶段分析 37 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 End1WT End1 后缀 WT End1 CopyWT End1 Copy 解除所有选择解除所有选择 窗口选择窗口选择 单元 131131 154154 钢束名称 WT End2 WT End2 形状插入点 385 385 2 503 2 503 0 0 假象x轴的实际方向 向量向量 15 15 0 0 在插入点绕x轴的旋转角度 16 39 16 39 投影投影 开 钢束布置形状 名称 WT End2WT End2 后缀 1 1 WT End2 1WT End2 1 形状插入点 385 385 2 503 2 503 0 0 在插入点绕x轴的旋转角度 16 39 16 39 投影投影 开 图33 输入终点左侧追加的腹板束 高级应用例题 38 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 荷载 预应力荷载 钢束预应力荷载钢束预应力荷载 荷载工况名称 预应力预应力 荷载组名称 Web PrestressWeb Prestress 给钢束施加张力 钢束 WT End1 WT End1 WT End1 1WT End1 1 选择的钢束 张拉值 应力应力 首先张拉 始点始点 始点 终点 注浆 每 1 1 个施工阶段 给钢束施加张力 钢束 WT End2 WT End2 WT End2 1WT End2 1 选择的钢束 WT End1 WT End1 WT End1 1WT End1 1 钢束 张拉值 应力应力 首先张拉 终点终点 始点 终点 注浆 每 1 1 个施工阶段 图34 给桥梁两端追加俄的钢束施加张力 使用顶推法桥梁使用顶推法桥梁 建模助手时 程序将建模助手时 程序将 自动生成和加载自动生成和加载 自重自重 和和 预应力预应力 荷载条荷载条 件 件 顶推法桥梁的施工阶段分析 39 定义顶推法施工阶段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 基本阶段基本阶段和施工阶段施工阶段 内工作 在基本阶段基本阶段模式中 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 施工阶段施工阶段模式是指能做结构分析的模式 在施工阶段施工阶段 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 在施工阶段施工阶段模式中可以编辑包含于 处于激活状态的边界组边界组 荷载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 高级应用例题 40 顶推法桥梁施工阶段建模助手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 顶推法桥梁的施工阶段分析 41 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 单元号单元号 关 全部激活全部激活 消隐消隐 开 显示显示 杂项表单 钢束布置形状钢束布置形状 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 FinalFinal 顶进方向 参照节点 1 1 开始节点 155 155 结束节点 153 153 边界容许误差 T T 0 01 0 01 图35 使用顶推法桥梁施工阶段建模助手顶推法桥梁施工阶段建模助手定义施工阶段 桥墩的位置与桥桥墩的位置与桥 梁段的边界条件位置梁段的边界条件位置 在建模过程中会产生在建模过程中会产生 误差 在边界容许误误差 在边界容许误 差中输入相应数据 差中输入相应数据 则在此范围内的支座则在此范围内的支座 误差将被忽略 详细误差将被忽略 详细 内容参见用户在线手内容参见用户在线手 册中的册中的 顶推法桥梁顶推法桥梁 施工阶段建模助手施工阶段建模助手 章章 节节 如果是弯桥 则如果是弯桥 则 程序将按输入的曲率程序将按输入的曲率 半径顶进桥梁段 半径顶进桥梁段 高级应用例题 42 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 1 CS1 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 CS1CS1 顶进信息 距离 12 5 12 5 步骤 5 5 保存施工阶段分析结果保存施工阶段分析结果 开 保存施工步骤分析结果保存施工步骤分析结果 开 临时支撑边界组 边界组 临时临时 激活组 图36 输入第一桥梁段的顶进信息 只有选择保存施只有选择保存施 工阶段分析结果 各施工阶段分析结果 各施 工阶段的分析结果才会工阶段的分析结果才会 被保存 被保存 顶推法桥梁的施工阶段分析 43 因为施工阶段CS2 CS14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 2 15m 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 CS2CS2 CS14CS14 顶进信息 距离 25 25 施工步骤 10 10 保存施工阶段分析结果保存施工阶段分析结果 开 保存施工步骤分析结果保存施工步骤分析结果 开 顶进信息 施工阶段 CS15CS15 顶进信息 距离 47 5 47 5 施工步骤 19 19 保存施工阶段分析结果保存施工阶段分析结果 开 保存施工步骤分析结果保存施工步骤分析结果 开 顶进信息 施工阶段 CS16CS16 保存施工阶段分析结果保存施工阶段分析结果 开 保存施工步骤分析结果保存施工步骤分析结果 开 临时支撑边界组 边界组 临时临时 钝化组 顶进信息 施工阶段 CS17CS17 保存施工阶段分析结果保存施工阶段分析结果 开 保存施工步骤分析结果保存施工步骤分析结果 开 图37 输入各桥梁段顶进信息 高级应用例题 44 使用顶推法桥梁施工阶段建模助手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 消隐消隐 关 施工阶段 CS16CS16 图38的 模型 边界条件 支承条件支承条件 边界组名称 CS16 Org0CS16 Org0 窗口选择窗口选择 节点 7575 选项 添加添加 支撑类型 DxDx 开 参照施工阶段CS16修改施工阶段CS17在节点75的边界条件 图38 修改施工阶段CS1的边界条件 利用利用窗口缩放窗口缩放 功能可以放大查看修改功能可以放大查看修改 后的边界条件 后的边界条件 顶推法桥梁的施工阶段分析 45 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 消隐消隐 开 显示显示 杂项表单 钢束布置形状钢束布置形状 开 施工阶段 CS1CS1 图39的 图39 查看施工阶段CS1的单元和边界条件 使用键盘中的上使用键盘中的上 下移动键可以很方便下移动键可以很方便 地选择各施工阶段 地选择各施工阶段 高级应用例题 46 输入横膈板以及二期恒载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 二期恒载二期恒载 沿桥梁全长布置线荷载3 15tonf m 横膈板自重横膈板自重 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 图40 横膈板荷载 荷载组 横膈板横膈板1 1横膈板横膈板3 3 横膈板横膈板2 2 桥墩7桥墩8桥墩9桥墩10桥墩11桥墩12桥墩13 桥台 2 顶推法桥梁的施工阶段分析 47 表3 横膈板自重的输入位置 施工阶段施工阶段 荷载的输入位置荷载的输入位置 m m 桥梁开始节点为基准桥梁开始节点为基准 备备 注注荷载组荷载组 CS10 2与钢导梁连接部分横膈板1 CS1649 51桥墩部分横膈板2 CS1699 101桥墩部分横膈板2 CS16149 141桥墩部分横膈板2 CS16199 201桥墩部分横膈板2 CS16249 251桥墩部分横膈板2 CS16299 301桥墩部分横膈板2 CS15348 350桥梁终点桥台部分横膈板3 高级应用例题 48 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 在基本模式中包含了所有施工阶段的边界条件 荷载条件 单元的信息 在基本模式中不能运行结构分析 但可以对所有施工阶段的所有信 息进行编辑 显示显示 杂项表单 钢束布置形状钢束布置形状 关 施工阶段 基本基本 组 荷载组荷载组 新建新建 名称 横膈板横膈