22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计

midasCivil基础上机培训教程,北京迈达斯技术有限公司www.MidaU,MIDAS系列培训,北京迈达斯技术有限公司www.MidaU,22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计梁格法分析设计,MIDAS系列培训,目录,22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计,1,一、桥梁概况,一、桥梁概况,主要设计技术指标（1）桥梁设计基准期100年。（2）结构设计安全等级一级。（3）桥面宽度：横断面布置：0.5米护栏+11米行车道0.5米护栏12.0米。（4）设计荷载1）永久荷载钢结构容重78.5KN/m3，钢筋混凝土容重25KN/m3，护栏9.5KN/m。10cm厚混凝土铺装和9cm厚沥青混凝土铺装容重25KN/m3。基础变位作用：考虑0.01m基础不均匀沉降作用。2）可变荷载汽车荷载：公路级车道荷载的均布荷载标准值qk10.5kN/m；车道荷载计算弯矩时，Pk245.04KN，车道荷载计算剪力效应时，Pk1.2*245.04=294.028KN。温度荷载：均匀升温按34、降温按-3考虑；温度梯度按公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）第4.3.10条的规定取值。（5）桥面纵坡：0.5%。（6）桥面横坡：车行道单向（向外侧）2.0%。1.1.2计算原则（1）执行公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）和公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）。（2）10cm厚现浇C50混凝土和护栏不参与结构受力，仅作为恒载施加；封锚端C30混凝土以恒载施加；模型模拟时，忽略桥梁横坡、纵坡对结构的影响。（3）按A类构件设计。（4）边界条件：矩形板式橡胶支座约束用弹性支承进行模拟，弹簧系数SDy=SDz=1.6667E+03kN/m；SDx=1.01124E+06kN/m。,22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计,2,二、桥梁结构基本信息,二、桥梁结构基本信息,空心板截面类型选为“设计截面”；注意虚拟横梁截面的定义。,“虚拟横梁”对结构自重没有贡献，故容重定义为0；采用用户自定义方式，但注意掌握自动调用程序数据的小技巧。,2.1、定义材料和截面在“模型材料和截面特性材料”中，定义空心板“C50”的混凝土材料、“虚拟横梁”容重为0的C50混凝土材料、预应力钢束“Strand1860”的钢材材料。,22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计,3,二、桥梁结构基本信息,注意虚拟横梁截面的尺寸定义。,若要结合规范进行PSC设计，在定义截面的时候，需要选择“设计截面”类型中的截面进行定义，同时对于截面中的“剪切验算位置”及“验算用腹板厚度”需要定义，否则会提示“PSC设计数据失败”。我们不关系虚拟横梁的验算结果，所以截面定义为数值截面。,在“模型材料和截面特性截面”中，分别定义虚拟横梁截面和空心板截面。空心板截面采用“设计截面”中的“设计用数值截面”，选择“截面数据”中的“从SPC导入”进行截面定义。虚拟横梁截面采用“数值”截面中的“实腹长方形截面”进行H=1m、B=0.2m的等效刚度的定义。,22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计,4,二、桥梁结构基本信息,连接节点时注意选择交叉分割,先建出1片梁，然后复制生成其他9片空心板梁,2.2、建立结构模型将Excel表格中的节点坐标数据复制后，粘贴在“树形菜单表格节点”中。,22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计,连接空心边板1开始节点（节点1）和结束节点（节点25），建立单元，并交叉分割，生成24个空心边板1单元，并赋予相应的截面，见图1-2-2-3-2。,5,二、桥梁结构基本信息,“虚拟横梁”对结构自重没有贡献，故容重定义为0；采用用户自定义方式，但注意掌握自动调用程序数据的小技巧。,各片主梁复制生成在“模型单元复制和移动”中，选择空心边板1所有单元，进行坐标轴y方向，间距91.18m的其它9片空心板梁的复制生成，并赋予相应的截面。,22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计,建立虚拟横梁先建立一根虚拟横梁，然后在“模型单元复制和移动”中，选择新建立的横梁，进行坐标轴x方向，间距“0.9,1.03,0.7,161,0.7,1.03,0.9”的其它虚拟横梁的复制生成，并赋予相应的材料和截面。,建立支座节点在“节点/单元移动复制”中，复制节点生成支座节点（往下复制1.05m梁高距离；往左往右复制0.35m距离）。,6,二、桥梁结构基本信息,定义收缩徐变时，需要注意标号强度不要输错，对于C50混凝土的定义，一定注意单位，输错常会导致后续计算中出现奇异或警告等信息；由于单元的构件理论厚度都不一样，因此在此先输入一个非0值，最后利用“修改单元时间依存材料特性”的功能，重新计算构件理论厚度。,22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计,2.3、定义时间依存材料特性并连接在“特性徐变/收缩”中，定义C50混凝土收缩徐变特性；在“特性材料连接”中，把刚才定义的C50混凝土收缩徐变特性赋予给C50混凝土。,不考虑虚拟横梁的收缩徐变，故我们只对纵梁修改理论厚度。,在“特性修改特性”中，重新计算各片空心板的理论厚度。,7,二、桥梁结构基本信息,22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计,2.4、定义结构组、边界组、荷载组在“树形菜单组”中，定义结构组、边界组和荷载组。,组主要是为了后面定义施工阶段用的；在不同的施工阶段，我们需要分别激活所对应的结构组、边界组和荷载组。,8,三、边界的定义,三、边界条件的定义,3.1、在“边界连接刚性连接”中，进行空心板与支座顶节点的刚性连接；勾选“复制刚性连接”，间距：9-1.18。3.2、在“边界连接弹性连接”中，进行支座顶部与底部的的连接，生成支座单元，体现支座的刚度特性；勾选“复制弹性连接”，间距：0.7,0.48,0.7,0.48,0.7,0.48,0.7,0.48,0.7,0.48,0.7,0.48,0.7,0.48,0.7,0.48,0.7,0.48,0.7。,22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计,注意复制弹性连接/刚性连接的运用，操作便捷,9,11,三、边界条件的定义,3.3、在“边界边界边界条件”中，约束支座底部节点的所有自由度。,22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计,3.4、在“边界弹簧支撑点弹簧”中，进行空心板梁预制时，临时模板满堂支承模拟,10,三、边界条件的定义,22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计,3.5、在“节点/单元单元分割”中，进行虚拟横梁的分割，分割数量2。,3.5、在“边界释放/偏心释放梁端约束”中，进行横梁梁端部约束释放，形成铰接梁格体系,11,四、定义荷载,四、荷载的定义,4.1、定义荷载工况在“荷载静力荷载工况”中，定义荷载类型。“施工阶段荷载（CS）”仅在施工阶段分析时起作用，在“PostCS”阶段不起作用。为了避免相同的荷载重复作用，对于在施工阶段作用的荷载，其荷载类型最好定义为“施工阶段荷载（CS）”。,22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计,4.2、定义静力荷载在“荷载结构荷载/质量自重”中，定义“自重”荷载；在“荷载梁荷载单元”中，定义“二期铺装”荷载；在“荷载荷载类型温度/预应力温度荷载单元温度”中，定义“升温”和“降温”荷载；在“荷载荷载类型温度/预应力温度荷载梁截面温度”中，定义“梯度升温”和“梯度降温”荷载。,12,四、荷载的定义,22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计,4.3、定义预应力荷载在“荷载预应力荷载钢束特性值”中，定义“钢束特性值”。,在“荷载预应力荷载钢束布置形状”中，定义钢束形状。将生成的空心边板1的“钢束1”和“钢束2”进行复制，生成空心边板1的“钢束3”和“钢束4”。最后将空心边板1的4根钢束按照间距91.18m进行复制，分别生成其它9片空心板梁的钢束形状。,13,四、荷载的定义,22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计,4.3、定义预应力荷载,在“荷载预应力荷载钢束预应力荷载”中，定义预应力荷载。钢束均两端张拉，张拉控制应力1395MPa。,4.4、定义移动荷载在“荷载移动荷载分析数据移动荷载规范”中，选择相应国家移动荷载规范。在“荷载移动荷载分析数据车道”中，定义移动荷载车道。对于梁格模型，“车辆荷载的分布”选用“横向联系梁”。,14,四、荷载的定义,22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计,4.4、定义移动荷载在“荷载移动荷载分析数据车辆”中，定义“标准车辆荷载”。,在“荷载移动荷载分析数据移动荷载工况”中，定义移动荷载工况。,15,四、荷载的定义,22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计,4.5、支座沉降组的定义定义支座沉降组和支座沉降荷载工况。,16,五、施工阶段及分析数据的定义,五、施工阶段的定义,22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计,各施工阶段说明：,在“荷载施工分析分析数据定义施工阶段”中进行定义。,5.1、定义施工阶段,17,五、施工阶段的定义,22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计,在“分析施工阶段分析控制”中定义。,5.2、定义施工阶段分析控制数据,5.3、定义特征值分析控制对话框，得到竖向基频进行移动荷载分析前，先通过特征值分析功能，得到结构的竖向基频。在“分析特征值分析控制”中，定义“特征值分析控制”。通过特征值分析，得到结构的竖向基频为3.8Hz。,5.2、荷载转化为质量在“模型结构类型”中，将“自重”转化为“质量”。在“模型质量将荷载转化为质量”中，将带有质量块的荷载二期铺装和防撞护栏转化为质量。,18,五、施工阶段的定义,22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计,5.4、定义移动荷载分析控制数据在“分析移动荷载分析控制数据”中定义。,19,六、结合规范进行设计,六、PSC设计,midasCivil自动生成的荷载组合完全与规范规定相吻合（例如：按照04规范做公路混凝土桥梁设计，那么自动生成的荷载组合就是按照04通规生成的）。如果要结合规范做混凝土设计的话，程序只调取“混凝土设计”列表中的荷载组合，然后结合规范进行设计。,22m预应力钢筋混凝土空心板桥分析及设计,在“结果荷载组合”中，选择“混凝土设计”中的“自动生成”，生成荷载组合。,6.1、定义荷载组合,6.2、定义PSC设计设计参数,。,在“设计PSC设计PSC设计参数”中，选择设计规范，进行设计参数定义,20,六、PSC设计,midasCivil自动生成的荷载组合完全与规范规定相吻合（例如：按照04规范做公路混凝土桥梁设计，那么自动生成的荷载组合就是按照04通规生成的）。如果要结合规范做混凝土设计的话，程序只调取“混凝土设计”列表中的荷载组合，然后结合规范进行设