midas中悬臂梁桥分析与设计

北京迈达斯技术有限公司 2007年8月 北京迈达斯技术有限公司 2007年8月 悬臂梁桥分析与设计 悬臂梁桥分析与设计 目目 录录 概要概要.1 设置操作环境设置操作环境.3 定义材料和截面定义材料和截面.4 建立结构模型建立结构模型.10 非预应力钢筋输入非预应力钢筋输入.21 输入荷载输入荷载.23 定义施工阶段定义施工阶段.32 输入移动荷载数据输入移动荷载数据.37 运行结构分析运行结构分析.40 查看分析结果查看分析结果.40 PSC设计设计.48 RC设计设计.54 附录：关于温度荷载和支座沉降的模拟附录：关于温度荷载和支座沉降的模拟.63 MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 1 概要 概要 本桥为30+50+30三跨混凝土悬臂梁桥， 其中中跨为挂孔结构， 挂孔梁为普通钢筋混凝土梁， 梁长16m。墩为钢筋混凝土双柱桥墩，墩高15m。 （注：本例题并非实际工程，仅作为软件功能介绍的参考例题。 ） 在简化过程中省略了边跨合龙段模拟、成桥温度荷载模拟。 通过本例题重点介绍MIDAS/Civil软件的施工阶段分析功能、普通钢筋的输入方法、钢束 预应力荷载的输入方法、移动荷载的输入方法和查看分析结果的方法、PSC设计及RC设计数据 的输入方法和查看设计结果的方法等。 图1. 分析模型 图1. 分析模型 桥梁概况及一般截面 桥梁概况及一般截面 桥梁形式：三跨混凝土悬臂梁 桥梁长度：L = 30+50+30 = 110.0 m，其中中跨为挂孔结构，挂梁长16m，为钢筋混凝土 结构 施工方法：悬臂施工T构部分，满堂支架施工边跨现浇段，边跨合龙时，中跨体系转换为 简支单悬臂结构，拆除施工支架，然后施工中跨挂梁，挂梁与中跨主梁铰接， 施工桥面铺装，并考虑3650天收缩徐变。 预应力布置形式：T构部分配置顶板预应力，边跨配置底板预应力 截面形式如下 图2. 跨中箱梁截面 图2. 跨中箱梁截面 MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 2 图3. 墩顶箱梁截面图3. 墩顶箱梁截面 梁桥分析与设计的一般步骤 梁桥分析与设计的一般步骤 1. 定义材料和截面 2. 建立结构模型 3. 输入非预应力钢筋 4. 输入荷载 . 恒荷载 . 钢束特性和形状 . 钢束预应力荷载 5. 定义施工阶段 6. 输入移动荷载数据 . 选择移动荷载规范 . 定义车道 . 定义车辆 . 移动荷载工况 7. 运行结构分析 8. 查看分析结果 9. PSC设计（预应力混凝土梁） 10. RC设计（普混梁和柱） PSC设计参数确定 RC设计参数的确定 运行设计 运行RC梁设计/运行RC柱设计 查看设计结果表格和图形 查看设计结果表格和图形 输出PSC设计计算书 输出RC设计计算书 使用的材料使用的材料 ? 混凝土 混凝土 主梁采用JTG04（RC）规范的C50混凝土，桥墩采用JTG04（RC）规范的C40混凝土 ? 钢材 钢材 采用JTG04（S）规范，在数据库中选Strand1860 荷载 荷载 ? 恒荷载 恒荷载 自重，在程序中按自重输入，由程序自动计算 ? 预应力 预应力 钢束(15.2 mm31) MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 3 截面面积: Au = 4340 mm 2 孔道直径: 130 mm 钢筋松弛系数(开),选择JTG04和0.3(低松弛) 超张拉(开) 预应力钢筋抗拉强度标准值(fpk):1860N/mm2 预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:0.25 管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:1.5e-006(1/mm) 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值: 开始点:6mm 结束点:6mm 张拉力:抗拉强度标准值的75%，张拉控制应力1395MPa ? 徐变和收缩 徐变和收缩 条件 水泥种类系数(Bsc): 5 (5代表普通硅酸盐水泥) 28天龄期混凝土立方体抗压强度标准值,即标号强度(fcu,f):50N/mm2 长期荷载作用时混凝土的材龄: = o t 5天 混凝土与大气接触时的材龄: = s t 3天 相对湿度: %70=RH 构件理论厚度:程序计算 适用规范:中国规范(JTG D62-2004) 徐变系数: 程序计算 混凝土收缩变形率: 程序计算 ? 移动荷载 移动荷载 适用规范：公路工程技术标准(JTG B01-2003) 荷载种类：公路I级，车道荷载，即CH-CD 设置操作环境 设置操作环境 打开新文件(新项目新项目)，以 混凝土连续箱梁 混凝土连续箱梁 为名保存(保存保存)。 将单位体系设置为 KNKN和m m 。该单位体系可根据输入数据的种类任意转换。 文件 / 文件 / 新项目 文件 / 新项目 文件 / 保存 (混凝土连续箱梁 ) 保存 (混凝土连续箱梁 ) 工具 / 单位体系 ? 长度 m ; 力KN 工具 / 单位体系 ? 长度 m ; 力KN 图4. 设置单位体系图4. 设置单位体系 ? 单位体系还可以 通过点击画面下端 状态条的单位选择 键( 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)来进行转换。 。 MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 4 定义材料和截面 定义材料和截面 定义材料 定义材料 下面定义模型中所使用的混凝土和钢束的材料特性。 模型 / 材料和截面特性 / 模型 / 材料和截面特性 / 材料 类型混凝土 ; 规范 材料 类型混凝土 ; 规范 JTG04（RC） 数据库 C50 名称主梁 ? 类型混凝土 ; 规范 数据库 C50 名称主梁 ? 类型混凝土 ; 规范 JTG04（RC） 数据库 C40 名称桥墩 ? 数据库 C40 名称桥墩 ? 名称(Strand1860 ) ; 类型钢材 ; 规范名称(Strand1860 ) ; 类型钢材 ; 规范 JTG04（S） 数据库 Strand1860 数据库 Strand1860 图5. 定义材料对话框 图5. 定义材料对话框 定义截面 定义截面 预应力混凝土连续梁通常采用箱梁截面，可以使用截面数据库中的设计截面来定义。首 先定义控制位置的一般截面，然后再使用一般截面定义变截面。 （注：因为对于主梁要进行PSC设计和RC设计，因此主梁截面必须用设计截面来定义， 而墩截面必须用数据库/用户截面来定义。 ） 模型 /材料和截面特性 / 模型 /材料和截面特性 / 截面/添加 截面类型设计截面 单箱单室 截面号 ( 1 ) ; 名称 (跨中) 截面/添加 截面类型设计截面 单箱单室 截面号 ( 1 ) ; 名称 (跨中) ? 同时定义多种 材料特性时，使用 同时定义多种 材料特性时，使用 键 可 以 连 续输入 键 可 以 连 续输入。 。 MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 5 图6. 定义跨中位置处截面图6. 定义跨中位置处截面 图7. 定义支座位置处截面 图7. 定义支座位置处截面 根据已定义的等截面定义变截面 模型 /材料和截面特性 / 模型 /材料和截面特性 / 截面/添加 截面类型变截面 单箱单室 截面号 ( 3 ) ; 名称 (跨中-支座) 截面/添加 截面类型变截面 单箱单室 截面号 ( 3 ) ; 名称 (跨中-支座) 按照左图输入跨中位置处截面 的各控制尺寸，并且打开程序 自动定义剪切验算位置和自动 搜索腹板厚度功能 考虑剪切变形(开) 偏心中-上部 按照左图输入跨中位置处截面 的各控制尺寸，并且打开程序 自动定义剪切验算位置和自动 搜索腹板厚度功能 考虑剪切变形(开) 偏心中-上部 按照左图输入支座位置处截面 的各控制尺寸，并且打开程序 自动定义剪切验算位置和自动 搜索腹板厚度功能 考虑剪切变形(开) 偏心中-上部 按照左图输入支座位置处截面 的各控制尺寸，并且打开程序 自动定义剪切验算位置和自动 搜索腹板厚度功能 考虑剪切变形(开) 偏心中-上部 MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 6 图8 图8. . 变截面“跨中-支座”定义对话框 变截面“跨中-支座”定义对话框 图9 图9. . 变截面“支座-跨中”定义对话框 变截面“支座-跨中”定义对话框 在变截面I端导入跨中截面， J端导入支座截面 截面偏心选择中-上部 注： 变截面梁实际的变化规律 以变截面组中定义的规律 为准。 MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 7 图10 定义桥墩截面 图10 定义桥墩截面 挂梁截面与跨中截面形式一样，可由跨中截面复制生成。 在材料和截面列表中选择跨中截面，然后点击截面列表右侧的复制命令，生成新的截面，然后 再对新生成的截面修改截面名称即可。 图11 复制生成挂梁截面 图11 复制生成挂梁截面 使用“数据库/用户”中截面 定义桥墩截面 截面偏心选择中心 注：对复制生成的截面修改 截面名称即可。 MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 8 最终全桥截面数据如下图所示 图12. 截面列表图12. 截面列表 定义材料时间依存特性并连接 定义材料时间依存特性并连接 施工过程需要考虑主梁和桥墩的收缩徐变特性，为了考虑徐变、收缩，下面定义混凝土 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。 ? 标号强度 : fcu,k = 50000 KN/m 2 （主梁） ，f cu,k = 40000 KN/m 2（桥墩） ? 相对湿度 : RH = 70 % ? 理论厚度 : 1m(采用程序自动计算) ? 拆模时间 : 3天 模型 /材料和截面特性 / 模型 /材料和截面特性 / 时间依存性材料(徐变和收缩)时间依存性材料(徐变和收缩) 名称 (主梁收缩徐变) ; 设计标准China(JTG D62-2004) 标号强度 (50000) 环境年平均相对湿度(40 99) (70) 构件的理论厚度 (1) ? 水泥种类系数(Bsc):5 开始收缩时的混凝土材龄 (3) 名称 (桥墩收缩徐变) ; 设计标准China(JTG D62-2004) 标号抗压强度 (40000) 环境年平均相对湿度(40 99) (70) 构件的理论厚度 (1) ? 水泥种类系数(Bsc):5 开始收缩时的混凝土材龄 (3) 名称 (主梁收缩徐变) ; 设计标准China(JTG D62-2004) 标号强度 (50000) 环境年平均相对湿度(40 99) (70) 构件的理论厚度 (1) ? 水泥种类系数(Bsc):5 开始收缩时的混凝土材龄 (3) 名称 (桥墩收缩徐变) ; 设计标准China(JTG D62-2004) 标号抗压强度 (40000) 环境年平均相对湿度(40 99) (70) 构件的理论厚度 (1) ? 水泥种类系数(Bsc):5 开始收缩时的混凝土材龄 (3) ? 截面形状比较复杂时， 可使用 截面形状比较复杂时， 可使用模型材料和截面 特性值修改单元材料时 间依存特性 模型材料和截面 特性值修改单元材料时 间依存特性 的功能来输 入h值 的功能来输 入h值。 。 MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 9 图13. 定义主梁的徐变和收缩特性 图13. 定义主梁的徐变和收缩特性 图14. 定义桥墩的徐变和收缩特性 图14. 定义桥墩的徐变和收缩特性 参照图15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赋予相应 的材料。 模型 / 材料和截面特性 / 模型 / 材料和截面特性 / 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和收缩主梁徐变和收缩 选择指定的材料材料1:主梁 时间依存材料类型徐变和收缩主梁徐变和收缩 选择指定的材料材料1:主梁 选择的材料 选择的材料 时间依存材料类型徐变和收缩桥墩徐变和收缩 选择指定的材料材料2:桥墩 时间依存材料类型徐变和收缩桥墩徐变和收缩 选择指定的材料材料2:桥墩 选择的材料 选择的材料 MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 10 图15. 连接时间依存材料特性 建立结构模型 图15. 连接时间依存材料特性 建立结构模型 利用建立节点建立节点和扩展单元扩展单元的功能来建立单元。 模型节点模型节点 建立节点 坐标 (0,0,0) 模型单元 建立节点 坐标 (0,0,0) 模型单元 扩展单元 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:主梁 ; 截面 1: 跨中 生成形式复制和移动 复制和移动等间距dx,dy,dz(1, 0, 0) 复制次数(110) 全选 扩展类型节点 ?线单元 单元类型梁单元 ; 材料1:主梁 ; 截面 1: 跨中 生成形式复制和移动 复制和移动等间距dx,dy,dz(1, 0, 0) 复制次数(110) MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 11 图16. 建立几何模型 图16. 建立几何模型 根据桥梁所处位置给各桥梁段赋予实际的截面信息。 参照前面的图1可以看到，本桥在边跨的端部为等截面，中跨的挂梁部分为等截面，其他主梁 为变截面，各截面对应的单元编号如下表所示 截面名称 单元编号 跨中 1to13，98to110 支座 30 31 80 81 跨中-支座 14to29 64to79 支座-跨中 32to47 82to97 跨中挂梁 48to63 以修改截面由低变高梁段，即“跨中-支座” 梁段截面信息为例，首先通过窗口选择单元142 9以及单元6479，或者直接在单元选择框内输入单元编号“14to29 64to79”回车，则模型窗 口中显示“14to29 64to79”单元被选中，然后在树形菜单中选择“跨中-支座”截面，按下鼠 标左键不放，拖放至模型窗口，松开鼠标左键，则原模型窗口中被选择的单元的截面信息被重 新赋予为“跨中-支座”截面，如下图所示 图图17. 选择要修改截面信息的单元选择要修改截面信息的单元 单元选择框 多种选择和解 除选择方式 MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 12 图图18. 修改截面信息后修改截面信息后 修改截面信息后会发现对应变截面梁段截面变化不连续， 因此需要对变截面梁段定义变截面组. 模型/材料和截面特性/变截面组 组名称跨中-支座 单元列表 模型/材料和截面特性/变截面组 组名称跨中-支座 单元列表 14to29 64to79(可以直接输入单元编号,也可以在模型窗口中选择单元) 截面形状的变化 z轴多项式（1.6） ，对称平面，i，距离：0m y轴线性 添加 14to29 64to79(可以直接输入单元编号,也可以在模型窗口中选择单元) 截面形状的变化 z轴多项式（1.6） ，对称平面，i，距离：0m y轴线性 添加 则该段变截面梁段的形状改变如下图所示 图图19. 定义变截面组后结构显示形状定义变截面组后结构显示形状 按照如上所述方法，修改中墩墩顶单元截面信息、截面由高变低（即截面“支座-跨中”梁段截 面信息及变截面组信息） ，其中“支座-跨中”梁段的变截面组信息参考如下： 模型/材料和截面特性/变截面组 组名称 支座-跨中 单元列表 模型/材料和截面特性/变截面组 组名称 支座-跨中 单元列表 32to47 82to98 截面形状的变化 z轴多项式（1.6） ，对称平面，j，距离：0m y轴线性 添加 32to47 82to98 截面形状的变化 z轴多项式（1.6） ，对称平面，j，距离：0m y轴线性 添加 建立桥墩单元 建立桥墩单元 选择墩顶处对应的主梁节点31和81，通过建立墩顶节点和扩展单元的功能建立桥墩单元。 ? 对于变截面构件需 要定义每个单元适用 的变截面信息，而对于 一组变化规律相同的 单元，使用变截面组功 能更快更方便的定义 一组变 对于变截面构件需 要定义每个单元适用 的变截面信息，而对于 一组变化规律相同的 单元，使用变截面组功 能更快更方便的定义 一组变截截面面单单元元 MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 13 模型/节点/复制和移动 形式复制 复制和移动等间距 间距： （0，0，-3.5） 复制次数：1次 适用 模型/节点/复制和移动 形式复制 复制和移动等间距 间距： （0，0，-3.5） 复制次数：1次 适用 图20. 复制墩顶主梁节点 图20. 复制墩顶主梁节点 选择复制生成的主梁底部节点，沿桥横向复制生成墩顶节点 视图选择新近建立的个体（或者直接在窗口选择复制生成的节点112，113） 模型/节点/复制和移动 形式复制 复制和移动任意间距 方向：y 间距： （2,-4）? 适用 视图选择新近建立的个体（或者直接在窗口选择复制生成的节点112，113） 模型/节点/复制和移动 形式复制 复制和移动任意间距 方向：y 间距： （2,-4）? 适用 图21. 复制生成墩顶节点 选择新建项目，节点114to117 模型/单元/扩展 扩展类形节点-线单元 单元属性梁单元 材料2:桥墩 截面5:矩形桥墩 复制和移动等间距(0,0,-1) 复制次数15 适用 图21. 复制生成墩顶节点 选择新建项目，节点114to117 模型/单元/扩展 扩展类形节点-线单元 单元属性梁单元 材料2:桥墩 截面5:矩形桥墩 复制和移动等间距(0,0,-1) 复制次数15 适用 ? 注 意 输 入 间 距 时，中间的逗号不 能用中文逗号,必 须使用英文逗号 注 意 输 入 间 距 时，中间的逗号不 能用中文逗号,必 须使用英文逗号。 MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 14 图22. 扩展生成桥墩 修改单元的理论厚度 图22. 扩展生成桥墩 修改单元的理论厚度 主梁和桥墩建立完成后，就可以通过程序自动计算每个单元的构件理论厚度 模型/材料和截面特性/修改单元的材料时间依存特性 选项添加/替换 单元依存材料特性构件的理论厚度 自动计算(开) 规范中国标准 公式为：a( 0.5 ) 模型/材料和截面特性/修改单元的材料时间依存特性 选项添加/替换 单元依存材料特性构件的理论厚度 自动计算(开) 规范中国标准 公式为：a( 0.5 ) 全选 适用 全选 适用 图23. 修改单元理论厚度 定义结构组、边界组和荷载组 图23. 修改单元理论厚度 定义结构组、边界组和荷载组 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、 边界条件、荷载定义为组，并利用组来定义施工阶段。 MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 15 组结构租 新建 组结构租 新建 定义结构组名称( 墩与悬臂1)定义结构组名称( 墩与悬臂1) 名称( 悬臂段2) 名称( 悬臂段2) 名称(主梁)? 名称(主梁)? 名称（挂梁段名称（挂梁段） ） 名称（边跨满堂） 名称（边跨满堂） 组边界租 新建 组边界租 新建 定义边界组名称 (墩底固结)定义边界组名称 (墩底固结)； ； 名称 (墩顶连接)； 名称 (墩顶连接)； 名称 (边跨滑动支座)； 名称 (边跨滑动支座)； 名称（中跨临时固定） ； 名称（中跨临时固定） ； 名称（体系转换） ； 名称（体系转换） ； 名称（满堂支撑） ； 名称（满堂支撑） ； 名称（挂孔） ； 名称（挂孔） ； 图24. 结构组列表 图25. 边界组列表 图24. 结构组列表 图25. 边界组列表 组荷载租 新建 组荷载租 新建 定义荷载组名称 (自重)定义荷载组名称 (自重)； ； 名称 (二期)； 名称 (二期)； 名称 (满堂段预应力)； 名称 (满堂段预应力)； 名称（悬臂段预应力） 后缀（1to2） ； 名称（悬臂段预应力） 后缀（1to2） ； 图26. 荷载组列表 输入边界条件 图26. 荷载组列表 输入边界条件 因为主梁截面的偏心点选择的是中上部，而支座位于主梁的底部，因此需要在主梁的底部 ? 为了利用 为了利用 桥梁 内力图 桥梁 内力图 功能查看 分析结果而将所有 主梁单元定义为一 个结构组 功能查看 分析结果而将所有 主梁单元定义为一 个结构组。 MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 16 建立支座节点，并在支座节点上定义约束内容，并将支座节点与主梁节点通过刚臂进行连接。 对于边跨满堂支架施工段，在施工过程中，梁底部有支架的临时支撑作用，对支架采用只 受压弹性连接模拟，支架底部采用固结。因此需要定义满堂施工梁段梁底节点，可以通过对主 梁节点进行复制生成，如下所示 单元号 单元号 (关关) ; 节点号 节点号 (开开) 模型/节点/复制和移动 选择节点（1to11，101to111） 形式复制 复制和移动复制, 间距:(0,0,-2) 复制次数:1次 适用 模型/节点/复制和移动 选择节点（1to11，101to111） 形式复制 复制和移动复制, 间距:(0,0,-2) 复制次数:1次 适用 图27. 复制生成满堂支架临时支撑点 图27. 复制生成满堂支架临时支撑点 定义边跨永久滑动支座，使用一般支承方式定义边跨永久滑动支座。 模型 /边界条件 / 一般支承 模型 /边界条件 / 一般支承 单选(节点 : 178 199)单选(节点 : 178 199) 边界组名称边跨滑动支座 选择添加 支承条件类型 Dy, Dz, Rx (开) 边界组名称边跨滑动支座 选择添加 支承条件类型 Dy, Dz, Rx (开) 图28. 定义边跨滑动支座1（永久支座） 图28. 定义边跨滑动支座1（永久支座） 主梁与支座节点的连接关系，使用刚性弹簧来连接。 模型 /边界条件 / 弹性连接 模型 /边界条件 / 弹性连接 边界组名称边跨滑动支座 选择添加 边界组名称边跨滑动支座 选择添加 MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 17 弹性连接数据 刚性 连接两点： （178，1） ， （199，111） 弹性连接数据 刚性 连接两点： （178，1） ， （199，111） 图29. 定义边跨滑动支座2（永久支座） 图29. 定义边跨滑动支座2（永久支座） 定义边跨满堂施工部分的支架，使用一般支承方式定义支架底固结作用，使用只受压弹性 连接模拟支架支撑作用。 模型 /边界条件 / 一般支承 模型 /边界条件 / 一般支承 窗口选则 (节点 :179to198) 边界组名称满堂支撑 选择添加 支承条件类型D-ALL, R-ALLx (开) 窗口选则 (节点 :179to198) 边界组名称满堂支撑 选择添加 支承条件类型D-ALL, R-ALLx (开) MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 18 图30. 满堂支架底部固结 图30. 满堂支架底部固结 模型 /边界条件 / 弹性连接 模型 /边界条件 / 弹性连接 边界组名称满堂支撑 选项添加 连接类型只受压 SDX：10000KN/M 复制弹性连接（开） ，节点增幅 方向：x， 复制次数：9次，节点增幅：1 依次鼠标点击支架的两点： （179，2） ， （189，101） 边界组名称满堂支撑 选项添加 连接类型只受压 SDX：10000KN/M 复制弹性连接（开） ，节点增幅 方向：x， 复制次数：9次，节点增幅：1 依次鼠标点击支架的两点： （179，2） ， （189，101） 图31. 弹性连接模拟边跨满堂支架 图31. 弹性连接模拟边跨满堂支架 MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 19 图32. 边跨满堂施工梁段临时支撑约束表格 图32. 边跨满堂施工梁段临时支撑约束表格 中墩位置处的连接涉及到三种边界条件的模拟：在施工过程中，首先施工T构部分，主梁 与桥墩为固结；在边跨合龙后，需要对中墩进行体系转换，使边跨形成简支单悬臂状态；在吊 装挂梁后，挂梁与主梁铰接，因此需要释放挂梁的弯曲自由度，形成三跨悬臂梁体系。因此在 固结时使用弹性连接的刚性模拟，在体系转换时，使用主从刚性连接模拟。 模型 /边界条件 / 弹性连接 模型 /边界条件 / 弹性连接 边界组名称墩顶连接 选项添加 连接类型刚性 两点 （112，114） ， （112，116） ， （113，115） ， （113，117） 边界组名称墩顶连接 选项添加 连接类型刚性 两点 （112，114） ， （112，116） ， （113，115） ， （113，117） 边界组名称中墩临时固定边界组名称中墩临时固定 选项添加 连接类型刚性 两点 （112，31） ， （113，81） 选项添加 连接类型刚性 两点 （112，31） ， （113，81） 模型 /边界条件 / 刚性连接 模型 /边界条件 / 刚性连接 选择节点：112 边界组名称体系转换 选项添加 主节点：31 刚性连接的自由度：DX，DY，DZ，RX，RZ 适用 选择节点：112 边界组名称体系转换 选项添加 主节点：31 刚性连接的自由度：DX，DY，DZ，RX，RZ 适用 MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 20 图33. 刚性连接模拟成桥约束 选择节点：113 边界组名称体系转换 选项添加 主节点：81 刚性连接的自由度：DX，DY，DZ，RX，RZ 适用 图33. 刚性连接模拟成桥约束 选择节点：113 边界组名称体系转换 选项添加 主节点：81 刚性连接的自由度：DX，DY，DZ，RX，RZ 适用 墩底采用固结，使用一般支承模拟。 视图 /选择 /平面选择 视图 /选择 /平面选择 平面：xy平面 Z坐标：用鼠标在模型窗口中点击任一个墩底节点（坐标为-18.5） 则选择位于z=18.5的xy平面内所有节点和单元 平面：xy平面 Z坐标：用鼠标在模型窗口中点击任一个墩底节点（坐标为-18.5） 则选择位于z=18.5的xy平面内所有节点和单元 模型 /边界条件 / 一般支承 模型 /边界条件 / 一般支承 边界组名称墩底固结 选择添加 支承条件类型：D-ALL， R-ALL 适用 边界组名称墩底固结 选择添加 支承条件类型：D-ALL， R-ALL 适用 挂梁处采用铰接，在程序中以释放梁端约束模拟挂梁与主梁的简支关系。 模型 /边界条件 / 释放梁端部约束 模型 /边界条件 / 释放梁端部约束 选择单元：48 边界组名称挂孔 选项添加/替换 选择类型和释放比率: 类型相对值 i节点:My(开) j节点:无 适用 选择单元：63 边界组名称挂孔 选择添加/替换 选择类型和释放比率: 选择单元：48 边界组名称挂孔 选项添加/替换 选择类型和释放比率: 类型相对值 i节点:My(开) j节点:无 适用 选择单元：63 边界组名称挂孔 选择添加/替换 选择类型和释放比率: MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 21 类型相对值 i节点: 无 j节点: Fx(开) My(开) 适用 类型相对值 i节点: 无 j节点: Fx(开) My(开) 适用 图34. 释放梁端约束模拟挂孔铰接 分配结构组 图34. 释放梁端约束模拟挂孔铰接 分配结构组 整个桥梁分为5个施工阶段，共涉及5个结构组，各结构组对应的具体单元内容如下表所示 结构组名称 节点列表* 单元列表 墩与悬臂段1 112，113 23to38， 73to88， 111to170 悬臂段2 - 14to22， 39to47， 64to72， 89to97 边跨满堂 178to199 1to13， 98to110 挂梁段 - 48to63 主梁 - 1to110 *注：这里的节点列表指的是除了单元外的其他包含在结构组中的节点信息 参考结构组的内容表格通过窗口选择和鼠标拖放的功能定义各个结构组。 非预应力钢筋输入 非预应力钢筋输入 非预应力钢筋可以使用截面钢筋来输入，具体输入方法如下 模型材料和截面特性截面钢筋模型材料和截面特性截面钢筋 设计截面列表跨中 设计截面列表跨中 MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 22 纵向钢筋 (i,j)两端钢筋信息相同(开) I端 1 直径(d16) 数量(66) Ref.Y(中央) Y(0) Ref.Z(上部) Z(0.06) 间距(0.15) 2 直径(d16) 数量(33) Ref.Y(中央) Y(0) Ref.Z(下部) Z(0.06) 间距(0.15) 抗剪钢筋 (i,j)两端钢筋信息相同(开) I端 弯起钢筋(开) 间距(1.5m) 角度(45) Aw(0.0005m2) 抗扭钢筋(开) 间距(0.2m) Awt(0.0004m2) Alt(0.002m2) 箍筋(开) 间距(0.2m) Aw(0.0008m2) 箍筋内表面包围的截面核芯面积(开) 保护层厚度(0.05m) 纵向钢筋 (i,j)两端钢筋信息相同(开) I端 1 直径(d16) 数量(66) Ref.Y(中央) Y(0) Ref.Z(上部) Z(0.06) 间距(0.15) 2 直径(d16) 数量(33) Ref.Y(中央) Y(0) Ref.Z(下部) Z(0.06) 间距(0.15) 抗剪钢筋 (i,j)两端钢筋信息相同(开) I端 弯起钢筋(开) 间距(1.5m) 角度(45) Aw(0.0005m2) 抗扭钢筋(开) 间距(0.2m) Awt(0.0004m2) Alt(0.002m2) 箍筋(开) 间距(0.2m) Aw(0.0008m2) 箍筋内表面包围的截面核芯面积(开) 保护层厚度(0.05m) 图35. 截面钢筋输入 图35. 截面钢筋输入 其他截面的截面钢筋信息可以参照“跨中”截面的截面钢筋数据输入，或者直接由“跨中” 截面钢筋复制生成，具体输入方法如下 模型材料和截面特性截面钢筋模型材料和截面特性截面钢筋 设计截面列表跨中 复制截面钢筋给. 全选 设计截面列表跨中 复制截面钢筋给. 全选 MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 23 图36. 复制截面钢筋 输入荷载 图36. 复制截面钢筋 输入荷载 输入施工阶段分析中的自重荷载、预应力荷载和铺装荷载。 本例题对实际结构进行了简化，对于成桥的温度荷载这里略去没有模拟，关于温度荷载的 说明可以参考midas的在线帮助和其他技术资料。 荷载/ 静力荷载工况 名称 (自重) 类型 (施工阶段荷载) 名称 (预应力) 类型 (施工阶段荷载) 名称 (铺装) 类型 (施工阶段荷载) 荷载/ 静力荷载工况 名称 (自重) 类型 (施工阶段荷载) 名称 (预应力) 类型 (施工阶段荷载) 名称 (铺装) 类型 (施工阶段荷载) 图37. 定义静力荷载工况名称 图37. 定义静力荷载工况名称 MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 24 输入恒荷载 输入恒荷载 使用 自重自重 功能输入自重荷载。 荷载 / 自重 荷载工况名称 自重 荷载组名称 自重 自重系数 Z (-1) 荷载 / 自重 荷载工况名称 自重 荷载组名称 自重 自重系数 Z (-1) 图38. 输入自重荷载 图38. 输入自重荷载 使用 梁单元荷载梁单元荷载 功能输入铺装荷载。 选择单元: 视图选择属性 选择属性材料 选择主梁材料添加(则所有材料属性为主梁的单元被选择) 选择单元: 视图选择属性 选择属性材料 选择主梁材料添加(则所有材料属性为主梁的单元被选择) MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 25 图39. 根据单元属性选择单元 荷载 / 梁单元荷载 荷载工况名称 铺装 荷载组名称 二期 选项 添加 荷载类型 均布荷载 偏心 关 方向 整体坐标系Z 数值 相对值 x1:0 x2=1 w:-32.5KN/m 适用 图39. 根据单元属性选择单元 荷载 / 梁单元荷载 荷载工况名称 铺装 荷载组名称 二期 选项 添加 荷载类型 均布荷载 偏心 关 方向 整体坐标系Z 数值 相对值 x1:0 x2=1 w:-32.5KN/m 适用 图40. 用梁单元荷载定义铺装荷载 图40. 用梁单元荷载定义铺装荷载 输入钢束特性值 输入钢束特性值 荷载/ 预应力荷载 /钢束特性值 预应力钢束的名称 (钢束) ; 预应力钢束的类型内部(后张) 荷载/ 预应力荷载 /钢束特性值 预应力钢束的名称 (钢束) ; 预应力钢束的类型内部(后张) MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 26 材料3: Strand1860 钢束总面积 (0.00434) 或者 材料3: Strand1860 钢束总面积 (0.00434) 或者 钢铰线公称直径15.2mm(1x7) 钢铰线股数 ( 31 ) 导管直径 (0.13) ; 钢束松弛系数(开)：JTG04 0.3 ? 钢铰线公称直径15.2mm(1x7) 钢铰线股数 ( 31 ) 导管直径 (0.13) ; 钢束松弛系数(开)：JTG04 0.3 ? 超张拉（开） 超张拉（开） 预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:0.25 管道每米局部偏差对摩擦的影响系数: 预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:0.25 管道每米局部偏差对摩擦的影响系数: 1.5e-003（1/m） 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值: 开始点:0.006m 结束点:0.006m 粘结类型粘结 1.5e-003（1/m） 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值: 开始点:0.006m 结束点:0.006m 粘结类型粘结 图41.输入钢束特性值 图41.输入钢束特性值 输入钢束形状 输入钢束形状 首先输入左墩顶顶板束的形状。 消隐消隐(关关) ; 单元号单元号 (开开) ; 节点号节点号 (关关) 荷载/ 预应力荷载 /钢束布置形状 钢束名称 ( 顶板1-1) ; 钢束特性值钢束 荷载/ 预应力荷载 /钢束布置形状 钢束名称 ( 顶板1-1) ; 钢束特性值钢束 窗口选择 (单元 : 29to32) 输入类型3-D 曲线类型圆弧 钢束直线段开始点 (0) ; 结束点(0) 无应力场长度：用户定义长度，开始(0)，结束(0) 布置形状 坐标轴类型单元 1x ( 0 ), y ( 0.44 ), Z( -0.6 ), R( 0 ) 窗口选择 (单元 : 29to32) 输入类型3-D 曲线类型圆弧 钢束直线段开始点 (0) ; 结束点(0) 无应力场长度：用户定义长度，开始(0)，结束(0) 布置形状 坐标轴类型单元 1x ( 0 ), y ( 0.44 ), Z( -0.6 ), R( 0 ) MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计 北京迈达斯技术有限公司 27 2x ( 0.8 ), y ( 0 ), Z ( -0.15 ), R( 2 ) 3x ( 1.6 ), y ( 0 ), Z ( -0.15 ), R( 0 ) 4x ( 2.4 ), y ( 0 ), Z ( -0.15 ), R( 0 ) 5x ( 3.2 ), y ( 0 ), Z ( -0.15 ), R( 2 ) 6x ( 4 ), y ( 0.44 ), Z ( -0.6 )