建模计算预应力混凝土连续箱梁桥

1、纵向计算模型的建立.设置操作环境打开新项目，输入文件名称，保存文件在工具-单位体系中将单位体系设置为 m，”km , “kj”和“摄氏”.材料与截面定义材料定义右键-材料和截面特性-材料。C50材料定义如下图所示C材料数噩 TOC o 1-5 h z i-1材料号： |1 名都：|匚50海凝土|弹性数据1钢材材料类型，各向同性规范：一二数据库：LV弹性椁量：泊松比：线膨胀系数：容重：口使用质量密度:0. QQOQe+OOO；1- -1cl aODOe+ooa0;!/C理性模量二泊松比：线膨胀系数:容重：使用质量密度：3, 5180e+0061.0000e-0052.549tnf7m2l/cta

2、nf/m*3/g塑性材料名称：KONE比热；热传导率：00hj/tonf*C kj/m*hr*C阻尼比：C.05确认取消截面定义利用SPC(截面特性值计算器)计算截面信息(1)在CAM x-y平面内，以mm*单位绘制主梁所有的控制截面，以 DXF 格式保存文件；绘图时注意每个截面必须是闭合的， 不能存在重复的线段，并且 对于组成变截面组的线段，其组成线段的个数应保持一致。(2)在midas工具中打开截面特性计算器(SPC,在Tools-Setting 中将单位设置为“KM和“mm；(3)从 File-Import-Autocad DXF(4)从 Model-Section-Generate导入

3、DXF截面；中选择 “ Type-Plane ” ；不勾选 “ MergeStraight Lines ”前面的复选框；Name根据截面所在位置定义不同的截面名称从而生成截面信息;Type,* Plane Line i - Menge Straight Lines Angle DegNameI- Locationr GroupSection Color ITlr Calculate Properties IMowApply dose1 Fil Edi t 瓯 del Pi-Qp erty V ci H ? 国Calculate Section二Plane SectionNtesh Densit

4、yCoarseFineIj- Ir Mesh Sizel Puse after Each Calc.(5)在Property-Calculate Section Property中设置划分网格的大小和精度，然后计算各截面特性；(6)从File-Export-MIDAS Section File导出截面特性文件，指定文件目 录和名字，以备使用。建立模型截面(1)右键-材料和截面特性-截面-添加-设计截面,选择设计用数值截面。 单击“截面数据”选择“从 SPC导入”，选择刚导出的截面特性文件，并输入相 应的设计参数。注意：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”中进行定

5、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”。可通过勾选自动定义。截面数据数据库/用户数值娼合翻面型钢蛆合,设谛截面变截面联合菌面品设计用数值截面计曾舐面特性值网格尺寸定义坐标截面数据设讨参数截面特性值.八计算截面特性值面积0. 00000e+000n/2Asy0. OOOOOe+OOOji*2Asz0. OOOOOe-HJOO由“2Ixx0. OOOOOe+OOOhlx4iyy0. OOOOOe+OOOmFIzzO.OOODOe+OOOiT4Cyp0. oooomCym0. 0000mCap0.0000Czm0. 0000mQyh0.

6、 0000n*2Qzb0.0000jh*2验篁在转用厚度塌小）目动0m考虑翘曲效果仃自由度*考虑剪切变形位置Qy自动验算用厚度惭有）Z1 :0Vtl0m*3mZ2 :质心Qm3inZ3 :0th0m3om剪切验算目动偏心：中心修改偏心显不质心显示裁面特性值确认取消适用（由实心段箱梁为开口截面，其余为闭合截面对闭合截面:T1、T2分别为顶、底板厚度;BT为外腹板中心线间距离；HT为顶、底板的中心线间距离；验算扭转用厚度为有效最小腹板厚度值，对于斜腹板取垂直厚度，而非水平截线宽度；Z1、Z2、Z3为程序进行剪切验算位置，Z2程序默认为质心位置，一般剪切验算位置选择在腹板厚度突变的地方，设计时采用箱

7、梁的顶板底面和底板顶面位置。对开口截面，T1为上翼缘板厚度，T2输入0,程序默认按T形截面计算；BT为腹板宽度和；HT为上翼缘板中心线到截面底的距离；验算扭转用厚度为半个腹板厚。程序根据输入的设计参数计算扭转引起的截面剪切应力和受扭塑性抵抗距Wt。修改偏心为指定截面线单元的位置，即在模型窗口中显示的线单元是以截面哪个位置为基准产生的。默认值为截面质心，可以根据需要修改偏心的位置。同时，可以指定截面的横向、竖向偏心距离，依次输入主梁所有控制截面的信息。（ 2） 右键- 材料和截面特性- 截面-变截面中设计用数值截面的导入功能，并设置相应的偏心，以形成所需要的变截面信息。费面救期截面号数据库/用户

8、 数值：蛆合截面型钢蛆合设计裁面支截面联合截面?设计用数值截面名称:Ei -0.0000mZ30.0000JRQX自动rQy(Ql)0.0000M3除自动rQy(Q2)0.0000自动rQy(Q3J0.0000M3S1-自动r厚度61)口, 0000m晓-自动r厚度信2)0.0000mS3-自动r厚度63)0.0000m厚度0.0000尺寸导人尺寸T制变化：工轴变化：，考虑典切变形U度用网偏心：中心修改偏心显木质心显示截面特性值确认取消适用注意：变截面两端截面的拓扑关系必须一致，两端截面的构成线及节点必须 是对应的；变截面只能定义一个单元的截面变化规律， 变截面组能够定义一组单元(多个连续单元

9、)的具有相同变化规律的变截面梁，截面变化曲线次数若是2次曲线变化，输入2即可。.节点、单元定义借用midas中Excel表格定义节点坐标；根据对应材料、截面信息、节点信息、单元类型定义单元信息，其中单元类 型全部为梁单元。节点间距或单元长度通常为 1s在两端、支座、墩顶、截面形状变化处、1/2跨、1/4跨、1/8跨位置处需设置节点节点丫如）Z(m) 1110,0000000,0000000. 00000021.5000000. 0000000. 00000034.5000000.0000000. 00000047.0000000.0000000. 00000058.5000000.000000

10、0. 000000610.0000000.0000000. 000000711.5000000.0000000. 000000813.0000000, 0000000. D0000D914,5000000,000000o. oooooo一10IS.0000000.0000000. 0000001117.5000000.0000000. 0000001219.000000U0000000. 0000001320.5000000.0000000.0000001422.0000000.0000000.00000015234 0000000.0000000. 0000001624.0000000.00

11、00000. 0000001725. 0000000.0000000. 0000001326.0000000.0000000. 0000001927.6000000.0000000.0000002029.2000000,0000000.000000单元类型辅助类型材料截面F角 (deg)节点1节点2节点3节点42梁单元130, 002r 3003梁单元13瓦1034004梁单元150. 0045005梁单元150. 0056006梁单元150,0067007梁单元t5瓦0078008梁单元150.叩39D09梁单元150. 009io0010果单元150,0010u0011梁单元15。.001

12、1120012粱单元15Q. 0012130013梁单元150. 0013140014梁单元140,0014160015梁单元I4口. 0015160016梁单元140.0D16tT001?梁单元140.0017180013梁单元160*0013100Q19梁单元16口. 0019200020梁单元160. QQ202100若纵坡较大时，需要考虑其影响，以保证预应力钢筋等效荷载的计算精度； 若纵坡较小，建模时可不考虑。在端横梁和中横梁处，建议不用实心截面进行模拟，用旁边的空心截面进行 模拟，同时实心部分用等效荷载的方式代替； 若用实心截面代替，则此处的中性 轴有较大的突变，对于计算结果读取反而

13、有影响，具体说明可以参考公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)中第4.2.6条的规定.荷载类型定义荷载-静力荷载工况-定义荷载类型：将自重、预应力、铺装和栏杆荷载定义为施工阶段荷载；将整体升温、整体降温定义为温度荷载；局部升温、局部降温定义为温度梯度荷载。为利用Midas Civil后处理的自动荷载组合功能进行设计验算，提高设计 工作效率，所以把所有在施工阶段激活的自重、 预应力、铺装和栏杆荷载定义为 施工阶段荷载；如下图所示。添加编辑删除回c静力有羲工况 a名称类型而明1自重施工阶段荷载(CS)2铺装施工阶段荷载9S)3横隔梁施工阶段荷威(CS)4整体升温温度

14、t.Tj TU)5整体降温温度(X TU)a局部降温温度梯度(TPG, TG)1扃部升温温度梯度(TPG, TG)卜3预应力施工阶段荷载(CS)*名称:预应力工况：朋有荷羲互奥_类型：位而遛荷载运)一说明：|.荷载组定义添加编辑删除未选通过树形菜单-组-荷载组-右键-新建一定义荷载组，分别为恒荷载、预应力 荷载、整体升温、整体降温、局部升温和局部降温。iA _ t宿裁桥面碓装升温降温 正温度梯度 氏温度悻度 预应力根据不同施工阶段定义相应的组，荷载组定义主要是为了区分不同施工阶段 的荷载。设计桥梁采用满堂支架施工，一次落架成形，并考虑10年的收缩徐变, 共划分为两个施工阶段。.预应力荷载定义钢

15、束特征值定义在荷载-预应力荷载-钢束特征值中定义。全桥共两种类型钢束，分别为 M15-17和BM15-5导管直径：查相关资料，一般17束可取直径为100mm输入时注意单位; 扁波纹管，根据面积计算等效直径；钢筋松弛系数：因采用低松弛钢绞线，悉数采用 0.3;预应力钢筋与管道壁的摩擦系数：0.15 （塑料波纹管）；管道每米局部偏差的摩擦影响系数取 0.0015 （1/m）;两端锚具、钢筋回缩和接缝压缩值均为 0.006m （两端张拉）M15-17的定义如下图所示:钢束类型钢束名新： 钢束类型： 材料：钢束总面积： 导管直径/钢筋松弛系数超张拉预应力钢筋抗拉强度标睢值Cfpk） 预应力钢筋与管道壁

16、的摩镣系数：管道每米局部偏差的摩擦影响系数： 体外素弯矩放大：锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值开始：口工061结束：O：006mW17内部张）2二 StrandlBGO.0 0021|jTG041860000kN/m,20 15I|070015 1/m0kN/m*2粘结类型粘结无黏结确认9）取消（0适用（也钢束布置形状设置方法一：直接输入特征点的方式在荷载-预应力荷载-钢束布置形状中直接输入钢束形状参数;特征点的选择：钢束的起终点、竖弯的切线交点毒加海梅铜束/就:盘加像轻钢就状前束名称:镰触值:m7-卜复制组:HIT预蜃力， 臊名松 Nil嚏制 赳预感力，,，领懈单元：1由5输大翘曲殿鼓一I钢就

17、倒直艇旗 2-D 样条懒：醐口I .ma | |毓：w 浦二 Wffi- |1 I HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 娜蜘 :目新博(0.5 * (H*kJ林:I 嵬电| b膜特性值施俄长度BsivtS ( 0, 5 * 0( + I * 开皓 绪束：- tt布置形状坐演勖电目裁 曲线 单元檐槛坐标轴： ，直线 嘤 皖i wvG)RM)ra打崛1o m2.29000.0000无0.00000. OOOQ -84.0002.25000.0000无0.00000.0000V2 生成对臧束7 ，qoajc . _1L.2也1547.91154 t0r

18、dT5 IS1 1 1251 1 1s 1-1It5S-I-575X响峋领制Adegh(a)A ,_ dsr.ooo-0.19)8. OOM无O.CCOO 0.0000L-W 33.000J 42.000-0.9508 QOOO无0.0000 0.0000-0.9500.0000无0.00000.0000VIll对痂点开始口最后蝌束布置茹人点：2M,担工轴方向： ：。 T 向量笆 口|m毙工轴版转角度：匚阕曲d国投麟.。：蚓凭主轴版转洎度.砒UYR即消K1活用Ml对瓶点:开始量后兜淑麟甬度毙主轴麟增度:口 图【随11 !御卜的 改消f1 倍田方法二：从CADJ入对于平弯、竖弯比较复杂的钢束，宜

19、在CAD用不同土层分别绘制各束钢束 线性，并借助Midas Civil钢束形状生成器工具生成扩展名为.mct的钢束形状 命令流。钢束预应力荷载定义在荷载-预应力荷载-钢束预应力荷载中定义，采用两端张拉，张拉控制应力 取1395MPa输入时应注意具体数值的单位、相应荷载工况及荷载组的名称。呢菜单点单元边界条件质量荷我名称已选钢束:选择加载的预应力钢束予员应力钢束：N17-1-MS1 H17T-复傲 N17-卜复需！ 町什1-复制H-卜复制v 生 I张拉力应力内力先张拉：两端注浆：下口 ：c个施工阶段开始点：【395000kN/小七1395000结束点：我申 M17-1 N17 . N17.117

20、, H17一应应应应应力力力力力荷羲工况组力力力力为应反欧应应预预预预顼IUI添加编辑册瞪关闭.普通钢筋定义在材料和截面特性-截面管理器-钢筋中定义普通钢筋信息，根据钢筋布置情 况，分别输入相应的纵向钢筋和抗剪钢筋。纵向指筋抗典踊/两端11和j）的钢筋相同坐标慕唯重心 左下角:基推缭|:|mIi_Li类型点 。线弧同多段线,输入方法A输入方法B响：质心三I |0 |fflifl | 夜z |0 05 Jffl 数量ITO .间距Qi m直役dlS T向钢筋抗剪钢筋，两端G和j）的I钢筋相同弯起钢筋变截面参考点晌工向 |顶 As匹痴飙叫m2添加褊辑删除多重添加“过算箍筋内表面包围的截面核芯面积

21、包围截面用的箍筋保护层厚度：0 05丁包括翼麻和悬臂若要在设计验算中考虑普通钢筋的作用，需要在分析 -主控数据中勾选 PSC 截面刚度计算中考虑普通钢筋复选框。.边界条件的模拟选中需定义边界约束的主梁节点，在边界条件-一般支承中定义相应的约束。固定约束如下左图，滑动支座约束如下右图。毕设桥梁在1号桥墩上设置固 定约束，2号桥墩和两个桥台均设置滑动约束D-WXExDyR-W-LRxRyRwE-ALLDuDyy D工。R-ALL欣/即R工 5Rw.箱梁有效宽度系数在边界条件-有效宽度系数中输入。为考虑箱梁的剪力滞效应所导致的应力横向分布不均匀，设计规范中通过箱梁有效宽度系数来近似计算实际应力。Mi

22、das Civil有效宽度系数是通过边界条件的形式，对截面惯性矩进行相应 的调整，然后进行应力计算，对内力计算没有影响。若不考虑，可直接取1。荷载适用（由关闭（0边界条件荷载蛆名称目重系数10.荷载施加及施工阶段控制10.1恒载10.1.1 结构自重10.1.2桥面铺装及栏杆有效宽度系数工语数轴工）：IZ： -1.04荷就口JE x y z 蛆 自重 o6-L04 自重在荷载-自重中定义。自重系数取-1.04 。见上右图护栏的荷载集度，以KN/m单位边界蛆名标在荷载-梁单元荷载中定义。计算桥面铺装、默认值选项二添加/替换系数删除编辑f团删除添加关闭g形菜单点星元边界条件质量树彤菜单节点单元质量

23、荷载输入w。箔菜单荷羲类型偏心方向：整体坐标系投影：是，否数值9相对值始对值单位：dl/ir.适用美闭。名称:谈计规范China 5G %如4)10.1.3混凝土的收缩、徐变（1）定义收缩、徐变函数在特性-时间依存性材料-徐变和收缩-添加施加/编辑咫祠依存利科（俟变/收缩）28天龄期混凝土立方体抗压强度标准值即标号强度（feu,的；0 fem = 0. S cu, k + 8环境年平均相对遢度国口;T0音找构伴理论厚度.0mh =之Au / u （Ac：构件截面面积，U：构件与大气接触的周边长度）水泥种类系数由工。：5收缩开始时的混瑛土龄期：3H=! day显示结果蠲认取消适用选择设计规范：C

24、hina(JTG D62-2004)28d龄期混凝土立方体抗压强度标准值，即混凝土的强度等级。对于 C50 为 50 000KN/m2, C35 为 35 000KN/m2, C25 为 25 000KN/m2。环境年平均相对湿度：80%构件理论厚度：输入一个非零值后可在修改单元依存材料特性值中选择自 动计算；水泥种类系数(Bsc):对一般硅酸盐水泥，应输入 5;收缩开始时的混凝土龄期：混凝土浇筑后开始计收缩时间，一般按照拆除 模板时间进行考虑，输入3天。注：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，许多工程师经常输入5000KN/m2导致后续计算中出现奇异或警告等信

25、息； 同时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。(2)建立混凝土收缩徐变函数与材料间的对应关系在材料和截面特性-材料-对应的材料类型。时间依存材料类型僚变和收缩：H01屈强度迸展：即虹W O, J选择指定的材料选择的材料：材料：:C50: S trait dll 86018 CLCB18承载能 相加 r基本组畲:1ED+I,uam + 119202122加加加 相相相基本俎台：l.QD+l.0Sm+l 基本组合：L0D+l.O(cD)+l 基本组合：L*L0(cU)+l基本组合:cLCB9cLCB2QcLCB

26、2icLCB22r r r r1.0D+l.Q(cB)+l v导入目动生成(与电子表格蔻式文件名称 C：切叱师*卮 *nd直面id*参港男存期(阳生成而就甥台文本文怦美用选择苛就盥合选项-9添加 替换选择规范混凝土A箕科O型犯设计视范:JIG D60-U4施工除段荷栽工况ST ：静力工况CS :施工阶段荷载工况srcs 0 st+cs考虑施工阶段分析考虑预应力荷载工况的损失移动福赫工况：11 一:1使用荷羲船段：|1I定义系数皿r荷载组合类型d承载能力极限状态没讨金基本蜗合.偶然纲台触震作用时，采用JTG/T B0-01-003)，正常使用极限状需设讨力惮性阶段截面应力计直确认取消.定义PSC

27、S计定义PSCS计参数设计-PSC设计-PSC设计参数:PSC设计参数设计规范:J7G D62-04设计参数截面设计内力 二维二维+扭矩构件类型全城应力0读部分预应力B类部分预应力公路挤涵结构的设计安全等级9 一缓构件制隹方法现制输出参数*施工阶段法向反应力/其/受拉区相筋的拉应力也菖产使用阶段正截面抗裂验苴力使用阶段斜截面抗裂股良Q使用阶段正截面压应力蛉菖W使用阶段斜截面主压应力叠算使用阶段裂桀器.度验道v使用阶段正截面抗弯验篁M使用阶段斜截面抗剪嘘直金使用阶段抗扭验篁|全遣二|解除选择二| 取消定义PSCS计材料设计-PSC设计-PSC设计材料数骗输钢筋混凝土材而特牲材料列表ID名称E|fck|RChkLambda主筋抗度钢筋C5050000K1B235KRB335混凝土材料设过规范：J7G01（H）T等皴：C50抗区强度(feu, k)50000|轻型混凝土系数CL/WG：1钢筋kU/iDA2JTG04T）E235KRB335设计规范:主筋等皴:询窈等皴:|235000则二335Q0Q国一2编邕美闭混凝土及钢筋材料必须要选择 JTG04的材料，否则程序会提示PSC设计 数据失败。定义PSCS计截面位置设计-PSC设计-PSC设计位置单元弯矩剪力1工和J工和J2工和工谦J3工和1