迈达斯midas-PSC变截面箱梁施工阶段及PSC设计例题

北京迈达斯技术有限公司CONTENTS概要1桥梁概况及一般截面2预应力混凝土梁的分析顺序3使用的材料及其容许应力4荷载5设置操作环境6定义材料和截面7定义截面8定义材料的时间依存性并连接9建立结构模型12定义结构组、边界条件组和荷载组13输入边界条件16输入荷载17输入恒荷载18输入钢束特性值19输入钢束形状20输入钢束预应力荷载23定义施工阶段25输入移动荷载数据30运行分析34查看分析结果35通过图形查看应力35定义荷载组合39利用荷载组合查看应力40查看钢束的分析结果44查看荷载组合条件下的内力471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。

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 = 2@30 = 60.0 m图2. 立面图和剖面图2预应力混凝土梁的分析步骤预应力混凝土梁的分析步骤如下。

1.定义材料和截面2.建立结构模型3.输入荷载恒荷载钢束特性和形状钢束预应力荷载4.定义施工阶段5.输入移动荷载数据6.运行结构分析7.查看结果34使用的材料及其容许应力❑ 混凝土设计强度：2ck cm /kgf 400=f 初期抗压强度：2ci cm /kgf 270=f弹性模量：Ec=3,000Wc1.5 √fck+ 70,000 = 3.07×105kgf/cm 2 容许应力：❑预应力钢束 (KSD 7002 SWPC 7B-Φ15.2mm (0.6˝strand)屈服强度： 2py mm /kgf 160=f →strand /tonf 6.22=P y 抗拉强度： 2pu mm /kgf 190=f →strand /tonf 6.26=P u 截面面积： 2387.1cm A p = 弹性模量： 26p cm /kgf 10×0.2=E 张 拉力： fpi=0.7fpu=133kgf/mm 2 锚固装置滑动： mm 6=s Δ 磨擦系数： rad /30.0=μ m /006.0=k5荷载❑ 恒荷载自重在程序中按自重输入❑预应力钢束(φ15.2 mm ×31 (φ0.6˝- 31))截面面积 : Au = 1.387 × 31 = 42.997 cm 2 孔道直径 : 133 mm 张拉力 : 抗拉强度的70%fpj = 0.7 fpu = 13,300 kgf/cm 2 Pi = Au × fpj = 405.8 tonf 张拉后的瞬间损失（程序自动计算）摩擦损失 :)(0)(kL X e P P +⋅=μα30.0=μ, 006.0=k锚固装置滑动引起的损失 : mm 6=I Δc 弹性收缩引起的损失 : 损失量 SP P E A f P ⋅∆=∆ 最终损失（程序自动计算）钢束的松弛（Relaxation ） 徐变和收缩引起的损失❑徐变和收缩条件水泥 : 普通硅酸盐水泥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 大气或养护温度 : C °20=T 适用规范 : CEB-FIP 徐变系数 : 程序计算 混凝土收缩变形率 : 程序计算❑活荷载适用规范：城市桥梁设计荷载规范 荷载种类：C-ALC-AD(20)6设置操作环境打开新文件(新项目)，以 ‘PSC beam ’ 为名保存(保存)。

北京迈达斯技术有限公司目录概要 (2)设置操作环境........................................................................................................... 错误!未定义书签。

定义材料和截面....................................................................................................... 错误!未定义书签。

建立结构模型........................................................................................................... 错误!未定义书签。

PSC截面钢筋输入 ................................................................................................... 错误!未定义书签。

输入荷载 .................................................................................................................. 错误!未定义书签。

定义施工阶段. (59)输入移动荷载数据................................................................................................... 错误!未定义书签。

输入支座沉降........................................................................................................... 错误!未定义书签。

迈达斯MIDAScivilPSC设计验算说明MIDAS/Civil PSC设计验算功能说明⼀.程序给出的验算结果 (1)⼆. 程序验算结果说明及与规范中相应条⽂的对应关系 (2)1、施⼯阶段正截⾯法向应⼒验算：（对应规范7.2.7，7.2.8） (2)2、受拉区钢筋拉应⼒验算：（对应规范6.1.3~6.1.4，7.1.3~7.1.5） (2)3、使⽤阶段正截⾯抗裂验算：（对应规范6.3.1（第1条）和规范6.3.2） (3)4、使⽤阶段斜截⾯抗裂验算：（对应规范6.3.1（第2条）和规范6.3.3） (3)5、使⽤阶段正截⾯压应⼒验算：（对应规范6.1.5，6.1.6，7.1.3~7.1.5） (4)6、使⽤阶段斜截⾯主压应⼒验算：（对应规范7.1.3~7.1.6） (4)7、使⽤阶段裂缝宽度验算：（对应规范6.4.2~6.4.4） (4)8、普通钢筋估算：（对应规范5.2.2~5.2.5） (5)9、预应⼒钢筋量估算： (5)10、使⽤阶段正截⾯抗弯验算：（应规范5.2.2~5.2.5） (6)11、使⽤阶段斜截⾯抗剪验算：（对应规范5.2.6~5.2.11） (6)12、使⽤阶段抗扭验算：（对应规范5.5.1~5.5.6） (7)三、PSC设计验算时错误信息说明 (7)四、PSC设计其它相关说明 (8)MIDAS/Civil PSC设计验算功能说明⼀.程序给出的验算结果程序⼀共给出了12项验算结果，如下所列。

根据“PSC设计参数”中“截⾯设计内⼒”和“构件类型”选定的内容的不同，给出的具体验算结果是不同的，详见表1。

1) 施⼯阶段正截⾯法向应⼒验算2) 受拉区钢筋的拉应⼒验算3) 使⽤阶段正截⾯抗裂验算*4) 使⽤阶段斜截⾯抗裂验算*5) 使⽤阶段正截⾯压应⼒验算*6) 使⽤阶段斜截⾯主压应⼒验算*7) 使⽤阶段裂缝宽度验算8) 普通钢筋量估算*9) 预应⼒钢筋量估算*10) 使⽤阶段正截⾯抗弯验算11) 使⽤阶段斜截⾯抗剪验算12) 使⽤阶段抗扭验算不同的“PSC设计参数”对应的验算结果表1 项⽬⼆维⼆维+扭矩三维全预应⼒不提供第7)、8)、12)项验算不提供第7)、8)项验算不提供第7) 、8)项验算部分预应⼒A类不提供第7)、12)项验算不提供第3)、12)项验算不提供第7)项验算不提供第3)项验算不提供第7)项验算不提供第3)项验算部分预应⼒B类* 以上不提供验算的项⽬均为规范中不要求验算的内容⼆. 程序验算结果说明及与规范中相应条⽂的对应关系1、施⼯阶段正截⾯法向应⼒验算：（对应规范7.2.7，7.2.8）- 进⾏施⼯阶段正截⾯法向应⼒验算时，由预加⼒和荷载产⽣的法向应⼒可分别按照规范第6.1.5条和第7.1.3条进⾏计算。

PSC变截面箱梁施工阶段及PSC设计例题北京迈达斯技术有限公司2007年3月19日一、结构描述2二、结构建模4三、分步骤说明41、定义材料和截面特性 (4)2、建立上部梁单元并赋予单元截面属性 (7)3、定义结构组并赋予结构组单元信息 (11)4、定义边界组并定义边界条件 (12)5、定义荷载工况和荷载组 (13)6、定义施工阶段 (14)7、分阶段定义荷载信息 (14)8、分析及后处理查看 (20)9、按照JTG D62规范的要求对结构进行PSC设计 (21)PSC 变截面箱梁施工阶段及PSC设计例题对于常规的PSC连续梁桥我们通常可以参考建模助手建立的模型，对于特殊的桥型或有特殊要求的结构我们需要按照一般方法建立有限元模型，施加边界和荷载进行分析。

这个例题主要说如何使用一般方法建立PSC连续梁桥并定义施工阶段进行施工阶段分析和按照JTG D62规范对结构进行设计验算。

、结构描述这是一座50+62+50的三跨预应力混凝土连续箱梁桥，这里仅模拟其上部结构。

施工方法采用悬臂浇注，跨中截面和端部截面如图1所示。

图1-1跨中截面示意用户褴面耳厂Mr jii I? nt匠jce p JIZ厂口s r JM r ns抗勇用星小•i抗扭用中-上配卿闻右...口动内部轮丽E寸HIL|3?5BILBZL-LB&LBUL-LB01-2WBQ?-LB03堆ILHDZHCE?-3MJ?-ZHCBM0>9反1 —BU-2BIZ-1肛$BI3-2BI4M2-3HIZ-SMLS1C3-I mW4-IXT4-2MS。

迈达斯技术2007年5月MIDAS/Civil PSC设计验算功能说明一.程序给出的验算结果 (2)二. 程序验算结果说明及与规中相应条文的对应关系 (2)1、施工阶段正截面法向应力验算：（对应规7.2.7，7.2.8） (2)2、受拉区钢筋拉应力验算：（对应规6.1.3~6.1.4，7.1.3~7.1.5） (3)3、使用阶段正截面抗裂验算：（对应规6.3.1（第1条）和规6.3.2） (3)4、使用阶段斜截面抗裂验算：（对应规6.3.1（第2条）和规6.3.3） (4)5、使用阶段正截面压应力验算：（对应规6.1.5，6.1.6，7.1.3~7.1.5） (4)6、使用阶段斜截面主压应力验算：（对应规7.1.3~7.1.6） (4)7、使用阶段裂缝宽度验算：（对应规6.4.2~6.4.4） (4)8、普通钢筋估算：（对应规5.2.2~5.2.5） (5)9、预应力钢筋量估算： (5)10、使用阶段正截面抗弯验算：（应规5.2.2~5.2.5） (6)11、使用阶段斜截面抗剪验算：（对应规5.2.6~5.2.11） (6)12、使用阶段抗扭验算：（对应规5.5.1~5.5.6） (6)三、PSC设计验算时错误信息说明 (7)四、PSC设计其它相关说明 (8)MIDAS/Civil PSC设计验算功能说明一.程序给出的验算结果程序一共给出了12项验算结果，如下所列。

根据“PSC设计参数”中“截面设计力”和“构件类型”选定的容的不同，给出的具体验算结果是不同的，详见表1。

1)施工阶段正截面法向应力验算2)受拉区钢筋的拉应力验算3)使用阶段正截面抗裂验算*4)使用阶段斜截面抗裂验算*5)使用阶段正截面压应力验算*6)使用阶段斜截面主压应力验算*7)使用阶段裂缝宽度验算8)普通钢筋量估算*9)预应力钢筋量估算*10)使用阶段正截面抗弯验算11)使用阶段斜截面抗剪验算12)使用阶段抗扭验算不同的“PSC设计参数”对应的验算结果项目二维二维+扭矩三维全预应力不提供第7)、8)、12)项验算不提供第7)、8)项验算不提供第7) 、8)项验算部分预应力不提供第7)、12)项验算不提供第7)项验算不提供第7)项验算A类部分预应力不提供第3)、12)项验算不提供第3)项验算不提供第3)项验算B类二. 程序验算结果说明及与规中相应条文的对应关系1、施工阶段正截面法向应力验算：（对应规7.2.7，7.2.8）-进行施工阶段正截面法向应力验算时，由预加力和荷载产生的法向应力可分别按照规第6.1.5条和第7.1.3条进行计算。

试题：预应力混凝土简支梁桥建模分析与设计一、已知条件规范：中华人民共和国交通部标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）结构类型：预制装配预应力混凝土简支梁桥，单学号为全预应力混凝土，双学号为A 类部分预应力混凝土，安全等级二级截面：T 型截面，使用PSC 截面定义图1 横截面（单位：mm ）材料：混凝土C45（单学号），C50（双学号），预应力钢筋strand1860；其中混凝土按04规范考虑收缩徐变效应（环境湿度80%）跨度：35米（单学号），40米（双学号）预应力钢束特性： 12股φ15.2，导管直径0.15m ；预应力钢筋线形：采用曲线配筋，全跨配置1束。

跨中预应力钢筋距梁底0.1m ，布置在对称线上；弯起点距跨中截面水平距离9m ，弯止点据跨中截面15m ，弯起半径35m ；锚固点近似取为据跨中截面17.5m （端部支点），位置抬高1m 。

如图2所示。

弯起点弯止点图2 预应力钢筋纵向布置图（单位：cm ）普通钢筋：截面底部沿马蹄宽度方向均匀布置3根D18纵向钢筋，保护层厚度0.05m ；箍筋沿梁全长均匀布置，间距0.15m ，双肢箍筋，箍筋直径D10。

荷载：自重；预应力荷载：每根钢筋的张拉控制应力为1395MPa；二期恒载：均布荷载集度为1.5KN/m；移动荷载：公路1级车道荷载，车道荷载作用位置为全桥作用，偏离单元中心0.1m布置（y轴正向），车辆荷载选择CH-CD，结构基频按1.8Hz 考虑。

荷载组合：按混凝土规范自动生成PSC设计参数：构件类型单学号为全预应力混凝土，双学号为A类部分预应力混凝土，其他酌情确定说明：未涉及到的参数可采用默认值或酌情确定二、成果要求1、依据以上条件，随堂利用Midas/Civil软件建立有限元模型，进行结构分析。

具体要求如下：建模过程：（1）模型中所有需要输入名称的，如材料、模型、车道等等，名称中必须包含你本人名字的第一个字母，如訾富坤，混凝土材料名称，可定义为“zfk混凝土”。

PSC变截面箱梁施工阶段及PSC设计例题迈达斯技术2007年3月19日一、结构描述 (3)二、结构建模 (5)三、分步骤说明 (5)1、定义材料和截面特性 (5)2、建立上部梁单元并赋予单元截面属性 (8)3、定义结构组并赋予结构组单元信息 (12)4、定义边界组并定义边界条件 (13)5、定义荷载工况和荷载组 (14)6、定义施工阶段 (15)7、分阶段定义荷载信息 (15)8、分析及后处理查看 (21)9、按照JTG D62规的要求对结构进行PSC设计 (22)PSC变截面箱梁施工阶段及PSC设计例题对于常规的PSC连续梁桥我们通常可以参考建模助手建立的模型，对于特殊的桥型或有特殊要求的结构我们需要按照一般方法建立有限元模型，施加边界和荷载进行分析。

这个例题主要说如何使用一般方法建立PSC连续梁桥并定义施工阶段进行施工阶段分析和按照JTG D62规对结构进行设计验算。

一、结构描述这是一座50+62+50的三跨预应力混凝土连续箱梁桥，这里仅模拟其上部结构。

施工方法采用悬臂浇注，跨中截面和端部截面如图1所示。

图1-1 跨中截面示意图1-2 支座截面示意桥梁立面图如图2所示。

图2 连续梁立面图图3 钢束布置形状二、结构建模对于施工阶段分析模型，通常采用的建模方法是：1、定义材料和截面特性（包括混凝土收缩徐变函数定义）；2、建立上部梁单元并赋予单元截面属性；3、定义结构组并赋予结构组信息；4、建立边界组并定义边界条件；5、定义荷载工况和荷载组；6、定义施工阶段；7、分阶段定义荷载信息（分施工阶段荷载和成桥荷载两部分）；8、分析，分析完成后定义荷载组合进行后处理结果查看；9、定义设计验算参数按照JTG D62对结构进行长短期及承载能力验算。

下面就每个步骤分别详述如下——三、分步骤说明1、定义材料和截面特性本模型中涉及的材料包括混凝土主梁（C40）、预应力钢绞线（Strand1860）。

如下图4所示。

图4 材料列表通常对于预应力混凝土结构（PSC结构）按照现浇施工时，要考虑混凝土的收缩徐变效应，因此需要在建模前要定义混凝土的收缩徐变函数，按照如下图所示定义混凝土收缩徐变函数。

MIDAS的PSC设计验算说明北京迈达斯技术有限公司2007年5月MIDAS/Civil PSC设计验算功能说明一.程序给出的验算结果 (2)二. 程序验算结果说明及与规范中相应条文的对应关系 (3)1、施工阶段正截面法向应力验算：（对应规范7.2.7，7.2.8） (3)2、受拉区钢筋拉应力验算：（对应规范6.1.3~6.1.4，7.1.3~7.1.5） (4)3、使用阶段正截面抗裂验算：（对应规范6.3.1（第1条）和规范6.3.2） (5)4、使用阶段斜截面抗裂验算：（对应规范6.3.1（第2条）和规范6.3.3） (6)5、使用阶段正截面压应力验算：（对应规范6.1.5，6.1.6，7.1.3~7.1.5） (7)6、使用阶段斜截面主压应力验算：（对应规范7.1.3~7.1.6） (8)7、使用阶段裂缝宽度验算：（对应规范6.4.2~6.4.4） (8)8、普通钢筋估算：（对应规范5.2.2~5.2.5） (9)9、预应力钢筋量估算： (10)10、使用阶段正截面抗弯验算：（应规范5.2.2~5.2.5） (11)11、使用阶段斜截面抗剪验算：（对应规范5.2.6~5.2.11） (11)12、使用阶段抗扭验算：（对应规范5.5.1~5.5.6） (12)三、PSC设计验算时错误信息说明 (13)四、PSC设计其它相关说明 (15)MIDAS/Civil PSC设计验算功能说明一.程序给出的验算结果程序一共给出了12项验算结果，如下所列。

根据“PSC设计参数”中“截面设计内力”和“构件类型”选定的内容的不同，给出的具体验算结果是不同的，详见表1。

1)施工阶段正截面法向应力验算2)受拉区钢筋的拉应力验算3)使用阶段正截面抗裂验算*4)使用阶段斜截面抗裂验算*5)使用阶段正截面压应力验算*6)使用阶段斜截面主压应力验算*7)使用阶段裂缝宽度验算8)普通钢筋量估算*9)预应力钢筋量估算*10)使用阶段正截面抗弯验算11)使用阶段斜截面抗剪验算12)使用阶段抗扭验算不同的“PSC设计参数”对应的验算结果应力A类12)项验算项验算项验算部分预应力B类不提供第3)、12)项验算不提供第3)项验算不提供第3)项验算* 以上不提供验算的项目均为规范中不要求验算的内容二. 程序验算结果说明及与规范中相应条文的对应关系1、施工阶段正截面法向应力验算：（对应规范7.2.7，7.2.8）-进行施工阶段正截面法向应力验算时，由预加力和荷载产生的法向应力可分别按照规范第6.1.5条和第7.1.3条进行计算。

北京迈达斯技术有限公司目录概要 (2)设置操作环境........................................................................................................... 错误!未定义书签。

定义材料和截面....................................................................................................... 错误!未定义书签。

建立结构模型........................................................................................................... 错误!未定义书签。

PSC截面钢筋输入 ................................................................................................... 错误!未定义书签。

输入荷载 .................................................................................................................. 错误!未定义书签。

定义施工阶段. (59)输入移动荷载数据................................................................................................... 错误!未定义书签。

输入支座沉降........................................................................................................... 错误!未定义书签。