midas预应力混凝土梁的施工阶段分析
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a. 定义混凝土和钢束的材料模型>材料和截面特性>材料。
b. 定义截面的几何尺寸模型>材料和截面特性>截面。
c. 建立桥梁模型(节点、单元、边界条件)d. 定义结构组、边界组在模型>组中定义组名称,考虑施工阶段的过程定义结构组合边界组的内容。
e. 定义自重在荷载>自重中定义,可单独定义为一个荷载组,并一定要在第一个施工阶段开始步骤激活。
f. 定义其他施工阶段荷载挂篮、湿重、二期恒载、其他荷载,同时定义所属的荷载组。
g. 定义移动荷载和人群荷载在荷载>移动荷载分析数据中定义车辆(人群)、车道。
h. 定义温度作用在荷载>温度荷载>系统温度中定义整体温升、温降在荷载>温度荷载>梁截面温度中定义温度梯度作用i. 定义支座沉降在荷载>支座沉降分析数据中定义。
j. 定义钢束截面荷载>预应力荷载>预应力钢束特性值。
k. 布置纵向预应力钢筋荷载>预应力荷载>预应力钢束钢束形状。
l. 布置纵向普通钢筋、弯起钢筋、腹板竖筋、抗扭钢筋、箍筋模型>材料和截面特性>PSC截面钢筋。
m. 定义各纵向预应力钢筋的张拉控制应力荷载>预应力荷载>钢束预应力。
n. 定义各纵向预应力钢筋的张拉控制应力在荷载>预应力荷载>钢束预应力定义,同时定义所属荷载组。
注意注浆阶段。
o. 定义施工阶段在荷载>施工阶段分析数据>定义施工阶段中定义p. 定义分析内容在分析>施工阶段分析控制中选择分析方法和输出选项。
在分析>移动荷载分析控制中选择移动荷载分析方法、冲击计算方法、输出选项。
q. 运行分析分析>运行分析。
r. 建立荷载组合在结果>和荷载组合的一般和“混凝土”中定义。
s. 查看分析结果在结果>反力中各施工阶段、使用阶段的反力在结果>位移中各施工阶段、使用阶段的位移在结果>内力中各施工阶段、使用阶段的内力在结果>应力>梁应力(PSC)中查看法向应力、剪切应力、主应力。
北京迈达斯技术有限公司目录概要 (2)设置操作环境 (6)定义材料和截面 (7)建立结构模型 (12)PSC截面钢筋输入 (17)输入荷载 (18)定义施工阶段 (26)输入移动荷载数据 (31)运行结构分析 (35)查看分析结果 (36)PSC设计 (51)概要本例题使用一个简单的预应力混凝土两跨连续梁模型(图1)来重点介绍MIDAS/C ivil软件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、移动荷载的输入方法和查看分析结果的方法、PSC截面钢筋的输入方法、设计数据的输入方法和查看分析结果的方法等。
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 = 30@2 = 60.0 m图2. 立面图和剖面图注:图2中B表示设置的钢绞线的圆弧的切线点。
预应力混凝土梁的分析与设计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PSC截面钢筋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PSC设计参数确定运行设计查看设计结果使用的材料及其容许应力❑混凝土采用JTG04(RC)规范的C50混凝土❑钢材采用JTG04(S)规范,在数据库中选Strand1860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)截面面积: Au = 4340 mm2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/mm^2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%❑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):5000tonf/m^2长期荷载作用时混凝土的材龄:=t5天o混凝土与大气接触时的材龄:=t3天s相对湿度: %=RH70大气或养护温度: CT=°20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设置操作环境打开新文件(新项目),以 ‘PSC Beam ’ 为名保存(保存)。
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
区分
钢束艮坐标
x (m)0122430364860钢束1z (m) 1.50.2 2.6 1.8
钢束2z (m) 2.0 2.80.2 1.5
图2.立面图和剖面图
——1
mJ
m
3
CS2
6 m 6 m
L=30 m L=30 m m
5
1
CS1
12 m。
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475-1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5-2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5-35-4使用的材料及其容许应力❑ 混凝土(c40)设计强度:2/400cm kgf f ck =初期抗压强度:2/270cm kgf f ci =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 (ASTM A416-92低松弛270级,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 s 6=∆ 磨擦系数: rad /30.0=μ m /006.0=k5-5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 eP 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 T ︒=20 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)5-6设置操作环境打开新文件(新项目),以 ‘PSC beam ’ 为名保存(保存)。
目录Q1、施工阶段荷载为什么要定义为施工阶段荷载类型 (2)Q2、 POSTCS阶段的意义 (2)Q3、施工阶段定义时结构组激活材龄的意义 (2)Q4、施工阶段分析独立模型和累加模型的关系 (2)Q5、施工阶段接续分析的用途及使用注意事项 (2)Q6、边界激活选择变形前变形后的区别 (3)Q7、体内力体外力的特点及其影响 (4)Q8、如何考虑对最大悬臂状态的屈曲分析 (4)Q9、需要查看当前步骤结果时的注意事项 (5)Q10、普通钢筋对收缩徐变的影响 (5)Q11、如何考虑混凝土强度发展 (5)Q12、从施工阶段分析荷载工况的含义 (5)Q13、转换最终阶段内力为POSTCS阶段初始内力的意义 (6)Q14、赋予各构件初始切向位移的意义 (6)Q15、如何得到阶段步骤分析结果图形 (6)Q16、施工阶段联合截面分析的注意事项 (6)Q17、如何考虑在发生变形后的钢梁上浇注混凝土板 (7)Q1、施工阶段荷载为什么要定义为施工阶段荷载类型A1.“施工阶段荷载”类型仅用于施工阶段荷载分析,在POSTCS阶段不能进行分析。
如果将在施工阶段作用的荷载定义为其他荷载类型,则该荷载既在施工阶段作用,也在成桥状态作用。
在施工阶段作用的效应累加在CS合计中,在成桥状态作用的荷载效应以“ST荷载工况名称”的形式体现。
因此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。
注:荷载类型“施工荷载”和“恒荷载”一样,都属于既可以在施工阶段作用也可以在POSTCS阶段独立作用的荷载类型。
Q2、P OSTCS阶段的意义A2.POSTCS是以最终分析阶段模型为基础,考虑其他非施工阶段荷载作用的状态。
通常是成桥状态,但如果在施工阶段分析控制数据中定义了分析截止的施工阶段,则那个施工阶段的模型就是POSTCS阶段的基本模型。
沉降、移动荷载、动力荷载(反应谱、时程)都是只能在POSTCS阶段进行分析的荷载类型。
北京迈达斯技术有限公司目录概要 1桥梁基本数据以及一般截面 2悬臂法(FCM)的施工顺序以及施工阶段分析 4使用材料以及容许应力 6荷载 7设定建模环境 9定义截面及材料 10使用悬臂法建模助手建模 12输入模型数据 12预应力箱型截面数据的输入 16预应力钢束的布置 18编辑和添加数据 24查看施工阶段 24修改施工阶段 26时间依存性材料特性的定义和连接 31分解变截面群 36运行结构分析 37查看分析结果 39使用图形查看应力和内力 39使用表格查看应力 46查看预应力的损失 47查看钢束坐标 48查看钢束伸长量 49查看预拱度 50查看预拱度管理图 51查看荷载组合作用下的内力 52概要预应力箱型梁桥(PSC BOX Bridge)的施工工法一般有顶推法(ILM)、悬臂法(FC M)、移动支架法(MSS)等。
悬臂法是由桥墩向跨中方向架设悬臂构件的方法,该工法不用水上作业,也不需要架设大量的临设和脚手架,因此可以灵活使用桥下空间。
另外,因为不直接与桥下河流或道路接触,因此被广泛使用于高桥墩、大跨度桥梁中。
使用悬臂法(FCM)施工的预应力箱型梁桥,因为各施工阶段的结构体系不同,所以只有对各施工阶段做结构分析才能最终确定截面大小。
另外,为了正确分析混凝土材料的时间依存特性和预应力钢束的预应力损失,需要前阶段累积的分析结果。
用户在本章节中将学习使用悬臂法桥梁建模助手建立悬臂法(FCM)各施工阶段和施工阶段分析的步骤,以及确认各施工阶段应力、预应力损失和挠度的方法。
例题中的桥梁为按悬臂法施工的现浇桥梁。
图1 分析模型(竣工后)桥梁基本数据以及一般截面桥梁基本数据如下:图3 标准截面图4 钢束布置简图悬臂法(FCM)的施工顺序以及施工阶段分析悬臂法(FCM)的施工顺序一般如下:※本悬臂法桥梁例题为三跨连续梁使用了4台挂篮(F/T),因此不必移动挂篮。
悬臂法施工阶段分析应该正确反应上面的施工顺序。
施工阶段分析中各施工阶段的定义,在MIDAS/CIVIL里是通过激活和钝化结构群、边界群以及荷载群来实现的。
w w w.M i d a s U s e r.c o m预应力混凝土结构分析和验算预应力混凝土结构分析和验算概要 (1)1 前言 (2)2 工程概况 (3)3 建立几何模型 (4)4 定义结构组、荷载组和边界组 (6)5 定义边界条件 (8)6 输入一般荷载 (9)7 输入预应力荷载 (11)8 定义施工阶段分析数据 (15)9 定义结构类型 (17)10 运行分析和荷载组合 (18)11 查看预应力损失 (19)12 施工阶段验算 (20)13 使用阶段验算 (24)预应力混凝土结构分析和验算预应力混凝土结构分析和验算1预应力混凝土结构分析和验算2 1.前言在民用建筑的混凝土结构中,许多大跨度结构都使用预应力方案,如:一些地下室大梁、大跨板柱结构、转换大梁、体育场看台等。
预应力混凝土结构比普通混凝土结构计算工作量大,主要原因有二。
其一,计算施加在结构上的预应力在结构中产生的弯矩(含偏心弯矩和次弯矩),精确计算这个弯矩一般用等效荷载法。
其二,准确计算预应力损失,对于钢筋或钢束形状、张拉方式以及锚具等不同差别非常大。
目前,工程领域中处理的方法包括:估算、手算、工具箱、设计软件以及通用有限元软件。
设计软件用的较多的是建研院的PREC,流程包括:首先初选有效预应力筋及线型、根数,软件根据所布预应力筋自动计算预应力等效荷载,分析预应力综合内力与次内力,验算多种组合下的极限承载力,验算长期荷载和短期荷载组合下的挠度、抗裂度和裂缝宽度,及冲切验算与施工阶段验算。
预应力混凝土结构参考的规范包括:《混凝土结构设计规范》GB50010、《无粘结预应力混凝土结构技术规程》JGJT 92、《预应力混凝土结构抗震设计规程》JGJ140-2004和上海市工程建设规范《预应力混凝土结构设计规程》DGJ08-69。
MIDAS/Gen能完成各类预应力混凝土结构的建模和分析,并提供详细准确的分析结果,包括:预应力损失图表,施工阶段和正常使用阶段的挠度、内力和应力。
w w w.M i d a s U s e r.c o m预应力混凝土结构分析和验算预应力混凝土结构分析和验算概要 (1)1 前言 (2)2 工程概况 (3)3 建立几何模型 (4)4 定义结构组、荷载组和边界组 (6)5 定义边界条件 (8)6 输入一般荷载 (9)7 输入预应力荷载 (11)8 定义施工阶段分析数据 (15)9 定义结构类型 (17)10 运行分析和荷载组合 (18)11 查看预应力损失 (19)12 施工阶段验算 (20)13 使用阶段验算 (24)预应力混凝土结构分析和验算预应力混凝土结构分析和验算1预应力混凝土结构分析和验算2 1.前言在民用建筑的混凝土结构中,许多大跨度结构都使用预应力方案,如:一些地下室大梁、大跨板柱结构、转换大梁、体育场看台等。
预应力混凝土结构比普通混凝土结构计算工作量大,主要原因有二。
其一,计算施加在结构上的预应力在结构中产生的弯矩(含偏心弯矩和次弯矩),精确计算这个弯矩一般用等效荷载法。
其二,准确计算预应力损失,对于钢筋或钢束形状、张拉方式以及锚具等不同差别非常大。
目前,工程领域中处理的方法包括:估算、手算、工具箱、设计软件以及通用有限元软件。
设计软件用的较多的是建研院的PREC,流程包括:首先初选有效预应力筋及线型、根数,软件根据所布预应力筋自动计算预应力等效荷载,分析预应力综合内力与次内力,验算多种组合下的极限承载力,验算长期荷载和短期荷载组合下的挠度、抗裂度和裂缝宽度,及冲切验算与施工阶段验算。
预应力混凝土结构参考的规范包括:《混凝土结构设计规范》GB50010、《无粘结预应力混凝土结构技术规程》JGJT 92、《预应力混凝土结构抗震设计规程》JGJ140-2004和上海市工程建设规范《预应力混凝土结构设计规程》DGJ08-69。
MIDAS/Gen能完成各类预应力混凝土结构的建模和分析,并提供详细准确的分析结果,包括:预应力损失图表,施工阶段和正常使用阶段的挠度、内力和应力。
Midas例题(梁格法):预应⼒混凝⼟连续T梁桥的分析与设计北京迈达斯技术有限公司⽬录概要 (3)设置操作环境 (10)定义材料和截⾯特性 (11)建⽴结构模型 (21)PSC截⾯钢筋输⼊ (42)输⼊荷载 (44)定义施⼯阶段 (63)输⼊移动荷载数据 (73)运⾏结构分析 (80)查看分析结果 (81)概要梁格法是⽬前桥梁结构分析中应⽤的⽐较多的在本例题中将介绍采⽤梁格法建⽴⼀般梁桥结构的分析模型的⽅法、施⼯阶段分析的步骤、横向刚度的设定以及查看结果的⽅法和PSC设计的⽅法。
本例题中的桥梁模型如图1所⽰为⼀三跨的连续梁桥,每跨均为32m。
图1. 简⽀变连续分析模型桥梁的基本数据为了说明采⽤梁格法分析⼀般梁桥结构的分析步骤,本例题采⽤了⼀个⽐较简单的分析模型——⼀座由五⽚预应⼒T梁组成的3×32m桥梁结构,每⽚梁宽2.5m。
桥梁的基本数据取⾃实际结构但和实际结构有所不同。
本例题的基本数据如下:桥梁形式:三跨连续梁桥桥梁等级:I级桥梁全长:3@32=96m桥梁宽度:12.5m设计车道:3车道图2. T型梁跨中截⾯图图3. T梁端部截⾯图使⽤材料以及容许应⼒> 混凝⼟采⽤JTG04(RC)规范的C50混凝⼟>普通钢筋普通钢筋采⽤HRB335(预应⼒混凝⼟结构⽤普通钢筋中箍筋、主筋和辅筋均采⽤带肋钢筋既HRB系列) >预应⼒钢束采⽤JTG04(S)规范,在数据库中选Strand1860钢束(φ15.2 mm)(规格分别有6束、8束、9束和10束四类)钢束类型为:后张拉钢筋松弛系数(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/mm^2预应⼒钢筋与管道壁的摩擦系数:0.3管道每⽶局部偏差对摩擦的影响系数:0.0066(1/m)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%>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/mm^2长期荷载作⽤时混凝⼟的材龄:=t5天o混凝⼟与⼤⽓接触时的材龄:=t3天s相对湿度: %RH=70⼤⽓或养护温度: CT=°20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: 程序计算荷载静⼒荷载>⾃重由程序内部⾃动计算>⼆期恒载桥⾯铺装、护墙荷载、栏杆荷载、灯杆荷载等具体考虑:桥⾯铺装层:厚度80mm的钢筋混凝⼟和60mm的沥青混凝⼟,钢筋混凝⼟的重⼒密度为25kN/m3, 沥青混凝⼟的重⼒密度为23kN/m3。
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475-1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5-2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5-35-4使用的材料及其容许应力❑ 混凝土设计强度:2ck cm /k gf 400=f 初期抗压强度:2ci cm /k gf 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 (ASTM A416-92低松弛270级,Φ15.2mm (0.6" strand)屈服强度:2/160mm kgf f py =→strand /tonf 6.22=P y抗拉强度: 2pu mm /k gf 190=f →strand /tonf 6.26=P u 截面面积: 2387.1cm A p = 弹性模量: 26p cm /k gf 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=k5-5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 2Pi = 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)5-6设置操作环境打开新文件(新项目),以 ‘PSC beam ’ 为名保存(保存)。
将单位体系设置为 ‘tonf ’和‘m ’。
该单位体系可根据输入数据的种类任意转换。
文件 / 新项目文件 /保存 ( PSC beam )工具 / 单位体系长度> m ; 力>tonf图3. 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()来进行转换。
5-7定义材料和截面下面定义PSC beam 所使用的混凝土和钢束的材料特性。
模型 / 材料和截面特性 /材料类型>混凝土 ; 规范>GB-civil(RC) 数据库>40 ↵名称( Tendon ) ; 类型>用户定义 ; 规范>无 分析数据弹性模量 (2.1e7) ↵图4. 定义材料对话框同时定义多种材料特性时,使用键可以连续输入。
定义截面PSC beam的截面使用比较简单的矩形截面来定义。
模型 /材料和截面特性 /截面数据库/用户> 截面号 ( 1 ) ; 名称 (Beam) 截面类型>实腹长方形截面>用户H ( 3 ) ; B ( 2 )偏心>中-下部图5. 定义截面的对话框5-85-9定义材料的时间依存性并连接为了考虑徐变、收缩以及抗压强度的变化,下面定义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。
28天强度 : f ck = 400 kgf/cm 2相对湿度 : RH = 70 %理论厚度 : 1.2m ( 2A c / u= 2 x 6 / 10 = 1.2 ) 混凝土种类 : 普通水泥 (N.R) 拆模时间 : 3天模型 /材料和截面特性 / 时间依存性材料(徐变&收缩)名称 (徐变/收缩) ; 设计标准>CEB-FIP 28天材龄抗压强度 (4000) 相对湿度 (40 ~ 99) (70)构件的理论厚度 (1.2)混凝土种类 >普通水泥 (N, R) 开始收缩时的混凝土材龄 (3)图6. 定义材料的徐变和收缩特性截面形状比较复杂时,可使用模型>材料和街面特性值>修改单元材料时间依存特性 的功能来输入h值。
5-10混凝土浇筑后随时间变化而逐渐硬化,时间越长其强度越大。
本例题根据CEB-FIP 所规定的混凝土强度发展函数考虑了混凝土的这一特性。
模型 / 材料和截面特性 /时间依存性材料(抗压强度)名称 (抗压强度) ; 类型>设计规范 强度发展>规范>CEB-FIP混凝土28天抗压强度 (S28) (4000) 混凝土类型(a) (N, R : 0.25)图7. 定义随时间变化的混凝土强度发展函数5-11参照图8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 /时间依存材料连接时间依存材料类型>徐变/收缩>徐变/收缩强度进展>抗压强度选择指定的材料>材料> 1:40选择的材料图8. 连接时间依存材料特性5-12建立结构模型利用建立节点和扩展单元的功能来建立单元。
点格(关) ; 捕捉点(关) ; 捕捉轴线(关)正面 ; 自动对齐 模型>节点> 建立节点坐标 (0,0,0) 模型>单元>扩展单元全选扩展类型>节点 线单元单元类型>梁 ; 材料>1:40 ; 截面> 1: Beam 生成形式>复制和移动复制和移动>等间距>dx,dy,dz>(2, 0, 0) 复制次数>(30)图9. 建立几何模型5-13定义结构组、边界条件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和边界条件定义为组,并利用组来定义施工阶段。
组>结构租 >新建…定义结构组>名称( S-G ) ; 后缀 ( 1to2 )定义结构组>名称 ( All )单元号 (on)窗口选择 (单元 : 1 to 18) 组>结构组>S_G1 (拖&放)窗口选择 (单元 : 19 to 30) 组>结构组>S_G2 (拖 & 放) 全选组>结构组>All (拖 &放)图10. 定义结构组(Structure Group)Drag & DropS-G1S-G2为了利用 桥梁内力图 功能查看分析结果而将其定义为组。
5-14新建边界组边界组名称的建立方法如下。
组>边界组>新建…定义边界组>名称 ( B-G ) ; 后缀( 1to2 )图11. 建立边界组(Boundary Group)5-15新建荷载组恒荷载组和预应力荷载组名称的新建方法如下。
组>荷载组>新建…定义荷载组>名称 ( Selfweight )定义荷载组>名称 ( Tendon ) ; 后缀 ( 1to2 )图12. 建立荷载组(Load Group)5-16输入边界条件边界条件的输入方法如下。
单元号 (关) ; 节点号 (开) 模型 /边界条件 / 一般支撑单选(节点 : 1)边界组名称>B-G1 选择>添加支撑条件类型> Dy, Dz, Rx (开) ↵单选 (节点 : 16)边界组名称>B-G1 选择>添加支撑条件类型>Dx, Dy, Dz, Rx (开) ↵单选 (节点 : 31) 边界组名称>B-G2 选择>添加支撑条件类型> Dy, Dz, Rx (开) ↵图13. 定义边界条件输入荷载本例题针对恒荷载和预应力荷载进行施工阶段分析。
移动荷载分析则需另行输入移动荷载数据。
荷载/ 静力荷载工况名称 (恒荷载)类型 (施工阶段荷载) ↵名称 (预应力 1)类型 (施工阶段荷载) ↵名称 (预应力 2)类型 (施工阶段荷载) ↵图14. 输入静力荷载工况的对话框5-17输入恒荷载使用自重功能输入恒荷载。
荷载 / 自重荷载工况名称> 恒荷载荷载组名称 > 自重自重系数 > Z (-1)图15. 输入恒荷载5-185-19输入钢束特性值荷载/ 预应力荷载 / 预应力钢束的特性值预应力钢束的名称 ( 钢束 ) ; 预应力钢束的类型>内部 材料>2: 钢束预应力钢束总面积 (0.0042997)或者钢铰线公称直径>15.2mm(0.6") 钢铰线股数 ( 31 ) ↵钢束孔道直径 (0.133) ; 松弛系数 (45)预应力钢筋与孔道摩擦系数 (0.3) ; 孔道每米局部偏差摩擦系数 (0.0066)极限强度(190000) ; 屈服强度 (160000) 张拉方法>后张法锚具变性和钢筋内缩值>开始点 (0.006) ; 结束点(0.006) ↵图16. 输入钢束特性值当钢束施加张拉力,维持其一定的应变时,作用到钢束上的张拉应力随时间的推移逐渐减小,这个现象称之为松弛(Relax ation)。