MIDAS预应力连续梁的施工阶段分析

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。

01Midas Civil应用—变截面预应力连续箱梁1、三跨预应力混凝土连续箱梁建模及分析(1)基本概况一座三跨预应力混凝土连续箱梁桥桥梁长度：L=30m+50m+30m=110m，为钢筋混凝土结构；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。

材料特性混凝土：主梁采用C50混凝土，桥墩C40混凝土；钢材：预应力采用“Strand1860”；荷载：自重，程序自动计算；恒荷载：自重；预应力：钢束(φs15.2mm×37)；截面积：Au=5180mm2，孔道直径：80mm；预应力与管道摩擦系数：0.17；张拉控制应力：1395MPa；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。

(2)Midas Civil 连续梁桥分析步骤三跨预应力混凝土连续箱梁分析步骤如下：①设置操作环境及项目信息②定义材料和截面③建立结构三维模型④输入静力荷载⑤输入移动荷载数据⑥输入荷载组合⑦运行结构分析⑧查看分析结果(3)设置操作环境及项目信息打开【工具】/【单位系】/将单位体系设为KN，mm。

该单位可以根据输入数据的种类任意转换。

打开【文件】 /【项目信息】/完善基本信息。

(4)定义材料和截面。

打开【特性】/【截面特性值】/【截面】/【添加】/【设计截面】/【截面类型：单箱单室】，截面号：1，名称：跨中；定义PSC截面钢筋。

打开【特性】/【截面特性值】/【截面管理器】/【钢筋】；添加纵向钢筋：1、类型直线，板顶，Z:0.06m，数量65根，间距0.14m，直径：φ16mm；2、类型直线，板底，Z:0.06m，数量33根，间距0.15m，直径：φ16mm；抗剪钢筋：两端i、j钢筋相同，弯起钢筋（间距1.5m，角度45°，Asb：0.0005㎡）；抗扭钢筋（间距：0.2m，箍筋Asv1：0.0004㎡，纵筋Ast：0.002㎡）；抗剪箍筋（间距：0.2，Asv：0.0008㎡），计算箍筋内表面包围的截面核芯面积（打开），保护层厚度：0.05m，包括翼缘和悬臂。

4×30m连续梁结构分析对4*30m结构进行分析的第一步工作是对结构进行分析，确定结构的有限元离散，确定各项参数和结构的情况，并在此基础上进行建模和结构计算。

建立斜连续梁结构模型的详细步骤如下。

1. 设定建模环境2. 设置结构类型3. 定义材料和截面特性值4. 建立结构梁单元模型5. 定义结构组6. 定义边界组7.定义荷载组8.定义移动荷载9. 定义施工阶段10. 运行结构分析11. 查看结果12.psc设计13. 取一个单元做横向分析概要：在城市桥梁建设由于受到地形、美观等诸多方面的限制，连续梁结构成为其中应用的最多的桥梁形式。

同时，随着现代科技的发展，连续梁结构也变得越来越轻盈，更能满足城市对桥梁的景观要求。

本文中的例子采用一座4×30m的连续梁结构（如图1所示）。

1、桥梁基本数据桥梁跨径布置：4×30m＝120；桥梁宽度：0.25m（栏杆）＋2.5m（人行道）＋15.0m（机动车道）＋2.5m（人行道）+0.25（栏杆）＝20.5m；主梁高度：1.6m；支座处实体段为1.8m；行车道数：双向四车道＋2人行道桥梁横坡：机动车道向外1.5％，人行道向1.5％；施工方法：满堂支架施工；图1 1/2全桥立面图和1.6m标准断面2、主要材料及其参数2.1 混凝土各项力学指标见表1表12.2低松弛钢绞线（主要用于钢筋混凝土预应力构件）直径：15.24mm弹性模量：195000 MPa标准强度：1860 MPa抗拉强度设计值：1260 MPa抗压强度设计值: 390 MPa拉控制应力：1395 MPa热膨胀系数：0.0000122.3普通钢筋采用R235、HRB335钢筋，直径：8～32mm弹性模量：R235 210000 MPa / HRB335 200000 MPa标准强度：R235 235 MPa / HRB335 335 MPa热膨胀系数：0.0000123、设计荷载取值：3.1恒载：一期恒载包括主梁材料重量，混凝土容重取25 KN/m 3。

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)。

MIDAS连续梁有限元分析案例（⼀）连续梁有限元分析案例学号：姓名:班级:联系⽅式:⽬录⽬录 (1)1 ⼯程概况 (2)1.1 桥梁基本概况 (2)1.2 主要材料及参数 (2)1.3 设计荷载取值 (2)2 建模内容 (3)2.1 组的定义 (3)2.2 施⼯阶段的定义 (4)2.3 预应⼒布置 (4)3 结果分析 (13)3.1 成桥阶段的结果 (13)3.1.1 成桥阶段的⽀座反⼒ (13)3.1.2成桥后结构的竖向位移 (13)3.1.3 成桥阶段结构的弯矩 (14)3.1.4 成桥阶段的应⼒ (14)3.2 PSC设计结果 (15)3.2.1 施⼯阶段法向压应⼒验算 (15)3.2.2使⽤阶段正截⾯压应⼒验算 (16)3.2.3 使⽤阶段正截⾯抗弯验算 (16)第⼀章⼯程概况1.1 桥梁基本概况（1）桥梁跨径布置：4×30m=120m；（2）桥梁宽度：0.25m（栏杆）+2.5m（⼈⾏道）+15.0m（机动车道）+2.5m（⼈⾏道）+0.25m（栏杆）=20.5m；（3）主梁⾼度：1.6m，⽀座处实体段为1.8m；（4）⾏车道数：双向四车道+2⼈⾏道；（5）桥梁横坡：机动车道向外1.5%，⼈⾏道向内1.5%；（6）施⼯⽅法：逐跨现浇法。

1.2 主要材料及参数（1）混凝⼟选⽤C50混凝⼟，其⼒学指标见表1-1。

（2）预应⼒筋选⽤直径为15.24mm的低松弛钢绞线，其⼒学指标见表1-2。

1.3 设计荷载取值（1）恒载m；⼆期恒载（⼈⾏道、护栏、主要包括材料重量，混凝⼟容重：25KN/3桥⾯铺装等）合计：85KN/m；（2）活载：车辆荷载：公路I级⼈群荷载：3KN/m2；（3）温度⼒系统升温25℃，系统降温-15℃第⼆章 MIDAS建模2.1 组的定义见图2.1所⽰。

结构组8个，跨1包含单元1-24，跨2包含单元25-43，垮3包含单元44-62，跨4包含单元63-78；⽀架1包含节点80-104，⽀架2包含单元104-123，⽀架3包含单元123-142，⽀架4包含单元142-158。