迈达斯midas梁桥专题—梁格.pdf

4-6
钢束 名称 1t1-1
1t1-3
2t1-2
3t1-1
3t1-3 23t1-1
X 0 7.6 23.85 31.45 0 5.9 25.55 31.45 32.55 40.15 55.85 63.45 64.55 72.15 88.4 96 64.55 72.15 88.4 96 56 72
坐标 (m)
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
12t1-2
0
40 0.62 1.825
负弯矩
56
钢束10 23t1-2 72
0.62 1.825 0.62 1.825
钢束 类型 R 0 40 正弯矩 40 钢束8 0 0 40 正弯矩 40 钢束7 0 0 40 正弯矩 40 钢束9 0 0 40 正弯矩 40 钢束8 0 负弯矩 钢束10
负弯矩 钢束10
图4. 单位体系设定 4-10
定义材料和截面特性
同时定义多种材料
特性时，使用 键可以连续输入。
定义结构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> JTG04（RC） 数据库> C50
名称(Strand1860 ) ; 类型>钢材 ; 规范> JTG04（S） 数据库> Strand1860
图2. T型梁跨中截面图

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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. (61)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。

空心板梁桥工程实例1几何尺寸空心板梁几何尺寸见图4.1.1至图4.1.3。

图4.1.2 边板截面（cm）图4.1.3 中板截面（cm）2主要技术指标（1） 结构形式：装配式先张法预应力混凝土简支空心板梁（2） 计算跨径：16m（3） 斜交角度：0度（4） 汽车荷载：公路－Ⅱ级（5） 结构重要性系数:1.03 计算原则（1） 执行《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）。

（2） 6厘米厚现浇C50混凝土不参与结构受力，仅作为恒载施加。

（3） 温度效应，均匀温升降均按20摄氏度考虑；温度梯度按《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）第4.3.10条的规定取值。

（4） 按A 类部分预应力混凝土构件设计。

（5） 边界条件：圆形板式橡胶支座约束用弹性支承进行模拟，弹簧系数SDx=SDy=1890 KN/m；SDz=9.212E+05KN/m；SRx＝078E+09KN.m/rad； 4主要材料及配筋说明 （1） 空心板选用C50混凝土（2） 预应力钢绞线公称直径mm s2.15φ，1根钢绞线截面积2139mm A p =，抗拉强度标准值Mpa f pk 1860=，锚具变形总变形值为12mm。

横截面预应力筋和普通钢筋布置见图4.4.1和图4.4.2。

预应力筋有效长度见表4.4.1图4.4.1边板钢筋钢绞线布置图(cm) 图4.4.2 中板钢筋钢绞线布置图(cm) 图中N9筋（实心黑点）为普通钢筋，其余为钢绞线。

表4.4.1 16米空心板预应力筋有效长度表注：表中构造有效长度指施工设计图中预应力筋的有效长度。

计算有效长度指考虑预应力传递长度影响后结构分析采用的预应力筋有效长度；计算有效长度＝构造有效长度－预应力传递长度。

5施工阶段说明空心板梁施工阶段共划分为5个，各阶段工作内容见表4.5.1表4.5.1 空心板梁施工阶段划分说明施工阶段 施工天数 工 作 内 容 说 明1 10 预制空心板梁并放张预应力筋2 60 预制场存梁60天3 15 安装空心板4 30 现浇防撞护墙和桥面铺装5 3650 考虑10年的收缩徐变影响6建模主要步骤与要点（1） 定义材料与截面定义材料可通过路径：【模型】/【截面和材料特性】/【材料】来实现，见图 4.6.1和图4.6.2。

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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。

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空心板梁桥工程实例1几何尺寸空心板梁几何尺寸见图4.1.1至图4.1.3。

图4.1.2 边板截面（cm）图4.1.3 中板截面（cm）2主要技术指标（1） 结构形式：装配式先张法预应力混凝土简支空心板梁（2） 计算跨径：16m（3） 斜交角度：0度（4） 汽车荷载：公路－Ⅱ级（5） 结构重要性系数:1.03 计算原则（1） 执行《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）。

（2） 6厘米厚现浇C50混凝土不参与结构受力，仅作为恒载施加。

（3） 温度效应，均匀温升降均按20摄氏度考虑；温度梯度按《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）第4.3.10条的规定取值。

（4） 按A 类部分预应力混凝土构件设计。

（5） 边界条件：圆形板式橡胶支座约束用弹性支承进行模拟，弹簧系数SDx=SDy=1890 KN/m；SDz=9.212E+05KN/m；SRx＝078E+09KN.m/rad； 4主要材料及配筋说明 （1） 空心板选用C50混凝土（2） 预应力钢绞线公称直径mm s2.15φ，1根钢绞线截面积2139mm A p =，抗拉强度标准值Mpa f pk 1860=，锚具变形总变形值为12mm。

横截面预应力筋和普通钢筋布置见图4.4.1和图4.4.2。

预应力筋有效长度见表4.4.1图4.4.1边板钢筋钢绞线布置图(cm) 图4.4.2 中板钢筋钢绞线布置图(cm) 图中N9筋（实心黑点）为普通钢筋，其余为钢绞线。

表4.4.1 16米空心板预应力筋有效长度表注：表中构造有效长度指施工设计图中预应力筋的有效长度。

计算有效长度指考虑预应力传递长度影响后结构分析采用的预应力筋有效长度；计算有效长度＝构造有效长度－预应力传递长度。

5施工阶段说明空心板梁施工阶段共划分为5个，各阶段工作内容见表4.5.1表4.5.1 空心板梁施工阶段划分说明施工阶段 施工天数 工 作 内 容 说 明1 10 预制空心板梁并放张预应力筋2 60 预制场存梁60天3 15 安装空心板4 30 现浇防撞护墙和桥面铺装5 3650 考虑10年的收缩徐变影响6建模主要步骤与要点（1） 定义材料与截面定义材料可通过路径：【模型】/【截面和材料特性】/【材料】来实现，见图 4.6.1和图4.6.2。

件荷载组合定义并验算、便捷的复制功能、高效流畅的多核设计； 五、丰富、直观、实用的结果输出，安全系数、数值图、包络图、表格结果、计算书。
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1
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设计验算： 1Civil计算完，一键可以更新到Civil Designer设计验算平台
1
2
3
设计验算： 1Civil计算完，一键可以更新到Civil Designer设 计验算平台 2生成荷载组合（承载能力/正常使用/弹性阶段 ）
桥面横向布置
桥面恒载输入
注：
1 根据实际输入桥面布置，对于桥面铺装会自动根据纵梁宽度分配桥面铺装荷载和防撞护栏荷载 2 D为最外侧支座离主梁中心的横向距离，间距为横向各支座的相对距离； 3 定义边界条件，确定纵向固定支座与横向支座的位置
定义活载
钢束输入
注： 1 输入单根腹板钢束，点击自动生成 可以自动分配给相应的纵梁单元 2 方便快捷生成钢束张拉力荷载 3可以通过输入偏心值来定义添加左 右钢束
纵向弯曲 横向弯曲 刚性扭转 扭转变形
纵梁等效抗扭刚度
横向粱格等效抗弯-抗扭刚度
箱梁扭转变形等效
格室畸变
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
剪切变形
虚拟边构件截面刚度
“虚拟”边构件纵梁为悬臂截面特性的一半：
“虚拟”边构件横梁的截面特性按悬臂板平均厚度计算(每米宽):
梁格法建模“烦”点
1.单元数量成倍增加，由只考虑纵梁扩展为考虑纵梁及横梁单元。 2.截面特性不再简单的通过截面形状确定，需要考虑等效刚度问题 。 3.预应力钢束的数量成倍增加。调束的工作量增大，但是可以纵横 梁钢束同时考虑 4.设计验算的单元也是成倍的增加
1

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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。

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

定义施工阶段. (60)输入移动荷载数据................................................................................................ 错误！未定义书签。

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运行结构分析.................................................. 错误！未定义书签。

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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。

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

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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. (60)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。

图4. 单位体系设定 4-10
定义材料和截面特性
同时定义多种材料
特性时，使用 键可以连续输入。
定义结构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> JTG04（RC） 数据库> C50
名称(Strand1860 ) ; 类型>钢材 ; 规范> JTG04（S） 数据库> Strand1860
40.15 0
0.12
40
钢束8
2t1-3 55.85
0
0.12
0
63.45 0
0.96
0
64.55 0
1.36
40 正弯矩
72.15 0
0.17
40
钢束7 3t1-2 88.4
0
0.17
0
96
0
1.36
0
24 -0.62 1.825
12t1-1
40 正弯矩
40 -0.62 1.825
40 钢束9
24 0.62 1.825
12t1-2
0
40 0.62 1.825
负弯矩
56
钢束10 23t1-2 72
0.62 1.825 0.62 1.825
钢束 类型 R 0 40 正弯矩 40 钢束8 0 0 40 正弯矩 40 钢束7 0 0 40 正弯矩 40 钢束9 0 0 40 正弯矩 40 钢束8 0 负弯矩 钢束10
负弯矩 钢束10
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。

旗开得胜概要 (2)设置操作环境 (6)定义材料和截面 (7)建立结构模型 (11)PSC截面钢筋输入 (13)输入荷载 (19)定义施工阶段 (33)输入移动荷载数据 (39)输入支座沉降 (43)运行结构分析 (45)查看分析结果 (46)PSC设计 (64)11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1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的步骤，本例题采用了比较简单的分析模型——预应力T梁，可能与实际桥梁设计的内容有所不同。

本例题的基本参数如下：桥梁形式：三跨连续梁桥桥梁等级：I级桥梁全长：332＝96m桥梁宽度：15m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1旗开得胜分析与设计步骤预应力混凝土梁桥的分析与设计步骤如下。

1.定义材料和截面特性材料截面定义时间依存性材料(收缩和徐变)时间依存性材料连接2.建立结构模型建立结构模型修改单元依存材料特性3.输入PSC截面钢筋4.输入荷载恒荷载(自重和二期恒载)预应力荷载钢束特性值钢束布置形状钢束预应力荷载温度荷载系统温度节点温度单元温度温度梯度梁截面温度5.定义施工阶段6.输入移动荷载数据1。

X轴变化：一次方程
Y轴变化：一次方程
考虑剪切变形(开)
偏心>中-下部图6. Nhomakorabea端部变截面截面数据
模型/材料和截面特性/截面
数据库/用户> 截面号(2); 名称(跨中等截面)
截面类型>PSC-工形
截面名称:None
对称:(开);变截面拐点: JL1(关) ;
剪切验算:
Z1自动:(开);Z2自动: (开)
抗剪用最小腹板厚度:t1－自动(开); t2－自动(开); t3－自动(开)
抗扭用: 自动(开)
偏心>中-下部
显示截面特性:修改自动计算的刚度(开)
ASY:0.97m2; ASZ:0.06m2;
Ixx:0.8873m4; Iyy:0.62m4; Izz:0.09793386m4
图10. 中部横梁
定义材料时间依存特性并连接
名称 (Shrink and Creep) ; 设计标准>China(JTG D62-2004)
28天材龄抗压强度(5000)
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)
图11.定义材料的徐变和收缩特性
参照图11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。
分析与设计步骤
预应力混凝土梁桥的分析与设计步骤如下。
1.定义材料和截面特性
材料
截面
定义时间依存性材料(收缩和徐变)
时间依存性材料连接
2.建立结构模型
建立结构模型
修改单元依存材料特性
3.输入PSC截面钢筋
4.输入荷载
恒荷载(自重和二期恒载)

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定义施工阶段 (61)输入移动荷载数据.............................................. 错误！未定义书签。

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运行结构分析.................................................. 错误！未定义书签。

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.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。

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。

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输入荷载错误!未定义书签。

定义施工阶段44输入移动荷载数据错误!未定义书签。

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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的步骤，本例题采用了比较简单的分析模型——预应力T梁，可能与实际桥梁设计的内容有所不同。

本例题的基本参数如下：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：15m设计车道：3车道图2. T型梁跨中截面图图3. T梁端部截面图分析与设计步骤预应力混凝土梁桥的分析与设计步骤如下。

1.定义材料和截面特性材料截面定义时间依存性材料(收缩和徐变)时间依存性材料连接2.建立结构模型建立结构模型修改单元依存材料特性3.输入PSC截面钢筋4.输入荷载恒荷载(自重和二期恒载)预应力荷载钢束特性值钢束布置形状钢束预应力荷载温度荷载系统温度节点温度单元温度温度梯度梁截面温度5.定义施工阶段6.输入移动荷载数据选择规范定义车道定义车辆移动荷载工况7.支座沉降定义支座沉降组定义支座沉降荷载工况8.运行结构分析9.查看分析结果10.PSC设计PSC设计参数确定PSC设计参数PSC设计材料PSC设计截面位置运行设计查看设计结果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: %70RH=大气或养护温度:C=T°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。

1.纵梁抗弯刚度【强制移轴（上部结构中性轴）法】一、剪力-柔性梁格理论a.各纵梁中性轴与上部结构中性轴基本重合b.强制移轴，使各纵梁中性轴与上部结构中性轴基本重合，等效纵梁抗弯刚度MIDAS-桥梁梁格2.横向梁格抗弯刚度3.纵梁、横梁抗扭刚度4.虚拟边构件及横向构件刚度此处d’为顶板厚度。

此处d为顶板厚度。

二、单梁、梁格模型多支座反力与实体模型结果比较比较结果：与实体模型结果相比较，可得出在自重荷载作用下，单梁模型计算的多支座反力结果失真，而梁格模型结果较合理。

多支座单梁模型50010001500梁格模型（kN）梁格模型（kN）050010001500实体模型（kN）实体模型（kN）050010001500支座1支座2支座3支座4支座5支座6单梁模型（kN）单梁模型（kN）多支座梁格模型多支座实体模型1.前言采用梁格建模助手生成梁格模型宽梁桥、斜交桥、曲线桥的单梁模型无法正确计算横向支座的反力、荷载的横向分布、斜交桥钝角处的反力以及内力集中效应，利用梁格法模型可以非常方便的解决以上问题。

梁格法建模的关键在于采用合理的梁格划分方式和正确的等效梁格刚度。

用等效梁格代替桥梁上部结构，将分散在板、梁每一区段内的弯曲刚度和抗扭刚度集中于最邻近的等效梁格内，实际结构的纵向刚度集中于纵向梁格构件内，横向刚度集中于横向梁格内。

理想的刚度等效原则是：当原型实际结构和对应的等效梁格承受相同的荷载时，两者的挠曲将是恒等的，并且每一梁格内的弯矩、剪力和扭矩等于该梁格所代表的实际结构部分的内力。

由于实际结构和梁格体系在结构特性上的差异，这种等效只是近似的，但对一般的设计，梁格法的计算精度是足够的。

梁格法作为桥梁空间分析的一种简化方法，虽然较比板壳、实体有限元方法建模简单、求解方便，但是前期的截面特性计算量大，且对于新手来讲容易出错，非常耗时。

midas Civil的梁格法建模助手功能可以帮助用户轻松实现上述功能。

梁格法建模助手，对于单箱多室箱梁桥、斜交桥、曲线梁桥可自动生成梁格模型。