MidasPSC变截面箱梁施工阶段及PSC设计例题new教学文案.docx

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MidasPSC变截面箱梁施工阶段及PSC设计例题new教学文案

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

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JTGD62规范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JTGD62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。

图5混凝土收缩徐变函数定义

主梁截面为变截面箱梁，共有两个控制截面，一个是跨中截面，一是支座位置处截面。

以跨中截面和支座处截面定义变截面。

截面列表如图6所示。

其中跨中截面和支座截面在前面的结构描述中都有图示。

“跨中-支座”以及“支座-跨中”的变截面定义通过分别导入跨中截面和支座截面来定义就可以了。

如图6所示。

图6-1截面列表

图6-2跨中-支座段变截面

图6-3支座-跨中段变截面

2、建立上部梁单元并赋予单元截面属性

建立桥梁模型时，如果要同时进行施工阶段分析，要针对施工的特点建立有限元模型，例题中所示结构按照悬臂法施工，悬臂施工段为每段3m，因此在建立模型时考虑按1.5m或3m长度单元建立模型，本例题中主梁是直梁结构，因此建模方式可选性很广，可以通过扩展单元的方式建立、或者从AutoCAD导入已划分节段的主梁中心线、或者通过逐个建立单元的方式，这里采用扩展单元的方式建立一半主梁，然后通过镜像单元生成另一半主梁。

首先在（0,0,0）位置上建立主梁端部节点，然后通过对该节点进行扩展生成左半部主梁结构。

如下图所示——

扩展单元时输入的间距：

6@3,2,8@3,2,1,3@2,1,2,8@3,1

图7扩展生成左半边主梁

然后对生成的左半边主梁进行镜像生成另一半主梁，如下图所示，

通过选择反转单元坐标系保证镜像生成的单元和源单元的单元坐标轴保持一致。

图8镜像生成另一半主梁

生成全桥单元后，因为由镜像生成的梁单元的编号顺序也是镜向的，因此要对所有梁单元进行重新编号，以便于后续的单元选择（保证单元编号有规律的连续性对单元的选择操作很有帮助）。

上述步骤生成全桥单元时使用的是跨中截面，因此对生成的全桥单元应根据其实际对应的截面信息修改单元的截面信息，可以通过修改单元参数修改单元信息，也可以通过MIDAS特有的拖放功能赋予单元截面信息，这里以拖放的方式赋予每段单元实际的截面信息。

首先选择支座附近单元，修改其截面类型为“支座”截面，打开单元编号显示，选择单元“18to20，43to45”，如下图——

通过拖放功能对选择的单元修改其截面信息

拖放：

将鼠标放置在树形菜单“支座截面”处，按住不放将鼠标拖到模型窗口中

图9拖放功能修改支座附近单元的截面信息

同样的方法，选择单元“9to17，34to42”，将截面“3：

跨中-支座”拖放至模型窗口，得到如下图所示的模型——

图10修改截面高度由低变高段（跨中-支座）

同样的方法，选择单元“21to29，46to54”，将截面“4：

支座-跨中”拖放至模型窗口，得到如下图所示的模型——

图11修改截面高度由低变高段（支座-跨中）

赋予变高梁段变截面信息后，发现桥梁模型显示都是锯齿状，此时需要将同类的变截面定义为一个变截面组，保证单元截面变化的连续性。

在树形菜单双击“跨中-支座”，在变截面组信息中定义名称为“跨中-支座”，z轴变化选择2项式变化，对称轴为单元组的i端；

图12-1变截面组“跨中-支座”定义图示

在树形菜单双击“支座-跨中”，在变截面组信息中定义名称为“支座-跨中”，z轴变化选择2项式变化，对称轴为单元组的j端；

3、定义结构组并赋予结构组单元信息

结构组名称及结构组单元信息如下表所示——

结构组名称

结构组所含单元

结构组名称

结构组所含单元

左支座处梁段

17to21

桥梁段2-3

3949

右支座处梁段

42to46

桥梁段2-4

3850

桥梁段1-1

1622

桥梁段2-5

3751

桥梁段1-2

1523

桥梁段2-6

3652

桥梁段1-3

1424

桥梁段2-7

3553

桥梁段1-4

1325

桥梁段2-8

3454

桥梁段1-5

1226

桥梁段2-9

3355

桥梁段1-6

1127

左边跨合龙段

7

桥梁段1-7

1028

跨中合龙段

3132

桥梁段1-8

929

4、宏观营销环境分析右边跨合龙段

我们长期呆在校园里，对社会缺乏了解，在与生意合作伙伴应酬方面往往会遇上困难，更不用说商业上所需经历的一系列繁琐手续。

他们我们可能会在工商局、税务局等部门的手续中迷失方向。

对具体的市场开拓缺乏经验与相关的知识，缺乏从职业角度整合资源、实行管理的能力；56

2003年，上海市人均GDP按户籍人口计算就达到46700元，是1995年的2.5倍；居民家庭人均月可支配收入为14867元，是1995年的2.1倍。

收入不断增加的同时，居民的消费支出也在增加。

2003年上海居民人均消费支出为11040元，其中服务性消费支出为3369元，是1995年的3.6倍。

桥梁段1-9

10、如果学校开设一家DIY手工艺制品店，你希望＿＿＿＿＿830

成功秘诀：

好市口＋个性经营左侧满堂支架区段

1to6

桥梁段2-1

4147

右侧满堂支架区段

57to62

Ｂｅａｄｗｒｋｓ公司还组织各国的“芝自制饰品店”定期进行作品交流，体现东方女性聪慧的作品曾在其他国家大受欢迎；同样，自各国作品也曾无数次启发过中国姑娘们的灵感，这里更是创作的源泉。

桥梁段2-2

4048

所有合龙段

7313256

功能性手工艺品。

不同的玉石具有不同的功效，比如石榴石可以促进血液循环，改善风湿和关节炎；白水晶则可以增强记忆力；茶晶能够帮助镇定情绪，缓解失眠、头昏等症状。

顾客可以根据自己的需要和喜好自行搭配，每一件都独一无二、与众不同。

“碧芝”隶属于加拿大的ｂｅａｄｗｏｒｋｓ公司。

这家公司原先从事首饰加工业，自助首饰的风行也自西方，随着人工饰品的欣欣向荣，自制饰品越来越受到了人们的认同。

１９９６年'碧芝自制饰品店'在迪美购物中心开张，这里地理位置十分优越，交通四八达，由于是市中心，汇集了来自各地的游客和时尚人群，不用担心客流量问题。

迪美有３００多家商铺，不包括柜台，现在这个商铺的位置还是比较合适的，位于中心地带，左边出口的自动扶梯直接通向地面，从正对着的旋转式楼拾阶而上就是人民广场中央，周边４、５条地下通道都交汇于此，从自家店铺门口经过的９０％的顾客会因为好奇而进看一下。

桥梁主梁

1to62

二、资料网址：

*注：

“左支座处梁段”、“右支座处梁段”、“左侧满堂支架区段”、“右侧满堂支架区段”还应包括在步骤4中建立的支座节点。

附件

（一）：

建立好模型后，就可以对执行程序自动修改构件理论厚度的功能了。

如图选择所有梁单元，在“模型〉材料和截面特性〉修改时间依存材料特性”中选择修改构件理论厚度——

点击得到构件理论厚度表格

图13修改构件理论厚度

4、定义边界组并定义边界条件

边界采用一般支承来模拟，因为截面选择的是顶对齐，因此需要在梁底支座支承的位置处建立支座节点，然后将支座节点和主梁节点通过弹性连接〉刚性连接起来。

选择中部节点19、20、44、45，选择节点〉复制移动，对选择的两个节点向下复制5.9m，生成新节点64~67；选择边跨端部节点1和63，选择节点〉复制移动，对选择的两个节点向下复制3.05m，生成新节点68、69。

（新生成的支座节点要按照步骤3的注释中说明的将节点放置在对应的结构组中。

）

定义边界组和边界信息如下表所示。

边界组名称

支座约束

支座与主梁约束

一般支承

适用支座节点

弹性连接

适用节点

支承

111111

64to67

刚性

19-64，20-65，44-66，45-67

左边跨

011100

68

刚性

1-68

右边跨

011100

69

刚性

63-69

得到结构的边界条件如下图所示——

*注：

约束、荷载及其他模型中内容可以在“视图〉显示”中定义显示，如上述边界条件的显示，在显示菜单中选择要显示内容进行显示即可——

5、定义荷载工况和荷载组

荷载工况和荷载组定义如下表所示——

编号

荷载工况名称

荷载类型

荷载组

说明

1

自重

施工阶段荷载（CS）

自重

结构自重

2

预应力

施工阶段荷载（CS）

钢束1-0to钢束1-9

钢束2-0to钢束2-9

合拢段钢束1to3

不同施工阶段对于预应力钢束的预应力

3

挂篮重

施工阶段荷载（CS）

挂篮1to9

模架移动装置换算荷载

4

合拢段挂篮重

施工阶段荷载（CS）

合拢段挂篮1,2-1,2-2,3

模架移动装置换算荷载

6、定义施工阶段

本模型采用悬臂浇注施工方法，从施工零号块开始，对称浇注两端悬臂段，直至全桥合龙，共分12个施工阶段。

施工阶段信息如下表所示——

施工阶段名称

结构组

边界组

荷载组

激活

钝化

激活

钝化

激活

钝化

1-零号块施工

左、右支座处梁段

——

支承

——

自重，挂篮1，钢束1-0，钢束2-0

——

2-悬浇1

桥梁段1-1，桥梁段2-1

——

——

——

挂篮2，钢束1-1，钢束2-1

挂篮1

3-悬浇2

桥梁段1-2，桥梁段2-2

——

——

——

挂篮3，钢束1-2，钢束2-2

挂篮2

4-悬浇3

桥梁段1-3，桥梁段2-3

——

——

——

挂篮4，钢束1-3，钢束2-3

挂篮3

5-悬浇4

桥梁段1-4，桥梁段2-4

——

——

——

挂篮5，钢束1-4，钢束2-4

挂篮4

6-悬浇5

桥梁段1-5，桥梁段2-5

——

——

——

挂篮6，钢束1-5，钢束2-5

挂篮5

7-悬浇6

桥梁段1-6，桥梁段2-6

——

——

——

挂篮7，钢束1-6，钢束2-6

挂篮6

8-悬浇7

桥梁段1-7，桥梁段2-7

——

——

——

挂篮8，钢束1-7，钢束2-7

挂篮7

9-悬浇8