midas施工阶段分析Word文档格式.doc
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0.2m
0.2
3m
2m
图2.立面图和剖面图
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
使用的材料及其容许应力
q混凝土
设计强度:
初期抗压强度:
弹性模量:
Ec=3,000Wc1.5√fck+70,000=3.07×
105kgf/cm2
容许应力:
容许应力
预应力作用后(瞬间)
预应力损失发生后(最终)
抗拉
抗压
q预应力钢束(KSD7002SWPC7B-Φ15.2mm(0.6˝strand)
屈服强度:
→
抗拉强度:
截面面积:
张拉力:
fpi=0.7fpu=133kgf/mm2
锚固装置滑动:
磨擦系数:
张拉时的最大应力
锚固瞬间()
应力损失后使用状态
荷载
q恒荷载
自重
在程序中按自重输入
q预应力
钢束(φ15.2mm×
31(φ0.6˝-31))
截面面积:
Au=1.387×
31=42.997cm2
孔道直径:
133mm
张拉力:
抗拉强度的70%
fpj=0.7fpu=13,300kgf/cm2
Pi=Au×
fpj=405.8tonf
张拉后的瞬间损失(程序自动计算)
摩擦损失:
锚固装置滑动引起的损失:
弹性收缩引起的损失:
损失量
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
q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:
5天
混凝土与大气接触时的材龄:
3天
相对湿度:
大气或养护温度:
适用规范:
CEB-FIP
徐变系数:
程序计算
混凝土收缩变形率:
q活荷载
适用规范:
城市桥梁设计荷载规范
荷载种类:
C-AL
C-AD(20)
设置操作环境
打开新文件(新项目),以‘PSCbeam’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。
File/NewProject
File/Save(PSCbeam)
²
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。
Tools/UnitSystem²
Length>
m;
Force>
tonf¿
图3.设置单位体系
定义材料和截面
下面定义PSCbeam所使用的混凝土和钢束的材料特性。
Model/Properties/Material
同时定义多种材料特性时,使用键可以连续输入。
Type>
Concrete;
Standard>
KS-civil(RC)
DB>
C400¿
²
Name(Tendon);
Type>
UserDefined;
Standard>
None
AnalysisData
ModulusofElasticity(2.1e7)¿
图4.定义材料对话框
定义截面
PSCbeam的截面使用比较简单的矩形截面来定义。
Model/Properties/Section
DB/User>
SectionID
(1);
Name(Beam)
SectionType>
SolidRectangle>
User
H(3);
B
(2)
Offset>
Center-Bottom¿
图5.定义截面的对话框
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。
Ø
28天强度:
fck=400kgf/cm2
相对湿度:
RH=70%
理论厚度:
1.2m(2Ac/u=2x6/10=1.2)
混凝土种类:
普通水泥(N.R)
拆模时间:
3天
Model/Property/TimeDependentMaterial(Creep&
Shrinkage)
Name(Creep/Shrinkage);
Code>
CEB-FIP
Compressivestrengthofconcreteattheageof28days(4000)
Relativehumidityofambientenvironment(40~99)(70)
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。
Notationalsizeofmember(1.2)²
Typeofcement>
Normalorrapidhardeningcements(N,R)
Ageofconcreteatthebeginningofshrinkage(3)¿
图6.定义材料的徐变和收缩特性
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。
Model/Property/TimeDependentMaterial(Comp.Strength)
Name(Comp.Strength);
Code
DevelopmentofStrength>
Code>
ConcreteCompressiveStrengthat28Days(S28)(4000)
CementType(a)(N,R:
0.25)¿
图7.定义随时间变化的混凝土强度发展函数
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。
Model/Property/TimeDependentMaterialLink
TimeDependentMaterialType>
Creep/Shrinkage>
Creep/Shrinkage
Comp.Strength>
Comp.Strength
SelectMaterialforAssign>
Materials>
1:
C400SelectedMaterials
图8.连接时间依存材料特性
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。
PointGrid(off);
PointGridSnap(off);
LineGridSnap(off)
FrontView;
AutoFitting
Model>
Nodes>
CreateNodes
Coordinates(0,0,0)
Elements>
ExtrudeElements
SelectAll
ExtrudeType>
Nodeà
LineElement.
ElementType>
Beam;
Material>
C400;
Section>
1:
Beam
GeneralType>
Translate
Translation>
EqualDistance>
dx,dy,dz>
(2,0,0)
NumberofTimes>
(30)¿
图9.建立几何模型
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(constructionstage)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。
C
Group>
StructureGroup>
New…
DefineStructureGroup>
Name(S-G);
Suffix(1to2)
为了利用桥梁内力图功能查看分析结果而将其定义为组。
Name(All)²
ElementNumber(on)
SelectWindow(Elements:
1to18)
Group>
StructureGroup>
S_G1(Drag&
Drop)
19to30)
S_G2(Drag&
All(Drag&
Drag&
Drop
S-G2
S-G1
图10.定义结构组(StructureGroup)
新建边界组
边界组名称的建立方法如下。
BoundaryGroup>
DefineBoundaryGroup>
Name(B-G);
图11.建立边界组(BoundaryGroup)
新建荷载组
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