midas施工阶段分析.doc
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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=60.0m
区分
钢束坐标
x（m）
0
12
24
30
36
48
60
钢束1
z（m）
1.5
0.2
2.6
1.8
钢束2
z（m）
2.0
2.8
0.2
1.5
1.5m
0.2m
0.2
0.2m
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：
弹性模量：
张拉力：
fpi=0.7fpu=133kgf/mm2
锚固装置滑动：
磨擦系数：
容许应力
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:
程序计算
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
²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。
Ø28天强度:
fck=400kgf/cm2
Ø相对湿度:
RH=70%
Ø理论厚度:
1.2m（2Ac/u=2x6/10=1.2）
Ø混凝土种类:
普通水泥（N.R）
Ø拆模时间:
3天
Model/Property/TimeDependentMaterial（Creep&Shrinkage）
Name（Creep/Shrinkage）;Code>CEB-FIP
Compressivestrengthofconcreteattheageof28days（4000）
Relativehumidityofambientenvironment（40~99）（70）
²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）;Type>Code
DevelopmentofStrength>Code>CEB-FIP
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）
Model>Elements>ExtrudeElements
SelectAll
ExtrudeType>NodeàLineElement.
ElementType>Beam;Material>1:
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）
²为了利用桥梁内力图功能查看分析结果而将其定义为组。
DefineStructureGroup>Name（All）²
ElementNumber（on）
SelectWindow（Elements:
1to18）
Group>StructureGroup>S_G1（Drag&Drop）
SelectWindow（Elements:
19to30）
Group>StructureGroup>S_G2（Drag&Drop）
SelectAll
Group>StructureGroup>All（Drag&Drop）
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。
C
Group>BoundaryGroup>New…
DefineBoundaryGroup>Name（B-G）;Suffix（1to2）
图11.建立边界组（BoundaryGroup）
新建荷载组
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