MIDAS悬臂梁桥分析与设计_精品文档.pdf

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北京迈达斯技术有限公司北京迈达斯技术有限公司2007年8月2007年8月悬臂梁桥分析与设计悬臂梁桥分析与设计目目录录1.概要.12.设置操作环境.43.定义材料和截面.54.建立结构模型.145.非预应力钢筋输入.296.输入荷载.307.定义施工阶段.428.输入移动荷载数据.489.运行结构分析.5210.查看分析结果.5211.PSC设计.6212.RC设计.70附录：

关于温度荷载和支座沉降的模拟.79MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计11.概要概要本桥为30+50+30三跨混凝土悬臂梁桥，其中中跨为挂孔结构，挂孔梁为普通钢筋混凝土梁，梁长16m。

墩为钢筋混凝土双柱桥墩，墩高15m。

（注：

本例题并非实际工程，仅作为软件功能介绍的参考例题。

）在简化过程中省略了边跨合龙段模拟、成桥温度荷载模拟。

通过本例题重点介绍MIDAS/Civil软件的施工阶段分析功能、普通钢筋的输入方法、钢束预应力荷载的输入方法、移动荷载的输入方法和查看分析结果的方法、PSC设计及RC设计数据的输入方法和查看设计结果的方法等。

图图1.分析模型分析模型桥梁概况及一般截面桥梁概况及一般截面桥梁形式：

三跨混凝土悬臂梁桥梁长度：

L=30+50+30=110.0m，其中中跨为挂孔结构，挂梁长16m，为钢筋混凝土结构施工方法：

悬臂施工T构部分，满堂支架施工边跨现浇段，边跨合龙时，中跨体系转换为简支单悬臂结构，拆除施工支架，然后施工中跨挂梁，挂梁与中跨主梁铰接，施工桥面铺装，并考虑3650天收缩徐变。

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截面形式如下图图2.跨中箱梁截面跨中箱梁截面MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计2图图3.墩顶箱梁截面墩顶箱梁截面梁桥分析与设计的一般步骤梁桥分析与设计的一般步骤1.定义材料和截面2.建立结构模型3.输入非预应力钢筋4.输入荷载.恒荷载.钢束特性和形状.钢束预应力荷载5.定义施工阶段6.输入移动荷载数据.选择移动荷载规范.定义车道.定义车辆.移动荷载工况7.运行结构分析8.查看分析结果9.PSC设计（预应力混凝土梁）10.RC设计（普混梁和柱）PSC设计参数确定RC设计参数的确定运行设计运行RC梁设计/运行RC柱设计查看设计结果表格和图形查看设计结果表格和图形输出PSC设计计算书输出RC设计计算书使用的材料使用的材料?

混凝土混凝土主梁采用JTG04（RC）规范的C50混凝土，桥墩采用JTG04（RC）规范的C40混凝土?

钢材钢材采用JTG04（S）规范，在数据库中选Strand1860MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计3荷载荷载?

恒荷载恒荷载自重，在程序中按自重输入，由程序自动计算?

预应力预应力钢束（15.2mm31）截面面积:

Au=4340mm2孔道直径:

130mm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/mm2预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:

0.25管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:

1.5e-006（1/mm）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%，张拉控制应力1395MPa?

徐变和收缩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/mm2长期荷载作用时混凝土的材龄:

=ot5天混凝土与大气接触时的材龄:

=st3天相对湿度:

%70=RH构件理论厚度:

程序计算适用规范:

中国规范（JTGD62-2004）徐变系数:

程序计算混凝土收缩变形率:

程序计算?

移动荷载移动荷载适用规范：

公路工程技术标准（JTGB01-2003）荷载种类：

公路I级，车道荷载，即CH-CDMIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计42.设置操作环境设置操作环境打开新文件（新项目新项目），以混凝土悬臂梁混凝土悬臂梁为名保存（保存保存）。

将单位体系设置为KN和m。

该单位体系可根据输入数据的种类任意转换。

文件文件/新项目新项目文件文件/保存保存（混凝土悬臂梁混凝土悬臂梁）工具工具/单位体系单位体系?

长度长度m;力力KN图图4.设置单位体系设置单位体系?

单位体系还可以通过点击画面下端状态条的单位选择键（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）来进行转换。

MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计53.定义材料和截面定义材料和截面定义材料定义材料下面定义模型中所使用的混凝土和钢束的材料特性。

模型模型/材料和截面特性材料和截面特性/材料材料类型类型混凝土混凝土;规范规范JTG04（RC）数据库数据库C50名称主梁名称主梁?

类型类型混凝土混凝土;规范规范JTG04（RC）数据库数据库C40名称桥墩名称桥墩?

名称名称（Strand1860）;类型类型钢材钢材;规范规范JTG04（S）数据库数据库Strand1860图图5.定义材料对话框定义材料对话框定义截面定义截面预应力混凝土连续梁通常采用箱梁截面，可以使用截面数据库中的设计截面来定义。

首先定义控制位置的一般截面，然后再使用一般截面定义变截面。

（注：

因为对于主梁要进行PSC设计和RC设计，因此主梁截面必须用设计截面来定义，而墩截面必须用数据库/用户截面来定义。

）?

同时定义多种材料特性时，使用同时定义多种材料特性时，使用键可以连续输入键可以连续输入。

MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计6模型模型/材料和截面特性材料和截面特性/截面截面/添加添加截面类型截面类型设计截面设计截面单箱单室单箱单室截面号截面号

（1）;名称名称（跨中跨中）图图6.定义跨中位置处截面定义跨中位置处截面按照左图输入跨中位置处截面的各控制尺寸，并且打开程序自动定义剪切验算位置和自动搜索腹板厚度功能考虑剪切变形（开）偏心中-上部按照左图输入跨中位置处截面的各控制尺寸，并且打开程序自动定义剪切验算位置和自动搜索腹板厚度功能考虑剪切变形（开）偏心中-上部MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计7图图7.定义支座位置处截面定义支座位置处截面按照左图输入支座位置处截面的各控制尺寸，并且打开程序自动定义剪切验算位置和自动搜索腹板厚度功能考虑剪切变形（开）偏心中-上部按照左图输入支座位置处截面的各控制尺寸，并且打开程序自动定义剪切验算位置和自动搜索腹板厚度功能考虑剪切变形（开）偏心中-上部MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计8根据已定义的等截面定义变截面模型模型/材料和截面特性材料和截面特性/截面截面/添加添加截面类型截面类型变截面变截面单箱单室单箱单室截面号截面号（3）;名称名称（跨中跨中-支座支座）偏心偏心中中-上部上部截面截面I、J端通过导入已经定义的跨中截面和支座截面来定义。

端通过导入已经定义的跨中截面和支座截面来定义。

图图8.变截面“跨中变截面“跨中-支座”定义对话框支座”定义对话框图图9.变截面“支座变截面“支座-跨中”定义对话框跨中”定义对话框在变截面I端导入跨中截面，J端导入支座截面截面偏心选择中-上部注：

变截面梁实际的变化规律以变截面组中定义的规律为准。

MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计9图图10定义桥墩截面定义桥墩截面使用“数据库/用户”中截面定义桥墩截面截面偏心选择中心MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计10挂梁截面与跨中截面形式一样，可由跨中截面复制生成。

在材料和截面列表中选择跨中截面，然后点击截面列表右侧的复制命令，生成新的截面，然后再对新生成的截面修改截面名称即可。

图图11复制生成挂梁截面复制生成挂梁截面注：

对复制生成的截面修改截面名称即可。

MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计11最终全桥截面数据如下图所示图图12.截面列表截面列表定义材料时间依存特性并连接定义材料时间依存特性并连接施工过程需要考虑主梁和桥墩的收缩徐变特性，为了考虑徐变、收缩，下面定义混凝土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。

?

标号强度:

fcu,k=50000KN/m2（主梁），fcu,k=40000KN/m2（桥墩）?

相对湿度:

RH=70%?

理论厚度:

1m（采用程序自动计算）?

拆模时间:

3天模型模型/材料和截面特性材料和截面特性/时间依存性材料时间依存性材料（徐变和收缩徐变和收缩）名称名称（主梁收缩徐变主梁收缩徐变）;设计标准设计标准China（JTGD62-2004）标号强度标号强度（50000）环境年平均相对湿度环境年平均相对湿度（4099）（70）构件的理论厚度构件的理论厚度

（1）?

水泥种类系数水泥种类系数（Bsc）:

5开始收缩时的混凝土材龄开始收缩时的混凝土材龄（3）名称名称（桥墩收缩徐变桥墩收缩徐变）;设计标准设计标准China（JTGD62-2004）标号抗压强度标号抗压强度（40000）环境年平均相对湿度环境年平均相对湿度（4099）（70）构件的理论厚度构件的理论厚度

（1）?

水泥种类系数水泥种类系数（Bsc）:

5开始收缩时的混凝土材龄开始收缩时的混凝土材龄（3）?

截面形状比较复杂时，可使用截面形状比较复杂时，可使用模型材料和截面特性值修改单元材料时间依存特性模型材料和截面特性值修改单元材料时间依存特性的功能来输入h值的功能来输入h值。

MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计12图图13.定义主梁的徐变和收缩特性定义主梁的徐变和收缩特性图图14.定义桥墩的徐变和收缩特性定义桥墩的徐变和收缩特性MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计13参照图15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。

模型模型/材料和截面特性材料和截面特性/时间依存材料连接时间依存材料连接时间依存材料类型时间依存材料类型徐变和收缩徐变和收缩主梁徐变和收缩主梁徐变和收缩选择指定的材料选择指定的材料材料材料1:

主梁主梁选择的材料选择的材料时间依存材料类型时间依存材料类型徐变和收缩徐变和收缩桥墩徐变和收缩桥墩徐变和收缩选择指定的材料选择指定的材料材料材料2:

桥墩桥墩选择的材料选择的材料图图15.连接时间依存材料特性连接时间依存材料特性MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计144.建立结构模型建立结构模型利用建立节点建立节点和扩展单元扩展单元的功能来建立单元。

模型模型节点节点建立节点建立节点坐标坐标（0,0,0）模型模型单元单元扩展单元扩展单元全选全选扩展类型扩展类型节点节点?

线单元?

线单元单元类型单元类型梁单元梁单元;材料材料1:

主梁主梁;截面截面1:

跨中跨中生成形式生成形式复制和移动复制和移动复制和移动复制和移动等间距等间距dx,dy,dz（1,0,0）复制次数复制次数（110）图图16.建立几何模型建立几何模型根据桥梁所处位置给各桥梁段赋予实际的截面信息。

参照前面的图1可以看到，本桥在边跨的端部为等截面，中跨的挂梁部分为等截面，其他主梁为变截面，各截面对应的单元编号如下表所示截面名称单元编号跨中1to13，98to110支座30318081跨中-支座14to2964to79支座-跨中32to4782to97跨中挂梁48to63MIDAS/Civil技术资料悬臂梁桥分析与设计15以修改截面由低变高梁段，即“跨中-支座”梁段截面信息为例，首先通过窗口选择单元1429以及单元6479，或者直接在单元选择框内输入单元编号“14to2964to79”回车，则模型窗口中显示“14to2964to79”单元被选中，然后在树形菜单