MIDAS的PSC設(shè)計驗算說明

1、MIDAS/Civil技術(shù)資料PSC設(shè)計驗算說明北京邁達斯技術(shù)有限公司2007年5月北京邁達斯技術(shù)有限公司 MIDAS/Civil PSC設(shè)計驗算功能說明一.程序給出的驗算結(jié)果1二. 程序驗算結(jié)果說明及與規(guī)范中相應(yīng)條文的對應(yīng)關(guān)系21、施工階段正截面法向應(yīng)力驗算：（對應(yīng)規(guī)范7.2.7，7.2.8）22、受拉區(qū)鋼筋拉應(yīng)力驗算：（對應(yīng)規(guī)范6.1.36.1.4，7.1.37.1.5）23、使用階段正截面抗裂驗算：（對應(yīng)規(guī)范6.3.1（第1條）和規(guī)范6.3.2）34、使用階段斜截面抗裂驗算：（對應(yīng)規(guī)范6.3.1（第2條）和規(guī)范6.3.3）35、使用階段正截面壓應(yīng)力驗算：（對應(yīng)規(guī)范6.1.5，6.1.6，

2、7.1.37.1.5）46、使用階段斜截面主壓應(yīng)力驗算：（對應(yīng)規(guī)范7.1.37.1.6）47、使用階段裂縫寬度驗算：（對應(yīng)規(guī)范6.4.26.4.4）48、普通鋼筋估算：（對應(yīng)規(guī)范5.2.25.2.5）59、預應(yīng)力鋼筋量估算：510、使用階段正截面抗彎驗算：（應(yīng)規(guī)范5.2.25.2.5）611、使用階段斜截面抗剪驗算：（對應(yīng)規(guī)范5.2.65.2.11）612、使用階段抗扭驗算：（對應(yīng)規(guī)范5.5.15.5.6）7三、PSC設(shè)計驗算時錯誤信息說明7四、PSC設(shè)計其它相關(guān)說明8MIDAS/Civil PSC設(shè)計驗算功能說明一.程序給出的驗算結(jié)果程序一共給出了12項驗算結(jié)果，如下所列。根據(jù)“PSC設(shè)計參

3、數(shù)”中“截面設(shè)計內(nèi)力”和“構(gòu)件類型”選定的內(nèi)容的不同，給出的具體驗算結(jié)果是不同的，詳見表1。1) 施工階段正截面法向應(yīng)力驗算2) 受拉區(qū)鋼筋的拉應(yīng)力驗算3) 使用階段正截面抗裂驗算*4) 使用階段斜截面抗裂驗算*5) 使用階段正截面壓應(yīng)力驗算*6) 使用階段斜截面主壓應(yīng)力驗算*7) 使用階段裂縫寬度驗算8) 普通鋼筋量估算*9) 預應(yīng)力鋼筋量估算*10) 使用階段正截面抗彎驗算11) 使用階段斜截面抗剪驗算12) 使用階段抗扭驗算不同的“PSC設(shè)計參數(shù)”對應(yīng)的驗算結(jié)果表1項目二維二維+扭矩三維全預應(yīng)力不提供第7)、8)、12)項驗算不提供第7)、8)項驗算不提供第7) 、8)項驗算部分預應(yīng)力A

4、類不提供第7)、12)項驗算不提供第7)項驗算不提供第7)項驗算部分預應(yīng)力B類不提供第3)、12)項驗算不提供第3)項驗算不提供第3)項驗算* 以上不提供驗算的項目均為規(guī)范中不要求驗算的內(nèi)容二. 程序驗算結(jié)果說明及與規(guī)范中相應(yīng)條文的對應(yīng)關(guān)系1、施工階段正截面法向應(yīng)力驗算：（對應(yīng)規(guī)范7.2.7，7.2.8）- 進行施工階段正截面法向應(yīng)力驗算時，由預加力和荷載產(chǎn)生的法向應(yīng)力可分別按照規(guī)范第6.1.5條和第7.1.3條進行計算。此時，預應(yīng)力鋼筋應(yīng)扣除相應(yīng)階段的預應(yīng)力損失，荷載采用施工荷載，截面性質(zhì)按本規(guī)范第6.1.4條的規(guī)定采用。對計算結(jié)果的疊加要滿足規(guī)范第7.2.8條的規(guī)定。- 最大、最小分別代表

5、施工階段在相應(yīng)截面產(chǎn)生的正截面混凝土法向壓應(yīng)力和正截面混凝土法向拉應(yīng)力。- 設(shè)計結(jié)果表格中最大/最小分別表示的是混凝土最大壓應(yīng)力/混凝土最大拉應(yīng)力，同時相應(yīng)的Sig_ALW指的是施工階段混凝土容許壓應(yīng)力/容許拉應(yīng)力。- 設(shè)計結(jié)果表格中應(yīng)力壓為正，拉為負。- 階段表示的是該最大最小值所屬施工階段名稱。- 抗壓容許應(yīng)力取用0.7ftk，在計算抗壓容許應(yīng)力時取用的施工階段混凝土的抗壓強度標準值按fck=0.8fck計。按照規(guī)范要求施工階段混凝土的抗壓強度標準值應(yīng)該取施工時實測的立方體抗壓強度換算抗壓強度標準值，如實測fck0.8fck用戶可以把表格里面的驗算結(jié)果拷貝到excel表格中，手動調(diào)整容許應(yīng)

6、力值。- 抗拉容許應(yīng)力取用1.15ftk，施工階段混凝土的抗壓強度標準值按ftk=0.8ftk計，如實測ftk0.8ftk用戶可以把表格里面的驗算結(jié)果拷貝到excel表格中，手動調(diào)整容許應(yīng)力值。2、受拉區(qū)鋼筋拉應(yīng)力驗算：（對應(yīng)規(guī)范6.1.36.1.4，7.1.37.1.5）- 錨固階段和正常使用階段預應(yīng)力鋼筋應(yīng)力計算，結(jié)果要滿足規(guī)范第6.1.3條和第7.1.5（第2條）的規(guī)定。其中為按照規(guī)范第7.1.3條和第7.1.4條計算預應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件由使用階段作用標準值產(chǎn)生的預應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力增量。- 設(shè)計結(jié)果表格中Sig_DL指的是施工階段扣除短期預應(yīng)力損失后的預應(yīng)力鋼筋錨固端的有效預應(yīng)力；Sig_

7、LL指的是扣除全部預應(yīng)力損失并考慮使用階段作用標準值引起的鋼束應(yīng)力變化后的預應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力；對于B類構(gòu)件要考慮開裂截面的影響；Sig_ADL指的是施工階段預應(yīng)力鋼筋錨固端張拉控制應(yīng)力容許值；Sig_ALL指的是使用階段預應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力容許值，按規(guī)范7.1.5（第2條）取用。- 設(shè)計結(jié)果表格中應(yīng)力拉為正，壓為負。3、使用階段正截面抗裂驗算：（對應(yīng)規(guī)范6.3.1（第1條）和規(guī)范6.3.2）- 按照規(guī)范中公式（6.3.2-1）和（6.3.2-2）計算邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力，由于可能受到負彎矩的作用因此截面上邊緣也可能產(chǎn)生拉應(yīng)力，因此計算時公式中的荷載組合或和 要根據(jù)計算截面位置取相應(yīng)的內(nèi)力組合值和

8、截面特性值。- 計算結(jié)果的判定標準對于全預應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件要滿足規(guī)范中公式（6.3.1-1）和公式（6.3.1-2）的要求；對于A類預應(yīng)力混凝土構(gòu)件要滿足規(guī)范中公式（6.3.1-3）和公式（6.3.1-4）的要求。- 需要注意的是對于A類構(gòu)件由荷載長期組合計算截面邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力時，組合的活荷載中僅考慮汽車、人群等直接作用于構(gòu)件的荷載，不考慮間接施加于橋上的其他作用效應(yīng)（溫度、沉降等其他活載）。 - 設(shè)計結(jié)果表格中應(yīng)力壓為正，拉為負。- 表格中“組合名稱”項表示正截面抗裂驗算時采用的荷載組合。- 表格中“類型”項表示所屬荷載組合中(包含移動荷載)顯示的內(nèi)力項最大時，會產(chǎn)生所需的最大最小

9、值。(當有移動荷載、支座沉降組分析時，程序計算了所有荷載工況的6項內(nèi)力及每項內(nèi)力的最大最小兩項，即對每一種荷載工況計算6*2=12次，表格中的結(jié)果采用的是同時發(fā)生的內(nèi)力計算的。)4、使用階段斜截面抗裂驗算：（對應(yīng)規(guī)范6.3.1（第2條）和規(guī)范6.3.3）- 按照公式（6.3.3-1）（6.3.3-4）計算混凝土主拉應(yīng)力，并要滿足規(guī)范6.3.1（第2條）的規(guī)定。計算混凝土主拉應(yīng)力時要注意規(guī)范6.3.3下的關(guān)于公式（6.3.3-1）（6.3.3-4）的注釋。- Sig_P1 Sig_P10指的是位置110的主拉應(yīng)力值。Sig_MAX指的是所有輸出主拉應(yīng)力位置處主拉應(yīng)力最大值。設(shè)計結(jié)果表格中應(yīng)力壓為

10、正，拉為負；其他關(guān)于設(shè)計表格的說明同第3）項。5、使用階段正截面壓應(yīng)力驗算：（對應(yīng)規(guī)范6.1.5，6.1.6，7.1.37.1.5）- 對由預加力產(chǎn)生的正截面混凝土壓應(yīng)力和拉應(yīng)力應(yīng)按規(guī)范6.1.5條和6.1.6條規(guī)定計算，對由作用（或荷載）標準值產(chǎn)生的混凝土壓應(yīng)力按規(guī)范7.1.3第1條和規(guī)范7.1.4第1條計算。并且計算結(jié)果要滿足規(guī)范7.1.5第1條的規(guī)定。- 設(shè)計結(jié)果表格中應(yīng)力壓為正，拉為負；- Sig_MAX指的是計算截面各位置中最大壓應(yīng)力值。- 其他關(guān)于設(shè)計表格的說明同第3）項。6、使用階段斜截面主壓應(yīng)力驗算：（對應(yīng)規(guī)范7.1.37.1.6）- 按照公式（6.3.3-1）（6.3.3-4

11、）計算由作用（或荷載）短期效應(yīng)組合和預加力產(chǎn)生的混凝土主壓應(yīng)力值，但公式（6.3.3-2）和公式（6.3.3-4）中的和應(yīng)分別以、代替。對混凝土主壓應(yīng)力結(jié)果要滿足規(guī)范中公式（7.1.6-1）的規(guī)定。計算混凝土主壓應(yīng)力時要注意規(guī)范6.3.3下的關(guān)于公式（6.3.3-1）（6.3.3-4）的注釋。- 其他關(guān)于設(shè)計表格的說明同第3）項。7、使用階段裂縫寬度驗算：（對應(yīng)規(guī)范6.4.26.4.4）- 當應(yīng)用公式（6.4.3-1）進行裂縫寬度計算時，通常不需要定義裂縫寬度系數(shù)，只有在下述兩種情況下需要人為指定裂縫寬度系數(shù)，一種情況是鋼筋采用光面鋼筋時，C1值應(yīng)取1.4；當受力構(gòu)件為板式受彎構(gòu)件時，需定義裂

12、縫寬度系數(shù)C3=1.15。- 另對于公式（6.4.3-1）中的鋼筋直徑d，當縱向受拉鋼筋采用不同直徑的鋼筋時，d值應(yīng)為所有縱向受拉鋼筋的換算直徑。具體換算方法參照規(guī)范6.4.3對d值的說明。- 設(shè)計結(jié)果表格中最大、最小指的是不同荷載組合產(chǎn)生的截面彎距的最大、最小值。根據(jù)彎矩的符號決定裂縫寬度的驗算位置，在此需注意的是梁上部受拉時也會發(fā)生裂縫，程序?qū)Υ颂峁炈?最大即頂部)。- 當截面的上下緣混凝土應(yīng)力均為壓應(yīng)力時，該截面處不會出現(xiàn)裂縫寬度，裂縫寬度結(jié)果為0，在PSC設(shè)計結(jié)果表格中不予輸出計算結(jié)果，以“”表示- 其他關(guān)于設(shè)計表格的說明同第3）項。8、普通鋼筋估算：（對應(yīng)規(guī)范5.2.25.2.5

13、）- 首先按照規(guī)范中公式（5.2.2-1）和公式（5.2.3-2）在不考慮預應(yīng)力鋼筋作用的情況下估算截面的受壓區(qū)高度，然后按照規(guī)范中公式（5.2.2-2）、公式（5.2.3-1）、公式（5.2.3-3）結(jié)合已知的預應(yīng)力鋼筋用量估算普通鋼筋的用量。注意，當對梁底和梁頂分別進行鋼筋估算時，應(yīng)采用的相應(yīng)位置的荷載組合及。表格中的為承載能力極限荷載組合（不考慮鋼束作用）的最大值。- 設(shè)計結(jié)果表格中底、頂指的是分別針對梁截面的底部和頂部的普通鋼筋估算值。當頂部彎矩Mj>0，即在梁頂部沒有出現(xiàn)負彎矩的時候可以不配置普通鋼筋，則頂部鋼筋估算值為0。- 表格中Ag_REQ表示計算需要配置的普通鋼筋面積，

14、Ag_USE表示實際配置的普通鋼筋數(shù)量。9、預應(yīng)力鋼筋量估算：- 新規(guī)范中沒有對預應(yīng)力鋼筋用量估算的說明，671中對預應(yīng)力鋼筋量的估算是參照徐光輝、胡明義主編的公路橋涵設(shè)計手冊梁橋（2000年，人民交通出版社）中的表2-5-3中的估算公式進行計算的。表中為按照規(guī)范JTG D60-2004中承載能力荷載組合（不包括預應(yīng)力鋼束作用）的最大值。為正常使用階段荷載組合（不包括預應(yīng)力鋼束作用）最大值。- 設(shè)計結(jié)果表格中底、頂指的是分別針對梁截面底部和頂部的預應(yīng)力鋼筋的估算結(jié)果。當梁頂部不出現(xiàn)負彎矩的時候梁頂部可以不配置預應(yīng)力筋，這時梁頂部預應(yīng)力筋的估算值為0。10、使用階段正截面抗彎驗算：（應(yīng)規(guī)范5.2

15、.25.2.5）- 對截面受拉區(qū)內(nèi)配置不同種類鋼筋的受彎構(gòu)件，其正截面相對界限受壓區(qū)高度的取值應(yīng)選用相應(yīng)于各種鋼筋的較小者。- 設(shè)計結(jié)果表格中最大、最小指的是不同荷載組合產(chǎn)生的截面彎矩的最大、最小值。- 其他關(guān)于設(shè)計表格的說明同第3）項。11、使用階段斜截面抗剪驗算：（對應(yīng)規(guī)范5.2.65.2.11）- 首先應(yīng)按公式（5.2.9）對截面進行最小尺寸驗算，如果滿足要求，則表示截面合格，在PSC設(shè)計結(jié)果斜截面抗剪驗算表格截面驗算一欄中將顯示OK；否則顯示NG，表示需要對截面進行修改，直到滿足公式（5.2.9）的要求。- 對矩形、T形和I形截面的受彎構(gòu)件，當符合規(guī)范中公式（5.2.10）時，可不進行

16、斜截面抗剪承載力的驗算，僅需按構(gòu)造要求配置鋼筋。并在PSC設(shè)計結(jié)果斜截面抗剪驗算表格驗算一欄中顯示跳過，否則顯示驗算，即表示必須按規(guī)范進行計算來配置抗剪鋼筋。- 按照規(guī)范中公式（5.2.7-2）計算斜截面內(nèi)混凝土和箍筋共同的抗剪承載力設(shè)計值時對的取值當構(gòu)件為B類預應(yīng)力混凝土構(gòu)件時，。- 設(shè)計結(jié)果表格中最大、最小指的是不同荷載組合產(chǎn)生的截面剪力的最大、最小值。不同荷載組合下剪力的方向可能會發(fā)生變化，且彎矩變號會引起梁計算高度h0發(fā)生變化(因為梁頂和梁底的鋼筋中心距截面外端距離可能不一樣)，所以有必要驗算剪力最大和最小兩種情況。- 其他關(guān)于設(shè)計表格的說明同第3）項。12、使用階段抗扭驗算：（對應(yīng)規(guī)

17、范5.5.15.5.6）- 對于純扭構(gòu)件其抗扭承載力按規(guī)范中公式（5.5.1-1）和公式（5.5.1-2）計算。需要注意的是對于公式（5.5.1-2）的計算結(jié)果對于鋼筋混凝土構(gòu)件當時，應(yīng)取，當，取。- 對于剪扭構(gòu)件其抗剪扭承載力按公式（5.5.4-1）、公式（5.5.4-2）和公式（5.5.4-3）計算，當截面為箱形截面時，應(yīng)以代替。- 驗算剪扭構(gòu)件抗剪扭承載力時首先要驗算截面，其截面應(yīng)符合公式（5.5.3-1）的要求。對于截面驗算合格的構(gòu)件在PSC設(shè)計抗扭驗算結(jié)果表格中截面一欄將顯示OK，表示截面合格，否則顯示NG，應(yīng)加大截面直到截面驗算合格。- 其次要驗算剪扭構(gòu)件是否滿足公式（5.5.3-

18、2）的條件，如果滿足則在PSC設(shè)計抗扭驗算結(jié)果表格中顯示跳過，否則顯示驗算。“跳過”意思就是對此剪扭構(gòu)件可不進行構(gòu)件的抗扭承載力計算，僅需按規(guī)范規(guī)定配置構(gòu)造鋼筋?！膀炈恪币馑季褪菍Υ思襞?gòu)件按規(guī)范進行計算，配置抗剪扭鋼筋。- 設(shè)計結(jié)果表格中最大最小項指的是扭矩最大、剪力最大、剪力最小時截面的抗扭驗算結(jié)果。- 其他關(guān)于設(shè)計表格的說明同第3）項。三、PSC設(shè)計驗算時錯誤信息說明1) 進行設(shè)計的單元的截面必須是設(shè)計截面數(shù)據(jù)庫里的截面或者PSC變截面。否則會提示以下錯誤信息“PSC設(shè)計用數(shù)據(jù)不存在”。2) 進行PSC設(shè)計時混凝土材料必須選擇規(guī)范JTG D622004中的混凝土材料。否則會提示以下錯誤信

19、息“不是適合的材料類型”（結(jié)構(gòu)分析時混凝土材料可不受此限制）。3) 進行設(shè)計的單元的普通鋼筋材料必須是新規(guī)范JTG D622004中的普通鋼筋材料。否則會提示以下錯誤信息“不是適合的鋼筋數(shù)據(jù)”。4) 進行設(shè)計的單元的預應(yīng)力鋼筋材料必須是新規(guī)范JTG D622004中的預應(yīng)力鋼筋材料。否則會提示以下錯誤信息“鋼束信息有錯”。5) 同一鋼束組里面包含的預應(yīng)力鋼束必須具有相同的鋼束特性值。否則會提示以下錯誤信息“鋼束組中有其他類型的鋼束材料”。6) 在施工階段控制中截面特征值變化如果不考慮鋼束引起的變化，而按常量考慮（如圖1所示），那么在進行PSC設(shè)計時程序會提示“在施工階段分析控制中梁截面特性值變

20、化選擇為常量時在后處理上不能做PSC設(shè)計”。圖1 鋼束特性值按常量考慮7) 程序默認水平的梁單元按照梁設(shè)計，豎直的梁單元按照柱設(shè)計，對于傾斜的梁單元如果想按照梁設(shè)計，需要在“設(shè)計一般設(shè)計參數(shù)編輯構(gòu)件類型”中把相應(yīng)的單元修改為想采用的構(gòu)件類型。否則會提示以下錯誤信息“不是適合的構(gòu)件類型”。 四、PSC設(shè)計其它相關(guān)說明1) 模型必須做施工階段分析，才能進行PSC設(shè)計。2) 如果截面配有普通鋼筋，則在分析的主控數(shù)據(jù)中必須選擇“計算截面剛度時考慮鋼筋”（如圖2），否則程序計算截面特性和結(jié)構(gòu)驗算時將不考慮普通鋼筋的作用。3) 做設(shè)計截面設(shè)計時，如果采用程序自動生成的荷載組合進行設(shè)計，對于在施工階段作用的

21、的荷載類型必須定義為施工階段荷載，并要在相應(yīng)的施工階段進行激活。如果自定義荷載組合，對荷載類型可不做此限制。圖2 分析主控數(shù)據(jù)4) 做設(shè)計截面設(shè)計時，可以不考慮普通鋼筋的作用，即不在“設(shè)計截面鋼筋”中輸入信息。但是對于B類部分預應(yīng)力混凝土構(gòu)件必須輸入普通鋼筋的數(shù)據(jù)，否則對于“使用階段裂縫寬度驗算”程序不予執(zhí)行。5) 對B類部分預應(yīng)力混凝土構(gòu)件做設(shè)計截面設(shè)計時，必須定義活荷載工況或移動荷載工況，否則因為缺少短期荷載組合程序?qū)類部分預應(yīng)力混凝土構(gòu)件的“使用階段斜截面抗裂驗算”和“使用階段裂縫寬度驗算”的結(jié)果將不予輸出。6) 進行“普通鋼筋估算驗算”時，要預先確定預應(yīng)力鋼筋的布置位置、預應(yīng)力鋼筋面

22、積、預應(yīng)力荷載，才能進行“普通鋼筋量估算”。7) 進行“預應(yīng)力鋼筋量估算”時，建模時輸入的預應(yīng)力鋼筋面積不會影響預應(yīng)力鋼筋量估算的結(jié)果。8) 在斜截面抗剪驗算中，如果用戶在設(shè)計截面鋼筋中不輸入箍筋數(shù)據(jù)，那么程序會按規(guī)范中公式（5.2.10）僅考慮預應(yīng)力筋和彎起鋼筋提供的抗剪承載力。而如果用戶在設(shè)計截面鋼筋中輸入了抗剪箍筋數(shù)據(jù)，程序就會用輸入數(shù)據(jù)按照規(guī)范公式（5.2.7-1）來計算混凝土和箍筋共同承受的抗剪承載力設(shè)計值。因此這里要注意的是抗剪箍筋輸入一定要符合實際情況，如果輸入的太少，可能導致驗算結(jié)果不正常。9) 在抗扭承載力驗算中，抗扭箍筋默認按雙肢箍進行驗算，因此如果設(shè)計截面配筋有多只閉合箍筋，需要將多肢閉合箍筋折算為雙肢閉合箍筋，并輸入單肢箍筋面積。10) 荷載類型選擇用戶自定義荷載時，將不參與自動生成荷載組合。11) 定義設(shè)計截面時輸入的抗剪用腹板最小厚度將