預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工階段的計(jì)算

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上4.12預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工階段的計(jì)算本節(jié)使用一個(gè)的采用懸臂施工的三跨連續(xù)梁實(shí)橋模型來(lái)重點(diǎn)介紹MIDAS/Civil的施工階段分析功能、鋼束預(yù)應(yīng)力荷載的輸入方法以及查看分析結(jié)果的方法等。主要包括分析預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)定義鋼束特性、鋼束形狀、輸入預(yù)應(yīng)力荷載、定義施工階段等的方法，以及在分析結(jié)果中查看徐變和收縮、鋼束預(yù)應(yīng)力等引起的結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和內(nèi)力變化特性的步驟和方法。 圖2.1 連續(xù)箱梁立面圖4.12.1預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的特點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋以結(jié)構(gòu)受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型簡(jiǎn)潔美觀、養(yǎng)護(hù)工程量小、抗震能力強(qiáng)等而成為最富有競(jìng)爭(zhēng)力的主要橋型之

2、一。連續(xù)梁和懸臂梁作比較：在恒載作用下，連續(xù)梁在支點(diǎn)處有負(fù)彎矩，由于負(fù)彎矩的卸載作用，跨中正彎矩顯著減小，其彎矩與同跨懸臂梁相差不大；但是，在活載作用下，因主梁連續(xù)產(chǎn)生支點(diǎn)負(fù)彎矩對(duì)跨中正彎矩仍有卸載作用，其彎矩分布優(yōu)于懸臂梁。雖然連續(xù)梁有很多優(yōu)點(diǎn)，但是剛開(kāi)始它并不是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系中的佼佼者，因?yàn)橄抻诋?dāng)時(shí)施工主要采用滿堂支架法，采用連續(xù)梁費(fèi)工費(fèi)時(shí)。到后來(lái)，由于懸臂施工方法的應(yīng)用，連續(xù)梁在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中有了飛速的發(fā)展。60年代初期在中等跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁中，應(yīng)用了逐跨架設(shè)法與頂推法；在較大跨連續(xù)梁中，則應(yīng)用更完善的懸臂施工方法，這就使連續(xù)梁方案重新獲得了競(jìng)爭(zhēng)力，并逐步在40200米范圍內(nèi)占主

3、要地位。無(wú)論是城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋，還是跨河大橋，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁都發(fā)揮了其優(yōu)勢(shì)，成為優(yōu)勝方案。目前，連續(xù)梁結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)成為預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的主要橋型之一。然而，當(dāng)跨度很大時(shí)，連續(xù)梁所需的巨型支座無(wú)論是在設(shè)計(jì)制造方面，還是在養(yǎng)護(hù)方面都成為一個(gè)難題；而T型剛構(gòu)在這方面具有無(wú)支座的優(yōu)點(diǎn)。因此有人將兩種結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)，形成一種連續(xù)剛構(gòu)體系。這種綜合了上述兩種體系各自優(yōu)點(diǎn)的體系是連續(xù)梁體系的一個(gè)重要發(fā)展，也是未來(lái)連續(xù)梁發(fā)展的主要方向。4.12.2尺寸擬定原則一、橋孔分跨連續(xù)梁橋有做成三跨或者四跨一聯(lián)的，也有做成多跨一聯(lián)的，但一般不超過(guò)六跨。對(duì)于橋孔分跨，往往要受到如下因素的影響：橋址地形、

4、地質(zhì)與水文條件，通航要求以及墩臺(tái)、基礎(chǔ)及支座構(gòu)造，力學(xué)要求，美學(xué)要求等。若采用三跨不等的橋孔布置，一般邊跨長(zhǎng)度可取為中跨的0.50.8倍，這樣可使中跨跨中不致產(chǎn)生異號(hào)彎矩，此外，邊跨跨長(zhǎng)與中跨跨長(zhǎng)之比還與施工方法有著密切的聯(lián)系，對(duì)于采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑的橋梁，邊跨長(zhǎng)度取為中跨長(zhǎng)度的0.8倍是經(jīng)濟(jì)合理的。但是若采用懸臂施工法，則邊跨與中跨的比值為0.420.45。本橋采用懸臂施工方法，其跨度組合為：(30+40+30)米。二、 截面立面布置從預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的受力特點(diǎn)來(lái)分析，連續(xù)梁的立面應(yīng)采取變高度布置為宜；在恒、活載作用下，支點(diǎn)截面將出現(xiàn)較大的負(fù)彎矩，從絕對(duì)值來(lái)看，支點(diǎn)截面的負(fù)彎矩往往大于跨中截面的

5、正彎矩，因此，采用變高度梁能較好地符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律，另外，變高度梁使梁體外形和諧，節(jié)省材料并增大橋下凈空。但是，在采用頂推法、移動(dòng)模架法、整孔架設(shè)法施工的橋梁，由于施工的需要，一般采用等高度梁。等高度梁的缺點(diǎn)是：在支點(diǎn)上不能利用增加梁高而只能增加預(yù)應(yīng)力束筋用量來(lái)抵抗較大的負(fù)彎矩，材料用量多，但是其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單、線形簡(jiǎn)潔美觀、預(yù)制定型、施工方便。一般用于如下情況：1. 橋梁為中等跨徑，以4060米為主。采用等截面布置使橋梁構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工迅速。由于跨徑不大，梁的各截面內(nèi)力差異不大，可采用構(gòu)造措施予以調(diào)節(jié)。2. 等截面布置以等跨布置為宜，由于各種原因需要對(duì)個(gè)別跨徑改變跨長(zhǎng)時(shí)，也以等截面為宜

6、。3. 采用有支架施工，逐跨架設(shè)施工、移動(dòng)模架法和頂推法施工的連續(xù)梁橋較多采用等截面布置。雙層橋梁在無(wú)需做大跨徑的情況下，選用等截面布置可使結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)化。結(jié)合以上的敘述，所以本設(shè)計(jì)中采用滿堂支架施工方法，變截面的梁。三、截面橫截面布置梁式橋橫截面的設(shè)計(jì)主要是確定橫截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁間距、主梁各部尺寸；它與梁式橋體系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美觀要求以及經(jīng)濟(jì)用料等等因素都有關(guān)系。當(dāng)橫截面的核心距較大時(shí)，軸向壓力的偏心可以愈大，也就是預(yù)應(yīng)力鋼筋合力的力臂愈大，可以充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力的作用。箱形截面就是這樣的一種截面。此外，箱形截面這種閉合薄壁截面抗扭剛度很大，對(duì)于彎橋和采用懸

7、臂施工的橋梁尤為有利；同時(shí)，因其都具有較大的面積，所以能夠有效地抵抗正負(fù)彎矩，并滿足配筋要求；箱形截面具有良好的動(dòng)力特性；再者它收縮變形數(shù)值較小，因而也受到了人們的重視。總之，箱形截面是大、中跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁最適宜的橫截面形式。常見(jiàn)的箱形截面形式有：?jiǎn)蜗鋯问?、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等。單箱單室截面的優(yōu)點(diǎn)是受力明確，施工方便，節(jié)省材料用量。拿單箱單室和單箱雙室比較，兩者對(duì)截面底板的尺寸影響都不大，對(duì)腹板的影響也不致改變對(duì)方案的取舍；但是，由框架分析可知：兩者對(duì)頂板厚度的影響顯著不同，雙室式頂板的正負(fù)彎矩一般比單室式分別減少70%和50%。由于雙室式腹板總厚度增加，主拉應(yīng)力和剪應(yīng)力

8、數(shù)值不大，且布束容易，這是單箱雙室的優(yōu)點(diǎn)；但是雙室式也存在一些缺點(diǎn)：施工比較困難，腹板自重彎矩所占恒載彎矩比例增大等等。本設(shè)計(jì)是一座公路連續(xù)箱形梁，采用的橫截面形式為單箱雙室。四、梁高根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的中支點(diǎn)主梁高度與其跨徑之比通常在1/151/25之間，而跨中梁高與主跨之比一般為1/401/50之間。當(dāng)建筑高度不受限制時(shí)，增大梁高往往是較經(jīng)濟(jì)的方案，因?yàn)樵龃罅焊咧皇窃黾痈拱甯叨?，而混凝土用量增加不多，卻能顯著節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量。連續(xù)梁在支點(diǎn)和跨中的梁估算值：等高度梁： H=（ ）l，常用H=（ ）l變高度（曲線）梁：支點(diǎn)處：H=（ ）l，跨中H=（ ）l變高度（直線）梁：支

9、點(diǎn)處：H=（ ）l，跨中H=（ ）l而此設(shè)計(jì)采用變高度的直線梁，支點(diǎn)處梁高為2.4米，跨中梁高為1.4米。五、細(xì)部尺寸（一） 頂板與底板 箱形截面的頂板和底板是結(jié)構(gòu)承受正負(fù)彎矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和構(gòu)造兩個(gè)方面的控制。支墩處底版還要承受很大的壓應(yīng)力，一般來(lái)講：變截面的底版厚度也隨梁高變化，墩頂處底板為梁高的1/10-1/12，跨中處底板一般為200-250。底板厚最小應(yīng)有120。箱梁頂板厚度應(yīng)滿足橫向彎矩的要求和布置縱向預(yù)應(yīng)力筋的要求。本設(shè)計(jì)中采用雙面配筋，且底板由支點(diǎn)處以拋物線的形式向跨中變化。底板在支點(diǎn)處設(shè)計(jì)為實(shí)心箱型截面,在跨中厚25cm.頂板厚25cm。（二）腹板和其它

10、細(xì)部結(jié)構(gòu)1. 箱梁腹板厚度 腹板的功能是承受截面的剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力。在預(yù)應(yīng)力梁中，因?yàn)閺澥鴮?duì)外剪力的抵消作用，所以剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力的值比較小，腹板不必設(shè)得太大；同時(shí)，腹板的最小厚度應(yīng)考慮力筋的布置和混凝土澆筑要求，其設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)為：（1） 腹板內(nèi)無(wú)預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，采用200mm。（2） 腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力筋管道時(shí)，采用250300mm。（3） 腹板內(nèi)有錨頭時(shí)，采用250300mm。大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋，腹板厚度可從跨中逐步向支點(diǎn)加寬，以承受支點(diǎn)處較大的剪力，一般采用300600mm，甚至可達(dá)到1m左右。本設(shè)計(jì)支座處腹板厚取55cm.，跨中腹板厚取55cm。2. 梗腋 在頂板和腹板接頭處須設(shè)置梗腋。梗腋

11、的形式一般為1：2、1：1、1：3、1：4等。梗腋的作用是：提高截面的抗扭剛度和抗彎剛度，減少扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和畸變應(yīng)力。此外，梗腋使力線過(guò)渡比較平緩，減弱了應(yīng)力的集中程度。本設(shè)計(jì)中，根據(jù)箱室的外形設(shè)置了寬250mm，長(zhǎng)600mm的上部梗腋，而下部采用1：1的梗腋。（三）橫隔梁橫隔梁可以增強(qiáng)橋梁的整體性和良好的橫向分布，同時(shí)還可以限制畸變；支承處的橫隔梁還起著承擔(dān)和分布支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭剛度很大，一般可以比其它截面的橋梁少設(shè)置橫隔梁，甚至不設(shè)置中間橫隔梁而只在支座處設(shè)置支承橫隔梁。由于中間橫隔梁的尺寸及對(duì)內(nèi)力的影響較小，在內(nèi)力計(jì)算中也可不作考慮。1 橋梁概況1.1 主要設(shè)計(jì)指標(biāo)該橋是

12、某一級(jí)公路上一座（25m+35m+25m）預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)梁橋，橫橋向?qū)挾葹?2.5m，下部結(jié)構(gòu)采用雙柱框架墩，承臺(tái)接鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。1）橋梁設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期100年；2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級(jí)一級(jí)，A類構(gòu)件；3）橫向布置：雙幅橋，雙向4車道；4）橋梁全寬：0.5m（外側(cè)護(hù)欄）+11.5m（行車道）+0.5m（內(nèi)側(cè)護(hù)欄）+0.4m（中央分隔帶）+0.5m（內(nèi)側(cè)護(hù)欄）+11.5m（行車道）+0.5m（外側(cè)護(hù)欄）；5）設(shè)計(jì)洪水頻率：1/300，設(shè)計(jì)流量：7150m3/s；6）設(shè)計(jì)恒載：鋼結(jié)構(gòu)容重78.5KN/m3，鋼筋混凝土容重26KN/m3，混凝土鋪裝和瀝青混凝土鋪裝容重24KN/m3；7）可變荷載：

13、汽車荷載：公路級(jí)車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值kN/m；車道荷載集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值，KN，車道荷載計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，考慮1.2的系數(shù)，KN； 10.5kq=300kPkP=1.=×=汽車沖擊力：按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）規(guī)定取值。1.2 相關(guān)計(jì)算參數(shù)該橋采用后張法預(yù)應(yīng)力施工，結(jié)構(gòu)驗(yàn)算考慮了施工和使用階段中預(yù)應(yīng)力損失以及預(yù)應(yīng)力、溫度、混凝土收縮徐變等引起的次內(nèi)力對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。相關(guān)計(jì)算參數(shù)如下所示：1）二期恒載：橋面鋪裝：0.1×11.5×24=27.6 KN/m；防撞護(hù)欄：0.325×26=8.5KN/m；波形護(hù)欄：0.253×26=

14、6.6 KN/m；橫梁實(shí)心：4.410×26=114.66 KN/m；2）預(yù)應(yīng)力管道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)：0.0015k=；3）對(duì)于預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)：0.17= ；4）鋼筋松弛系數(shù)，級(jí)（低松弛），0.3=；5）錨具變形和接縫壓縮值：（單端）； 6mml=6）混凝土收縮齡期3天，加載齡期7天；7）考慮支座不均勻沉降：邊跨6.25mm，中跨8.75mm；8）箱梁的有效寬度按公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004第4.2.3條計(jì)算；9）豎向日照溫差：，豎向日照反溫差為正溫差乘以-0.5； 114T=25.5T=10）年最高氣溫：34； 年最低

15、氣溫：-23；施工溫度為10。整體升溫溫差：24；整體降溫溫差：-33；1.3 相關(guān)設(shè)計(jì)依據(jù)1）公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG B01-2003）；2）公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）；3）公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）；4）公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D63-2007）；1.4 一般構(gòu)造及鋼束布置1.4.1 一般構(gòu)造結(jié)構(gòu)采用C50混凝土、橋面混凝土鋪裝采用C50防水混凝土。其軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為Mpa，軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為 Mpa，彈性模量為Ec=3.45e5Mpa。橋梁結(jié)構(gòu)的總體布置如圖1-1和圖1-2所示：1.4.2 鋼束布置預(yù)應(yīng)力

16、鋼絞線采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為Mpa，張拉控制應(yīng)力采用j15.2pk1860f=pk0.75f1395 Mpa，彈性模量為Mpa。 1.9505hEE=+鋼絞線孔道采用預(yù)埋橋梁用塑料波紋管，波紋管外徑D=77mm。預(yù)應(yīng)力筋與管道壁摩擦系數(shù)0.17=，管道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)，預(yù)應(yīng)力鋼絞線松馳系數(shù)0.3。 0.0015k=普通鋼筋采用R235、HRB335級(jí)。R235抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值sdf、sdf均為195Mpa，彈性模量為Mpa。HRB335抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值2.105SEE=+sdf、sdf均為285Mpa，彈性模量為Mpa。 2.0505SEE=+結(jié)構(gòu)斷面布置及預(yù)

17、應(yīng)力鋼束布置如圖1-3、1-4和1-5所示：1.5 施工過(guò)程結(jié)構(gòu)采用懸臂施工，具體如圖1-6所示。2 建模分析 2.2 建模要點(diǎn) 2.2.1 定義材料與截面 在“模型>材料和截面特性>材料”中，定義 “C50”的混凝土材料、預(yù)應(yīng)力鋼束材料，如圖2-3所示。 在“模型>材料和截面特性>截面”中，分別定義結(jié)構(gòu)跨中截面與支點(diǎn)截面，如圖2-4所示。 圖2-3 結(jié)構(gòu)材料定義示意圖 圖2-4 截面定義示意圖 注：若要結(jié)合規(guī)范進(jìn)行PSC設(shè)計(jì)，在定義截面的時(shí)候，需要選擇“設(shè)計(jì)截面”中進(jìn)行定義，同時(shí)對(duì)于截面中的“剪切驗(yàn)算位置”及“驗(yàn)算用腹板厚度”需要定義，否則會(huì)提示“PSC設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)失敗”

18、。對(duì)于跨中截面及支點(diǎn)截面具體參數(shù)如圖2-5所示，最后再定義“支點(diǎn)-跨中”及“跨中-支點(diǎn)”的變截面，具體如圖2-6所示。 圖2-5 跨中及支點(diǎn)截面示意圖 圖2-6 支點(diǎn)-跨中變截面示意圖2.2.2 定義節(jié)點(diǎn)、單元及邊界條件 在程序中可以用交互輸入的方式定義節(jié)點(diǎn)與單元，也可以利用與Excel數(shù)據(jù)交換的功能，建立模型，在此推薦用后面的方式，能大幅提高建模及分析的效率。 將Excel表格中的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)（表2-2所示）數(shù)據(jù)復(fù)制后，粘貼在“樹(shù)形菜單>表格>節(jié)點(diǎn)”中，生成相應(yīng)節(jié)點(diǎn) 如圖2-7所示。 表2-2 Excel中節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)表 注：導(dǎo)入數(shù)據(jù)的時(shí)候，需要保證兩者的單位統(tǒng)一，否則導(dǎo)入后計(jì)算出錯(cuò)。同

19、時(shí)對(duì)于從CAD中導(dǎo)入平面線型，打開(kāi)消隱，在midas Civil中顯示是x-y平面上，若要將其調(diào)整至是x-z平面上，可以將“節(jié)點(diǎn)表格”的數(shù)據(jù)，拷入Excel中，而后對(duì)y和z的坐標(biāo)進(jìn)行互換，而后將修正后的坐標(biāo)重新粘貼至“節(jié)點(diǎn)表格”中即可。 同時(shí)還可以利用表格的功能，進(jìn)行荷載、邊界條件定義，非常方便。 圖2-7 模型中節(jié)點(diǎn)坐標(biāo) 連接節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)81，建立單元，并交叉分割，生成全橋單元，并賦予相應(yīng)的截面，最后根據(jù)支座的位置，建立支座的空間節(jié)點(diǎn)，定義相應(yīng)的邊界條件，見(jiàn)圖2-8所示。 圖2-8 定義節(jié)點(diǎn)單元及邊界 注：在端橫梁和中橫梁處，建議不用實(shí)心截面進(jìn)行模擬，用旁邊的空心截面進(jìn)行模擬，同時(shí)實(shí)心部分用

20、等效荷載的方式代替；若用實(shí)心截面代替，則此處的中性軸有較大的突變，對(duì)于計(jì)算結(jié)果讀取反而有影響，具體說(shuō)明可以參考公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）中第4.2.6條的規(guī)定。 2.2.3 定義時(shí)間依存材料特性 在“模型>材料和截面特性>時(shí)間依存材料（徐變/收縮）”中，定義C50混凝土收縮徐變特性，具體如圖2-9所示。 圖2-9 定義混凝土收縮徐變特性 注：定義收縮徐變時(shí)，需要注意標(biāo)號(hào)強(qiáng)度不要輸錯(cuò)，對(duì)于C50混凝土的定義，許多工程師經(jīng)常輸入5000KN/m2，導(dǎo)致后續(xù)計(jì)算中出現(xiàn)奇異或警告等信息； 同時(shí)由于單元的構(gòu)件理論厚度都不一樣，因此在此先輸入一個(gè)非0值

21、，最后利用“修改單元時(shí)間依存材料特性”的功能，重新計(jì)算構(gòu)件理論厚度，如圖2-10所示。 圖2-10 修改單元的構(gòu)件理論厚度 2.2.4 定義靜力荷載工況 在“荷載>靜力荷載工況”中，定義荷載工況類型，如圖2-11所示。 “施工階段荷載（CS）”僅在施工階段分析時(shí)起作用，在成橋階段不起作用。為了避免在進(jìn)行自動(dòng)荷載組合時(shí)，發(fā)生相同荷載重復(fù)作用，建議在施工階段作用的荷載，其荷載類型最好定義為“施工階段荷載（CS）”。 圖2-11 定義靜力荷載工況 而后分別定義自重，二期，橫梁自重等，溫度等荷載工況，具體數(shù)值詳見(jiàn)模型“連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)”。 注：在模型中，在定義整體升降溫和梁截面溫度時(shí)，為了防止出現(xiàn)錯(cuò)

22、誤，建議初始溫度選擇0。 對(duì)于midas Civil中，混凝土重量為25KN/m3，若要將其改成26KN/m3，可以在自重工況考慮-1.04的系數(shù)，如圖2-12所示。 圖2-12 定義自重工況 2.2.5 定義預(yù)應(yīng)力荷載 在“荷載>預(yù)應(yīng)力荷載>鋼束特征值”中，定義鋼束特征值，如圖2-13所示。 圖2-13 定義鋼束特征值 注：定義鋼束特征值時(shí)，對(duì)于導(dǎo)管直徑不要輸錯(cuò)，有很多工程師，把導(dǎo)管直徑定義為0.9m，導(dǎo)致計(jì)算中出現(xiàn)歧義，容易對(duì)計(jì)算者產(chǎn)生誤導(dǎo)，檢查邊界條件，而不會(huì)注意到鋼束特征值的問(wèn)題。 在“荷載>預(yù)應(yīng)力荷載>鋼束布置形狀”中，先定義中跨的中腹板鋼束，依據(jù)鋼束線型，選

23、用“直線”，輸入坐標(biāo)數(shù)據(jù)；而后再將生成好的鋼束，進(jìn)行左右復(fù)制，分別定義中跨邊腹板的鋼束，按同樣的方法，完成邊跨腹板鋼束的定義，如圖2-14所示。 注：定義鋼束形狀時(shí)，對(duì)于無(wú)應(yīng)力場(chǎng)長(zhǎng)度，在國(guó)外相關(guān)規(guī)范中有規(guī)定，若按中國(guó)規(guī)范進(jìn)行分析，可不需定義。 圖2-14 定義鋼束形狀 在“荷載>預(yù)應(yīng)力荷載>鋼束預(yù)應(yīng)力荷載”中，定義鋼束的張拉控制應(yīng)力，對(duì)于結(jié)構(gòu)的中跨鋼束，采用兩端張拉，對(duì)于邊跨鋼束，采用鋼束連接器進(jìn)行連接，采用單端張拉，張拉控制應(yīng)力為1395MPa，具體如圖2-15所示，張拉應(yīng)力表格數(shù)值如圖2-16所示。 圖2-15 定義鋼束張拉控制應(yīng)力 圖2-16 鋼束張拉控制應(yīng)力表 2.2.6

24、定義移動(dòng)荷載 在“荷載>移動(dòng)荷載分析數(shù)據(jù)>移動(dòng)荷載規(guī)范”中，選擇中國(guó)移動(dòng)荷載規(guī)范，如圖2-17所示。 圖2-17 選擇移動(dòng)荷載規(guī)范 在“荷載>移動(dòng)荷載分析數(shù)據(jù)>車道”中，定義移動(dòng)荷載車道，如圖2-18所示。 圖2-18 定義移動(dòng)荷載車道 注：在定義車道時(shí)，對(duì)于單梁模型，選用“車道單元”的方式定義車道；若對(duì)于梁格模型，建議用“橫向聯(lián)系梁”的方式定義車道。若采用新規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)算，“跨度”取全橋最不利跨徑，同時(shí)“跨度始點(diǎn)”可不定義。 “跨度”有兩個(gè)作用，確定車道荷載集中荷載的大??；同時(shí)還確定移動(dòng)荷載的縱向折減系數(shù)大小。 在“荷載>移動(dòng)荷載分析數(shù)據(jù)>車輛”中，定義“標(biāo)

25、準(zhǔn)車輛荷載”，如圖2-19所示。 圖2-19 定義移動(dòng)荷載標(biāo)準(zhǔn)車輛 在“荷載>移動(dòng)荷載分析數(shù)據(jù)>移動(dòng)荷載工況”中，定義移動(dòng)荷載工況，如圖2-20所圖2-20 定義移動(dòng)荷載工況 定義移動(dòng)荷載工況時(shí)，若只有一個(gè)荷載子工況，選擇“組合”或“單獨(dú)”，對(duì)結(jié)果沒(méi)有影響，當(dāng)存在兩個(gè)子工況時(shí)，才會(huì)存在差別。 在midas Civil中，是對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間分析，車道按實(shí)際車道線進(jìn)行定義，因此不需要定義橫向分布系數(shù)。若要在程序中采用橫向分布系數(shù)的算法，可以在“子荷載工況”中定義“系數(shù)”進(jìn)行求解。 對(duì)于多車道橫向折減系數(shù)，程序按規(guī)范要求提供默認(rèn)值，特殊情況下，可以手動(dòng)修改橫向折減系數(shù)，滿足計(jì)算要求。 2.

26、2.7 定義支座沉降 在“荷載>支座沉降分析數(shù)據(jù)>支座沉降組”中，定義各支座的沉降量，需要注意，支座的沉降量有矢量性，向下沉降是要定義成負(fù)值。最后相應(yīng)的荷載工況，具體如圖2-21所示。 圖2-21 定義支座沉降組 2.2.8 定義施工階段 在“模型>組”中定義結(jié)構(gòu)組、荷載組、邊界組，并賦予各組實(shí)際內(nèi)容，具體如圖2-22所示。 圖2-22 定義結(jié)構(gòu)組、邊界組、荷載組 全橋劃分為4個(gè)施工階段，具體施工過(guò)程如表2-2所示。在“荷載>施工階段分析數(shù)據(jù)>定義施工階段”，定義各施工階段如圖2-23所示。 圖2-23 定義結(jié)構(gòu)施工階段 2.2.9 定義結(jié)構(gòu)質(zhì)量 在“模型>

27、結(jié)構(gòu)類型”中，將自重轉(zhuǎn)化為質(zhì)量，如圖2-24所示。 圖2-24 定義結(jié)構(gòu)質(zhì)量 注：一般的梁橋，第一階振型往往是豎向，這時(shí)直接取豎向的一階頻率計(jì)算移動(dòng)荷載沖擊系數(shù)即可；但當(dāng)支座橫向較小時(shí)候，第一階振型可能為水平向，此時(shí)若取此頻率值計(jì)算沖擊系數(shù)就不合適了，因此為了避免求出水平向的振型，可將自重只轉(zhuǎn)化為Z向質(zhì)量。對(duì)于是否將“二期鋪裝”轉(zhuǎn)換為質(zhì)量加載在結(jié)構(gòu)上，對(duì)于公路橋梁，按公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范答疑匯編（中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院）P60的解釋，不建議將二期鋪裝轉(zhuǎn)換為質(zhì)量加載結(jié)構(gòu)上，質(zhì)量較小，沖擊系數(shù)較大，考慮偏安全設(shè)計(jì)。 2.2.10 定義梁的有效寬度 當(dāng)梁體寬度較大時(shí)，需要考慮梁體的有效寬度對(duì)應(yīng)力的影響，可在

28、“模型>結(jié)構(gòu)建模助手>PSC橋梁>”定義箱梁有效寬度。 首先定義“模型>結(jié)構(gòu)建模助手>PSC橋梁>跨度信息”，如圖2-25所示。 而后定義“模型>結(jié)構(gòu)建模助手>PSC橋梁>有效寬度”，程序可依據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）P16的要求，在邊界條件中，生成相應(yīng)的折減系數(shù)，具體如圖2-26所示，在最后一個(gè)施工階段中，把相應(yīng)的邊界組激活即可。 圖2-25 定義跨度信息 圖2-26 生成相應(yīng)的邊界組 2.3 分析控制定義 2.3.1 定義施工階段分析控制 圖2-27 定義施工階段分析控制 在“分析>施工

29、階段分析控制”中，定義施工階段分析控制數(shù)據(jù)，具體如圖2-27所示。 2.3.2 定義移動(dòng)荷載分析控制 在“分析>移動(dòng)荷載分析控制”中，定義移動(dòng)荷載分析控制數(shù)據(jù)，具體如圖2-28所示。 圖2-28 定義移動(dòng)荷載分析控制 注：第一次求解時(shí)，不知道結(jié)構(gòu)的基頻是多少，可暫時(shí)輸入1，運(yùn)行特征值分析后，再將結(jié)構(gòu)的基頻準(zhǔn)確輸入。 “影響線加載”適用于公路橋梁加載，“所有點(diǎn)加載”適用于鐵路橋梁加載，同時(shí)若要在結(jié)果中輸出移動(dòng)荷載作用下應(yīng)力，需要勾選“桿系單元>應(yīng)力”。 2.3.3 定義特征值分析控制 在“分析>特征值分析控制”中，定義特征值分析控制數(shù)據(jù)，具體如圖2-29所示。 圖2-29 定義

30、特征值分析控制 2.3.4 定義主控?cái)?shù)據(jù) 在“分析>主控?cái)?shù)據(jù)”中，定義特征值分析控制數(shù)據(jù)，具體如圖2-30所示。 圖2-30 定義主控?cái)?shù)據(jù) 注：可在“主控?cái)?shù)據(jù)”中，控制是否在計(jì)算中鋼筋對(duì)截面剛度的貢獻(xiàn)；同時(shí)對(duì)于在應(yīng)力計(jì)算中是否考慮截面剛度調(diào)整系數(shù)，也可進(jìn)行控制。 3 結(jié)合規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì) 3.1 定義荷載組合 在“結(jié)果>荷載組合”中，選擇“混凝土設(shè)計(jì)”中的“自動(dòng)生成”，生成荷載組合，見(jiàn)圖3-1和3-2。 圖3-1 定義荷載相關(guān)參數(shù) 圖3-2 定義荷載相關(guān)參數(shù) 利用midas Civil自動(dòng)生成的荷載組合完全與規(guī)范規(guī)定相吻合。若要結(jié)合規(guī)范做混凝土設(shè)計(jì)，程序只調(diào)取“混凝土設(shè)計(jì)”列表中的荷載

31、組合，然后結(jié)合規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。 “承載能力”荷載組合用來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的承載力（正截面抗彎、斜截面抗剪、抗扭等）驗(yàn)算。 “使用性能”荷載組合不勾選“E”用來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的截面抗裂驗(yàn)算（對(duì)于A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件進(jìn)行正截面抗裂驗(yàn)算時(shí)，要考慮在荷載長(zhǎng)期效應(yīng)組合下的驗(yàn)算，但此時(shí)規(guī)定的荷載長(zhǎng)期效應(yīng)系指結(jié)構(gòu)恒載和直接施加于橋上的活荷載產(chǎn)生的效應(yīng)組合，不考慮間接施加于橋上其他作用效應(yīng)。此時(shí)程序在驗(yàn)算時(shí)，會(huì)自動(dòng)屏蔽掉間接荷載效應(yīng)）。 “使用性能”荷載組合勾選“E”（表示彈性驗(yàn)算荷載組合）用來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的截面抗壓驗(yàn)算、受拉區(qū)鋼筋的拉應(yīng)力驗(yàn)算。 3.3 PSC設(shè)計(jì)結(jié)果3.3.1 正截面抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算根據(jù)規(guī)范公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力

32、混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004），第5.2.2-5.2.5的規(guī)定，需進(jìn)行使用階段正截面抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算。根據(jù)彎矩包絡(luò)圖（如圖3-8和圖3-9所示）可知，所有截面的內(nèi)力均小于截面的抗力，滿足規(guī)范要求。3.3.2 斜截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算根據(jù)規(guī)范公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004），第5.2.6-5.2.11的規(guī)定，需進(jìn)行使用階段斜截面抗剪驗(yàn)算。根據(jù)剪力包絡(luò)圖（如圖3-11和圖3-12所示）可知，所有截面的內(nèi)力均小于截面的抗力，滿足規(guī)范要求。3.3.3 抗扭強(qiáng)度驗(yàn)算 根據(jù)規(guī)范公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004），第5.5.1-5.5.6的規(guī)定，需進(jìn)行使用階段截面抗扭驗(yàn)算。 根據(jù)扭矩包絡(luò)圖（如圖3-14所示）可知，所有截面的內(nèi)力均小于截面的抗力，滿足規(guī)范要求。3.3.4 正截面抗裂驗(yàn)算根據(jù)規(guī)范公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004），第6.3.1-1和6.3.2的規(guī)定，需進(jìn)行使用階段正截面抗裂驗(yàn)算。規(guī)范規(guī)定：A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在作用（或荷載）的短期效應(yīng)的組合下，澆筑構(gòu)件需滿足0.7stpctf0ltpc；但在長(zhǎng)期荷載作用下要滿足根據(jù)短期荷載效應(yīng)組合下截面法向拉應(yīng)力圖（如圖3-15所示）可知，在所有的短期組合中，全橋最大