05月梁橋?qū)ｎ}-梁格及PSC設(shè)計(jì)專題0513

1、目錄,一、剪力-柔性梁格理論,1. 縱梁抗彎剛度3 2.橫梁抗彎剛度 4 3.縱梁、橫梁抗扭剛度 4 4.虛擬邊構(gòu)件及橫向構(gòu)件剛度 5,三、采用梁格建模助手生成梁格模型,二、單梁、梁格模型多支座反力與實(shí)體模型結(jié)果比較,1. 前言7 2. 結(jié)構(gòu)概況7 3. 梁格法建模助手建模過程及功能亮點(diǎn) 11 4. 修改梁格22 5. 在自重、偏載作用下與FEA實(shí)體模型結(jié)果比較24,四、結(jié)合規(guī)范進(jìn)行PSC設(shè)計(jì),1.縱梁抗彎剛度【強(qiáng)制移軸（上部結(jié)構(gòu)中性軸）法】,一、剪力-柔性梁格理論,a.各縱梁中性軸與上部結(jié)構(gòu)中性軸基本重合,b.強(qiáng)制移軸，使各縱梁中性軸與上部結(jié)構(gòu)中性軸基本重合，等效縱梁抗彎剛度,2.橫向梁格抗

2、彎剛度,3.縱梁、橫梁抗扭剛度,4.虛擬邊構(gòu)件及橫向構(gòu)件剛度,此處d為頂板厚度。,此處d為頂板厚度。,二、單梁、梁格模型多支座反力與實(shí)體模型結(jié)果比較,比較結(jié)果：與實(shí)體模型結(jié)果相比較，可得出在自重荷載作用下，單梁模型計(jì)算的多支座反力結(jié)果失真，而梁格模型結(jié)果較合理。,多支座單梁模型,多支座梁格模型,多支座實(shí)體模型,1.前言,采用梁格建模助手生成梁格模型,寬梁橋、斜交橋、曲線橋的單梁模型無法正確計(jì)算橫向支座的反力、荷載的橫向分布、斜交橋鈍角處的反力以及內(nèi)力集中效應(yīng)，利用梁格法模型可以非常方便的解決以上問題。 梁格法建模的關(guān)鍵在于采用合理的梁格劃分方式和正確的等效梁格剛度。用等效梁格代替橋梁上部結(jié)構(gòu)，

3、將分散在板、梁每一區(qū)段內(nèi)的彎曲剛度和抗扭剛度集中于最鄰近的等效梁格內(nèi)，實(shí)際結(jié)構(gòu)的縱向剛度集中于縱向梁格構(gòu)件內(nèi)，橫向剛度集中于橫向梁格內(nèi)。理想的剛度等效原則是：當(dāng)原型實(shí)際結(jié)構(gòu)和對應(yīng)的等效梁格承受相同的荷載時(shí)，兩者的撓曲將是恒等的，并且每一梁格內(nèi)的彎矩、剪力和扭矩等于該梁格所代表的實(shí)際結(jié)構(gòu)部分的內(nèi)力。由于實(shí)際結(jié)構(gòu)和梁格體系在結(jié)構(gòu)特性上的差異，這種等效只是近似的，但對一般的設(shè)計(jì)，梁格法的計(jì)算精度是足夠的。 梁格法作為橋梁空間分析的一種簡化方法，雖然較比板殼、實(shí)體有限元方法建模簡單、求解方便，但是前期的截面特性計(jì)算量大，且對于新手來講容易出錯(cuò)，非常耗時(shí)。midas Civil的梁格法建模助手功能可以幫

4、助用戶輕松實(shí)現(xiàn)上述功能。梁格法建模助手，對于單箱多室箱梁橋、斜交橋、曲線梁橋可自動(dòng)生成梁格模型。,2.結(jié)構(gòu)概況,本橋?yàn)?9.97+30+29.97三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。主梁為單箱3室結(jié)構(gòu)，梁寬21.2m，橋梁采用滿堂施工、一次落架。 通過本例題重點(diǎn)介紹midas Civil軟件的梁格法建模助手功能以及結(jié)合規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。,橋梁三維幾何模型圖,2.1定義材料,模型 材料和截面特性材料,為了與FEA實(shí)體模型的自重結(jié)果作比較，將端橫梁容重設(shè)為0.,定義Strand1860鋼材,定義C50混凝土,定義Strand1860鋼材,2.2定義截面,模型 材料和截面特性截面設(shè)計(jì)截面,2.3定義鋼束特性值,荷

5、載 預(yù)應(yīng)力荷載鋼束特性值,模型 結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁梁格法建模助手布置,3. 梁格法建模助手建模過程及功能亮點(diǎn),打開建模助手?jǐn)?shù)據(jù)文件“懸臂2.1m3x30單箱3室箱梁梁格.wzd”。,布置,模型 結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁梁格法建模助手布置,正交梁格,斜交梁格,梁格劃分形式,在與固定支座的連線上,切向,支座方向指定,附注： 為了方便布置鋼束，跨度信息中邊跨包含了邊支點(diǎn)左右的橫梁寬度，實(shí)際跨度為（29.97-0.47）=29.5m。,模型 結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁梁格法建模助手跨度,斜交梁格,附注： 此數(shù)據(jù)此時(shí)為隨意輸入，在生成后的梁格模型中按實(shí)際修改。,模型 結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁

6、梁格法建模助手跨度,斜交梁格,模型 結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁梁格法建模助手跨度,斜交梁格,附注： 此數(shù)據(jù)此時(shí)為隨意輸入，在生成后的梁格模型中按實(shí)際修改。,布置,模型 結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁梁格法建模助手截面,快速自動(dòng)調(diào)整生成各截面特性值,此處的分割距離可以自定義輸入調(diào)整。,模型 結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁梁格法建模助手橫橋向,布置,模型 結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁梁格法建模助手荷載,自動(dòng)生成成橋支座沉降荷載工況。,輸入距離Di，快速定義梁格多車道位置,布置,模型 結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁梁格法建模助手鋼束,方便快捷生成鋼束張拉力荷載。,自動(dòng)生成：將對話框中輸入的鋼束信息，自動(dòng)賦予給所有

7、梁。x、z坐標(biāo)不變，y坐標(biāo)與每個(gè)梁格截面的型心相同。,可以通過輸入偏心值來定義添加左右鋼束。,布置,模型 結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁梁格法建模助手鋼筋,輸入整體截面的鋼筋信息，分割截面自動(dòng)生成鋼筋信息。,布置,模型 結(jié)構(gòu)建模助手 單箱多室箱梁梁格法建模助手鋼筋,輸入整體截面的鋼筋信息，分割截面自動(dòng)生成鋼筋信息。,建模助手生成的梁格模型,模型 節(jié)點(diǎn)復(fù)制和移動(dòng),4 修改梁格結(jié)構(gòu),建模助手的邊界生成功能亮點(diǎn)體現(xiàn)在：根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)空間自動(dòng)賦予結(jié)構(gòu)支座局部坐標(biāo)和空間布置位置。但生成的邊界的彈性連接需要根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改。 將支點(diǎn)（171 172 177 178 193 194 203 204）向上復(fù)制與

8、橫梁相交，并分割橫梁。刪除建模助手生成的彈性連接，然后再將頂?shù)撞奎c(diǎn)進(jìn)行彈性連接中的剛性連接。,4.1修改端橫梁位置的結(jié)構(gòu),4.2修改邊界,為了方便布置鋼束，跨度信息中邊跨包含了邊支點(diǎn)左右的橫梁寬度，實(shí)際跨度為29.5m，所以需要修改端部的結(jié)構(gòu)。 1、橋梁左端橫梁和左端支座節(jié)點(diǎn)選中，沿著X軸移動(dòng) 0.47m； 2、橋梁右端橫梁和右端支座節(jié)點(diǎn)選中，沿著X軸移動(dòng) -0.47m； 3、修改端橫梁的尺寸。,4.3增加虛擬邊構(gòu)件和橫向構(gòu)件,為了方便布置在翼緣位置的荷載，增加虛擬邊構(gòu)件和橫向構(gòu)件。,紅色構(gòu)件為增加的虛擬邊構(gòu)件、邊橫構(gòu)件,虛擬邊構(gòu)件、邊橫構(gòu)件截面,此處d=0.25m為頂板厚度。,此處d=0.2

9、5m為頂板厚度。,5、在自重、偏載作用下與FEA實(shí)體模型結(jié)果比較,為了與FEA實(shí)體模型在同一平臺上進(jìn)行比較，故刪除梁格模型中與FEA模型沒有的信息，然后計(jì)算，查看反力結(jié)果。根據(jù)結(jié)果可得出自重情況下支反力基本相等，偏載情況下支反力相差在1.5%左右。結(jié)果比較合理。,FEA實(shí)體模型偏載支反力FBZ(V),FEA實(shí)體模型自重支反力FBZ(V),midas Civil梁格模型自重支反力FZ、偏載支反力FZ,四、結(jié)合規(guī)范進(jìn)行PSC設(shè)計(jì),結(jié)果 荷載組合,荷載組合 1、 midas Civil自動(dòng)生成荷載組合完全與規(guī)范規(guī)定相吻合（例如：按照04規(guī)范做公路混凝土橋梁設(shè)計(jì)，那么自動(dòng)生成的荷載組合就是按照04通規(guī)

10、生成的）。 2、如果要結(jié)合規(guī)范，做混凝土設(shè)計(jì)的話，程序只調(diào)取混凝土設(shè)計(jì)中的荷載組合列表中荷載組合，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進(jìn)行結(jié)構(gòu)的承載力驗(yàn)算（正截面抗彎、斜截面抗剪等）。,使用性能荷載組合勾選E(表示彈性驗(yàn)算荷載組合）用來進(jìn)行結(jié)構(gòu)的正截面壓應(yīng)力、斜截面主壓應(yīng)力驗(yàn)算、受拉區(qū)鋼筋的拉應(yīng)力驗(yàn)算。,使用性能荷載組合不勾選E用來進(jìn)行結(jié)構(gòu)的截面抗裂驗(yàn)算（對于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)，要考慮在荷載長期效應(yīng)組合下的驗(yàn)算，但此時(shí)規(guī)定的荷載長期效應(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)，會自動(dòng)屏蔽掉間接荷載效應(yīng)）。,四、結(jié)合規(guī)范進(jìn)行PSC設(shè)計(jì),PSC設(shè)計(jì)操作流程： PSC設(shè)計(jì)參數(shù) PSC設(shè)計(jì)材料 PSC設(shè)計(jì)截面位置 PSC設(shè)計(jì)截面位置 PSC設(shè)計(jì)計(jì)算書輸出內(nèi)容。,設(shè)計(jì) PS