MIDAS的PSC設(shè)計驗算說明

1、北京邁達(dá)斯技術(shù)有限公司2007年5月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，）22、受拉區(qū)鋼筋拉應(yīng)力驗算：（對應(yīng)規(guī)范，）23、使用階段正截面抗裂驗算：（對應(yīng)規(guī)范（第1條）和規(guī)范）34、使用階段斜截面抗裂驗算：（對應(yīng)規(guī)范（第2條）和規(guī)范）35、使用階段正截面壓應(yīng)力驗算：（對應(yīng)規(guī)范，6.1.6，）46、使用階段斜截面主壓應(yīng)力驗算：（對應(yīng)規(guī)范）47、使用階段裂縫寬度驗算：（對應(yīng)規(guī)范）48、普通鋼筋估算：（對應(yīng)規(guī)范）59、預(yù)應(yīng)力鋼筋量估算：510、使用階段正截面抗彎驗算：（應(yīng)規(guī)

2、范）611、使用階段斜截面抗剪驗算：（對應(yīng)規(guī)范）612、使用階段抗扭驗算：（對應(yīng)規(guī)范）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

3、*9) 預(yù)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(yù)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(yù)應(yīng)力A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(yù)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，）- 進(jìn)行施工階段正截面法向應(yīng)力驗算時，

4、由預(yù)加力和荷載產(chǎn)生的法向應(yīng)力可分別按照規(guī)范第條和第條進(jìn)行計算。此時，預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)扣除相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失，荷載采用施工荷載，截面性質(zhì)按本規(guī)范第條的規(guī)定采用。對計算結(jié)果的疊加要滿足規(guī)范第條的規(guī)定。- 最大、最小分別代表施工階段在相應(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(fù)。- 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

5、標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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)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(biāo)準(zhǔn)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，）- 錨固階段和正常使用階段預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力計算，結(jié)果要滿足規(guī)范第條和第（第2條）的規(guī)定。其中為按照規(guī)范第條和第條計算預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件由使用階段作用標(biāo)

6、準(zhǔn)值產(chǎn)生的預(yù)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(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固端的有效預(yù)應(yīng)力；Sig_LL指的是扣除全部預(yù)應(yīng)力損失并考慮使用階段作用標(biāo)準(zhǔn)值引起的鋼束應(yīng)力變化后的預(yù)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(yù)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(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力容許值，按規(guī)范（第2條）取用。- 設(shè)計結(jié)果表格中應(yīng)力拉為正，壓為負(fù)。3、使用階段正截面抗裂驗算：（對應(yīng)規(guī)范（第1條）和規(guī)范）- 按照規(guī)范中公式（）和（）計算邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力，由于可能受到負(fù)彎矩的作用因此截面上邊緣也可能產(chǎn)生

7、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)力組合值和截面特性值。- 計算結(jié)果的判定標(biāo)準(zhǔn)對于全預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件要滿足規(guī)范中公式（）和公式（）的要求；對于A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件要滿足規(guī)范中公式（）和公式（）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(fù)。- 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

8、，會產(chǎn)生所需的最大最小值。(當(dāng)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（第2條）和規(guī)范）- 按照公式（）（）計算混凝土主拉應(yīng)力，并要滿足規(guī)范（第2條）的規(guī)定。計算混凝土主拉應(yīng)力時要注意規(guī)范下的關(guān)于公式（）（）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)力壓為正，拉為負(fù)；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

9、：（對應(yīng)規(guī)范，）- 對由預(yù)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)范條和條規(guī)定計算，對由作用（或荷載）標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的混凝土壓應(yīng)力按規(guī)范第1條和規(guī)范第1條計算。并且計算結(jié)果要滿足規(guī)范第1條的規(guī)定。- 設(shè)計結(jié)果表格中應(yīng)力壓為正，拉為負(fù)；- 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）- 按照公式（）（）計算由作用（或荷載）短期效應(yīng)組合和預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土主壓應(yīng)力值，但公式（）和公式（）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（）的規(guī)定。計算混凝土主壓應(yīng)力時要注意規(guī)范下的關(guān)于公式（）（）的注釋。

10、- 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）- 當(dāng)應(yīng)用公式（）進(jìn)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(dāng)受力構(gòu)件為板式受彎構(gòu)件時，需定義裂縫寬度系數(shù)C3=1.15。- 另對于公式（）中的鋼筋直徑d，當(dāng)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)?/p>

11、此提供驗算(最大即頂部)。- 當(dāng)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）- 首先按照規(guī)范中公式（）和公式（）在不考慮預(yù)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（）、公式（）、公式（）結(jié)合已知的預(yù)應(yīng)力鋼筋用量估算普通鋼筋的用量。注意，當(dāng)對梁底和梁頂分別進(jìn)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

12、算值。當(dāng)頂部彎矩Mj>0，即在梁頂部沒有出現(xiàn)負(fù)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，Ag_USE表示實際配置的普通鋼筋數(shù)量。9、預(yù)應(yīng)力鋼筋量估算：- 新規(guī)范中沒有對預(yù)應(yīng)力鋼筋用量估算的說明，671中對預(yù)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(jìn)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(yù)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(yù)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

13、和頂部的預(yù)應(yīng)力鋼筋的估算結(jié)果。當(dāng)梁頂部不出現(xiàn)負(fù)彎矩的時候梁頂部可以不配置預(yù)應(yīng)力筋，這時梁頂部預(yù)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）- 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）- 首先應(yīng)按公式（）對截面進(jìn)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(jìn)行修改，直到滿足公

14、式（）的要求。- 對矩形、T形和I形截面的受彎構(gòu)件，當(dāng)符合規(guī)范中公式（）時，可不進(jìn)行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(jìn)行計算來配置抗剪鋼筋。- 按照規(guī)范中公式（）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(dāng)構(gòu)件為B類預(yù)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。

15、- 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)范）- 對于純扭構(gòu)件其抗扭承載力按規(guī)范中公式（）和公式（）計算。需要注意的是對于公式（）的計算結(jié)果對于鋼筋混凝土構(gòu)件當(dāng)時，應(yīng)取，當(dāng)，取。- 對于剪扭構(gòu)件其抗剪扭承載力按公式（）、公式（）和公式（）計算，當(dāng)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（）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（）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，

16、否則顯示驗算?！疤^”意思就是對此剪扭構(gòu)件可不進(jìn)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。“驗算”意思就是對此剪扭構(gòu)件按規(guī)范進(jìn)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(jìn)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(jìn)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）。

17、3) 進(jìn)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(jìn)行設(shè)計的單元的預(yù)應(yīng)力鋼筋材料必須是新規(guī)范JTG D622004中的預(yù)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(yù)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(jìn)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

18、常量考慮7) 程序默認(rèn)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(jìn)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(jìn)行設(shè)計，對于在施工階段作用的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(jìn)行激活

19、。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(yù)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(yù)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(yù)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(jìn)行“普通鋼筋估算驗算”時，要預(yù)先確定預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置位置、預(yù)應(yīng)力鋼筋面積、預(yù)應(yīng)力荷載，才能進(jìn)行“普通鋼筋量估算”。7) 進(jìn)行“預(yù)應(yīng)力

20、鋼筋量估算”時，建模時輸入的預(yù)應(yīng)力鋼筋面積不會影響預(yù)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（）僅考慮預(yù)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（）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(dǎo)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(rèn)按雙肢箍進(jìn)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用來作為抗彎和抗剪驗算的腹板厚度。因此在定義設(shè)計截面時一定要指定抗剪用腹板厚度，否則抗彎驗算的結(jié)果不可