midas建模連續(xù)剛構(gòu)

1、連續(xù)剛構(gòu)懸臂法施工實例連續(xù)剛構(gòu)懸臂法施工實例 懸臂法的施工順序和施工階段分析 本用戶指南將使用“使用建模助手做懸臂法橋梁施工階段分析”中的例題，學(xué)習(xí)掌握使用一般建模功能做施工階段分析的步驟。懸臂法(FCM)的施工順序一般如圖： 懸臂法施工階段分析應(yīng)該正確反應(yīng)上面的施工順序。施工階段分析中各施工階段的定義，在MIDAS/CIVIL里是通過激活和鈍化結(jié)構(gòu)群、邊界群以及荷載群來實現(xiàn)的。下面將MIDAS/CIVIL中懸臂法橋梁施工階段分析的步驟整理如下。1. 定義材料和截面2. 建立結(jié)構(gòu)模型3. 定義并構(gòu)建結(jié)構(gòu)群4. 定義并構(gòu)建邊界群5. 定義荷載群6. 輸入荷載7. 布置預(yù)應(yīng)力鋼束8. 張拉預(yù)應(yīng)力鋼

2、束9. 定義時間依存性材料特性值并連接10. 運行11. 確認分析結(jié)果模型l設(shè)定操作環(huán)境設(shè)定操作環(huán)境文件文件 / 新項目新項目 文件文件 / 保存保存( 掛籃計掛籃計算算 )在新項目選擇工具在新項目選擇工具單單位體系位體系 長度長度 選擇選擇m, 力力(質(zhì)質(zhì)量量) 選擇選擇tonf 點擊確定點擊確定l定義構(gòu)件材料定義構(gòu)件材料l定義時間依存材料定義時間依存材料為了考慮徐變、收縮以及彈性模量的變化，定義時間依存材料。 將橋墩截面定義為用戶類型后定義預(yù)應(yīng)力箱型梁截面。使用變截面群功能將變截面區(qū)段定義為群，用戶輸入兩端部的截面后程序會自動生成內(nèi)部截面。因此用戶不需要按橋梁段輸入預(yù)應(yīng)力箱型橋梁截面，只需

3、使用變截面群功能輸入支座處和跨中截面，程序自動會計算出整個橋梁的截面變化。首先定義橋墩截面l定義構(gòu)件截面定義構(gòu)件截面首先定義主梁截面 現(xiàn)以跨中截面為例，講解如何定義主梁控制界面l定義構(gòu)件截面定義構(gòu)件截面l定義構(gòu)件截面定義構(gòu)件截面由于連續(xù)剛構(gòu)主梁為變截面形式，所以需要定義變截面來模擬主梁。即為了使各截面定義為變截面群，必須先定義變截面l定義構(gòu)件截面定義構(gòu)件截面l結(jié)構(gòu)建模結(jié)構(gòu)建模 使用MIDAS/CIVIL的一般功能建立懸臂法橋梁模型。 為了做施工階段分析，在定義了施工階段之后，MIDAS/CIVIL將在兩個作業(yè)模式(基本階段和施工階段)內(nèi)運作。 在基本階段模式中，用戶可以輸入所有結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)、荷

4、載條件以及邊界條件，但不在此階段做結(jié)構(gòu)分析。施工階段模式是能做結(jié)構(gòu)分析的模式。在施工階段模式中，除了各施工階段的邊界條件和荷載之外，用戶不能編輯修改結(jié)構(gòu)模型。 施工階段不是由個別的單元、邊界條件或荷載組成的，而是將單元群、邊界條件群以及荷載群經(jīng)過激活和鈍化處理后形成的。在施工階段模式中可以編輯包含于處于激活狀態(tài)的邊界群、荷載群內(nèi)的邊界條件和荷載條件。 懸臂法橋梁的施工階段荷載(鋼束的預(yù)應(yīng)力、掛籃荷載、橋梁段自重等)條件非常復(fù)雜，所以一般在基本階段模式中建立結(jié)構(gòu)模型和邊界條件，在施工階段模式中輸入各施工階段的荷載。建模的步驟如下1. 建立預(yù)應(yīng)力箱型梁模型2. 建立橋墩模型3. 定義時間依存性材料

5、并與材料連接4. 建立結(jié)構(gòu)群5. 建立邊界群并輸入邊界條件6. 建立荷載群l結(jié)構(gòu)建模結(jié)構(gòu)建模建立預(yù)應(yīng)力箱梁模型建立預(yù)應(yīng)力箱梁模型 參照下圖建立預(yù)應(yīng)力箱型梁模型。將每個橋梁段看作一個梁單元，以零號塊和橋墩的交點、橋墩和橋墩的中心距離為基準(zhǔn)分割單元。滿堂支架法區(qū)段應(yīng)考慮下部鋼束的錨固位置分割單元。首先建立節(jié)點后使用 擴展單元 功能建立預(yù)應(yīng)力箱型梁右班跨模型。l結(jié)構(gòu)建模結(jié)構(gòu)建模建立預(yù)應(yīng)力箱梁模型建立預(yù)應(yīng)力箱梁模型l結(jié)構(gòu)建模結(jié)構(gòu)建模建立預(yù)應(yīng)力箱梁模型建立預(yù)應(yīng)力箱梁模型使用鏡像功能將生成的右半跨梁單元對稱復(fù)制。為了將對稱復(fù)制的左側(cè)的梁單元的坐標(biāo)軸與右側(cè)梁單元的坐標(biāo)軸一致，選擇反轉(zhuǎn)單元坐標(biāo)軸選項。l結(jié)構(gòu)建

6、模結(jié)構(gòu)建模建立預(yù)應(yīng)力箱梁模型建立預(yù)應(yīng)力箱梁模型l結(jié)構(gòu)建模結(jié)構(gòu)建模建立預(yù)應(yīng)力箱梁模型建立預(yù)應(yīng)力箱梁模型使用選擇屬性單元功能和工作樹形菜單功能修改變截面區(qū)段和零號塊梁單元截面。考慮到合龍段的支模一般將與合龍段連接的橋梁段12設(shè)計為等截面，所以將橋梁段1 15和零號塊端部單元的截面修改為變截面。由跨中向支座變化的截面修改為跨中支座截面，由支座向跨中變化的截面修改為支座-跨中截面，零號塊截面修改為支座截面。l結(jié)構(gòu)建模結(jié)構(gòu)建模建立預(yù)應(yīng)力箱梁模型建立預(yù)應(yīng)力箱梁模型使用 變截面組功能將變截面區(qū)段的梁單元指定為變截面群。l結(jié)構(gòu)建模結(jié)構(gòu)建模建立橋墩模型建立橋墩模型復(fù)制預(yù)應(yīng)力箱型梁的節(jié)點后使用 擴展單元功能建立橋

7、墩模型。將橋墩全長24m分割成12等分。l結(jié)構(gòu)建模結(jié)構(gòu)建模建立結(jié)構(gòu)群建立結(jié)構(gòu)群圖是懸臂法橋梁的施工順序和施工工期的計劃表。在施工工序計劃表中可以看出橋墩1和橋墩2有60天的施工時間差，所以當(dāng)施工合龍段時兩側(cè)的橋梁段有60天的材齡差。在實際建立施工階段模型時，按兩側(cè)橋墩同時施工經(jīng)過同樣的施工階段直到施工合龍段之前。在施工合龍段之前將橋墩1的材齡增加60天。因為在施工階段構(gòu)件的安裝和拆除是通過結(jié)構(gòu)群的激活和鈍化命令來完成的，所以首先應(yīng)該將同時施工的單元分別定義為結(jié)構(gòu)群。l結(jié)構(gòu)建模結(jié)構(gòu)建模建立結(jié)構(gòu)群建立結(jié)構(gòu)群建立結(jié)構(gòu)群之前先生成結(jié)構(gòu)群。l結(jié)構(gòu)建模結(jié)構(gòu)建模建立結(jié)構(gòu)群建立結(jié)構(gòu)群使用選擇屬性單元功能和工作

8、樹形菜單功能將生成的結(jié)構(gòu)群分配給梁單元。將定義的結(jié)構(gòu)群鈍化后再定義新的結(jié)構(gòu)群，可以通過激活和鈍化隨時查看定義的結(jié)構(gòu)群。l結(jié)構(gòu)建模結(jié)構(gòu)建模定義邊界群以及輸入邊界條件定義邊界群以及輸入邊界條件建立模型之后，按橋梁段查看結(jié)構(gòu)群。給建立的模型輸入邊界條件。在施工階段分析中，單元、荷載、邊界條件等所有信息都是以群的概念出現(xiàn)，通過激活和鈍化群來建立各施工階段。為了輸入邊界條件首先定義邊界群。l結(jié)構(gòu)建模結(jié)構(gòu)建模定義邊界群以及輸入邊界條件定義邊界群以及輸入邊界條件輸入邊界條件。將橋墩下端設(shè)置為固端，將預(yù)應(yīng)力箱型梁兩端設(shè)置成沿橋梁方向的滾動支座。l結(jié)構(gòu)建模結(jié)構(gòu)建模定義邊界群以及輸入邊界條件定義邊界群以及輸入邊界

9、條件為了使橋墩和預(yù)應(yīng)力箱型梁在連接位置有相同的位移，使用彈性連接中連接類型選項中剛性連接將其連接起來。l結(jié)構(gòu)建模結(jié)構(gòu)建模定義邊界群以及輸入邊界條件定義邊界群以及輸入邊界條件建立結(jié)構(gòu)群之前先生成結(jié)構(gòu)群。l建立荷載群建立荷載群 施工階段荷載有結(jié)構(gòu)自重、鋼束的預(yù)應(yīng)力荷載、掛籃(form traveller)自重、混凝土濕重(wet concrete)等四種。當(dāng)激活結(jié)構(gòu)物的自重時，程序?qū)⒆詣涌紤]已激活的結(jié)構(gòu)群的自重 。除了自重以外的其它三種荷載在各個施工階段要分別輸入。各施工階段的靜力荷載如下。 具有初期材齡的處于激活狀態(tài)單元的自重(Self) 作用于具有初期材齡的處于激活狀態(tài)單元上的預(yù)應(yīng)力荷載(PS

10、) 作用于處于激活狀態(tài)單元端部上的掛籃荷載(FT) 在支模和綁扎鋼筋結(jié)束后，拆模前處于澆筑狀態(tài)的混凝土濕重(WC) 考慮了各零號塊施工時間差的施工階段時間荷載(Time) 將各荷載工況定義為施工階段荷載類型。l建立荷載群建立荷載群定義各荷載工況所屬的荷載群。l定義并建立施工階段定義并建立施工階段 在本用戶指南中，懸臂法橋梁施工階段分為橋墩和零號塊的施工、橋梁段1 15的施工、合龍段1 3的施工等16個施工階段(參見圖)。按施工階段施工各橋梁段后，再按橋梁支座跨中順序施工合龍段，即可完成整個橋梁的施工。另外，因為例題中的橋梁為剛構(gòu)式懸臂法橋梁，所以各施工階段的邊界條件沒有發(fā)生變化懸臂法橋梁施工階

11、段分析中結(jié)構(gòu)群和邊界群的激活和鈍化相對于荷載群是比較簡單的，荷載群在結(jié)構(gòu)群被激活時既要激活預(yù)應(yīng)力荷載群和掛籃荷載群，又要激活混凝土濕重荷載群。 懸臂法橋梁施工階段分析中結(jié)構(gòu)群和邊界群的激活和鈍化相對于荷載群是比較簡單的，荷載群在結(jié)構(gòu)群被激活時既要激活預(yù)應(yīng)力荷載群和掛籃荷載群，又要激活混凝土濕重荷載群。如圖中，在同一施工階段中荷載加載時間不同時，可以使用添加步驟功能將荷載分步驟激活。 將掛籃前移、支模以及綁扎鋼筋、鋪設(shè)鋼束孔道等所需時間假設(shè)為7天，將混凝土養(yǎng)生時間假設(shè)為5天，在各施工階段中定義1個添加步驟。各施工階段開始階段被激活的橋梁段具有5天材齡并承受預(yù)應(yīng)力荷載和掛籃荷載。 l定義并建立施工

12、階段定義并建立施工階段 在施工順序圖中，兩個橋墩的橋梁段看起來是同時施工，但是在施工序計劃表中可以看出橋墩1的橋梁段比橋墩2的橋梁段提前施工60天。兩個橋墩的懸臂橋梁段如果有施工時間差，即混凝土的材齡有差異的話，其徐變、干縮和預(yù)應(yīng)力損失量也將不同。另外，因為60天的時間差異，兩個橋墩的懸臂梁的撓度也將產(chǎn)生差異。為了最大限度地降低中央合龍段完工時產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，必須正確預(yù)測兩個橋墩懸臂梁的撓度。所以做施工階段分析時，必須考慮兩個橋墩的材齡差異。施工階段時間荷載功能，可以用來考慮施工時間差的影響。施工階段時間荷載功能是賦予指定單元以一定的時間經(jīng)歷(材齡)，從而考慮施工時間差的影響的方法。使用施工階

13、段時間荷載的施工階段的建立步驟如下。1. 假設(shè)同時施工兩個橋墩的零號塊和橋梁段1 12。2. 加載合龍段混凝土濕重(即，將WC-KeySeg1加載在橋墩1的左側(cè)懸臂梁上，將WCKeySeg3 加載在右側(cè)橋墩的右側(cè)懸臂梁上)。3. 定義施工持續(xù)時間為零的施工階段，將KeySeg1和FSM1激活后，在該施工階段的 最后1天(Last Day)上給橋墩1側(cè)的單元和FSM1區(qū)段施加時間荷載(60天)。4. 激活KeySeg3和FSM3，加載合龍段(Key Seg2)的濕重。5. 定義下一階段并激活合龍段2(KeySeg2)。l定義并建立施工階段定義并建立施工階段將上述施工順序與各施工階段結(jié)構(gòu)群、荷載群

14、、邊界群的激活和鈍化連接起來，詳細的步驟如下。1. 施工階段1 激活橋墩、零號塊結(jié)構(gòu)群 激活邊界群 第1天: 激活預(yù)應(yīng)力荷載、掛籃荷載、自重 第7天: 激活混凝土濕重(橋梁段1)2. 施工階段2 激活橋梁段1 第1天: 鈍化施工階段1的掛籃荷載和混凝土濕重，激活掛籃荷載和預(yù)應(yīng)力荷載 第7天: 激活混凝土濕重(橋梁段2)3. 施工階段3 12: 重復(fù)施工階段2的步驟4. 施工階段13 激活橋梁段12 第1天: 鈍化施工階段12的掛籃荷載和混凝土濕重，激活掛籃荷載和預(yù)應(yīng)力荷載 第20天: 激活混凝土濕重(合龍段1、3)5. 施工階段14 激活合龍段1和滿堂支架法區(qū)段1(FSM 1) 第1天: 鈍化

15、橋墩1的掛籃荷載和合龍段1的混凝土濕重，激活預(yù)應(yīng)力荷載 最后1天: 激活橋墩1側(cè)的單元和滿塘支架法區(qū)段(FSM1)的時間荷載6. 施工階段15 激活合龍段3和FSM3 第一天: 鈍化合龍段3的混凝土濕重，激活預(yù)應(yīng)力、合龍段2的混凝土濕重7. 施工階段16 激活合龍段2 第1天: 鈍化掛籃荷載和混凝土濕重，激活預(yù)應(yīng)力荷載8. 施工階段17 第1天: 激活二期恒載l定義并建立施工階段定義并建立施工階段 在建立施工階段之前首先要定義施工階段。在施工工序計劃表中，計劃合龍段的施工時間為30天，所以將施工階段CS13、15的持續(xù)時間定義為30天。假設(shè)合龍段的初期材齡為10天，則將30-10=20天定義為

16、一個添加步驟。在施工階段CS17上施加二期恒載，為了考慮長期荷載引起的徐變和干縮效果，將CS17的持續(xù)時間定義為10000天。l定義并建立施工階段定義并建立施工階段參照前面所述的施工階段順序建立施工階段CS1。l定義并建立施工階段定義并建立施工階段 輸入各施工階段的荷載。施工階段荷載包括掛籃、混凝土濕重、結(jié)構(gòu)自重、預(yù)應(yīng)力荷載、時間荷載等。按下列順序輸入施工荷載。1. 結(jié)構(gòu)自重2. 掛籃荷載3. 混凝土濕重4. 預(yù)應(yīng)力荷載5. 時間荷載 首先輸入結(jié)構(gòu)自重。定義結(jié)構(gòu)物自重以后，將其施加在施工階段CS1，其它施工階段的結(jié)構(gòu)自重將由程序自動加載。l輸入荷載輸入荷載 輸入施工階段掛籃荷載。掛籃荷載的位置

17、在懸臂梁端部，大小為-80tonf的垂直荷載200tonf-m的y方向彎矩荷載。因為在施工階段模式中，只有該施工階段的結(jié)構(gòu)群、荷載群、邊界群被激活，所以可以很方便地輸入荷載。在施工階段工具條中轉(zhuǎn)換施工階段，輸入各施工階段的荷載。l輸入荷載輸入荷載 與上述相同的方法轉(zhuǎn)換施工階段輸入各施工階段掛籃荷載。l輸入荷載輸入荷載輸入完掛籃荷載后輸入混凝土濕重?；炷翝裰乜梢允褂貌牧媳砉δ苡嬎?。使用材料表功能計算構(gòu)件的重量之前，首先將變截面群中的截面轉(zhuǎn)換為各個變截面類型。如圖，通過變截面類型，轉(zhuǎn)換生成101 112截面。l輸入荷載輸入荷載輸入混凝土濕重。各施工階段混凝土濕重的加載位置為懸臂梁端部，大小為垂直

18、方向的橋梁段濕重和按偏心距離為2.5m計算的y方向彎矩。l輸入荷載輸入荷載輸入完掛籃荷載后輸入混凝土濕重?；炷翝裰乜梢允褂貌牧媳砉δ苡嬎?。使用材料表功能計算構(gòu)件的重量之前，首先將變截面群中的截面轉(zhuǎn)換為各個變截面類型。如圖，通過變截面類型，轉(zhuǎn)換生成101 112截面。l輸入荷載輸入荷載 輸入預(yù)應(yīng)力荷載。用戶輸入鋼束的開始點、反彎點和結(jié)束點后，程序?qū)⒆詣佑嬎愠鲎罴训那€生成鋼束布置形狀文件。鋼束的輸入是以假設(shè)的x軸為基準(zhǔn)，將已定義的三維曲線設(shè)置在任意的坐標(biāo)上。在輸入鋼束坐標(biāo)之前先定義上下部鋼束的特性值。l輸入荷載輸入荷載l輸入荷載輸入荷載 輸入體現(xiàn)結(jié)構(gòu)施工時間差的時間荷載。將橋墩1的零號塊和橋墩2的零號塊以及與兩橋墩連接的懸臂梁的施工時間差(60天)以時間荷載的方式輸入。60天時間荷載加載在施工階段CS14，所以轉(zhuǎn)換到施工階段14的模式后再輸入時間荷載。l運行分析運行分析l查看分析結(jié)果查