1、使用建模助手做懸臂法(FCM)橋梁施工階段分析目 錄概 要 1橋梁基本數據以及一般截面 2懸臂法(FCM)的施工順序以及施工階段分析 4使用材料以及容許應力 6荷 載 7設定建模環境 9定義截面及材料 10使用懸臂法建模助手建模 12輸入模型數據 12預應力箱型截面數據的輸入 16預應力鋼束的布置 18編輯和添加數據 24查看施工階段 24修改施工階段 26時間依存性材料特性的定義和連接 31分解變截面群 36運行結構分析 37查看分析結果 39使用圖形查看應力和內力 39使用表格查看應力 44查看預應力的損失 45查看鋼束坐標 46查看鋼束伸長量 47查看預拱度 48查看預拱度管理圖 49查

2、看荷載組合作用下的內力 50使用建模助手做懸臂法(FCM)施工階段分析概 要預應力箱型梁橋(PSC BOX Bridge)的施工工法一般有頂推法(ILM)、懸臂法(FCM)、移動支架法(MSS)等。懸臂法是由橋墩向跨中方向架設懸臂構件的方法，該工法不用水上作業，也不需要架設大量的臨設和腳手架，因此可以靈活使用橋下空間。另外，因為不直接與橋下河流或道路接觸，因此被廣泛使用于高橋墩、大跨度橋梁中。使用懸臂法(FCM)施工的預應力箱型梁橋，因為各施工階段的結構體系不同，所以只有對各施工階段做結構分析才能最終確定截面大小。另外，為了正確分析混凝土材料的時間依存特性和預應力鋼束的預應力損失，需要前階段累

3、積的分析結果。用戶在本章節中將學習使用懸臂法橋梁建模助手建立懸臂法(FCM)各施工階段和施工階段分析的步驟，以及確認各施工階段應力、預應力損失和撓度的方法。例題中的橋梁為按懸臂法施工的現澆橋梁。圖1 分析模型(竣工后)53使用建模助手做懸臂法(FCM)施工階段分析橋梁基本數據以及一般截面橋梁基本數據如下：橋 梁 類 型 : 三跨預應力箱型連續梁橋(FCM)橋 梁 長 度 : L = 85.0 + 130.0 + 85.0 = 300.0 m橋 梁 寬 度 : B = 12.7 m (2車道)斜 交 角 度 : 90(正橋)橋梁終點橋梁始點圖2 縱向剖面圖3 標準截面一端張拉兩端張拉上 部 鋼

4、束合龍段FSM 區段合龍段零號塊FCM 區段FCM 區段一端張拉兩端張拉下 部 鋼 束圖4 鋼束布置簡圖懸臂法(FCM)的施工順序以及施工階段分析懸臂法(FCM)的施工順序一般如下：同時進行施工下部工程制作及拼裝掛籃分階段施工下部工程架設零號塊的臨設并設置臨時固結措施在零號塊上布置掛籃拼裝模板，布置鋼筋和鋼材(需七天)混凝土的澆筑及養護、張拉鋼束(需五天)移動掛籃到下一個橋梁段施工完第一中間跨，移動掛籃施工邊跨(FSM工法)施工合龍段(Key Seg.)布置永久支座，張拉下部鋼束施工橋面收 尾 本懸臂法橋梁例題為三跨連續梁使用了4臺掛籃(F/T)，因此不必移動掛籃。懸臂法施工階段分析應該正確反

5、應上面的施工順序。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構群、邊界群以及荷載群來實現的。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. 建立結構模型3. 定義并構建結構群4. 定義并構建邊界群5. 定義荷載群6. 輸入荷載7. 布置預應力鋼束8. 張拉預應力鋼束9. 定義時間依存性材料特性值并連接10. 運行結構分析11. 確認分析結果懸臂法建模助手能幫助用戶自動生成上述28項步驟。使用一般功能完成28項步驟地方法將在使用一般功能的懸臂法施工階段分析里做詳細介紹。在本指南中將介紹利用懸臂法建模助手做懸臂法施工階

6、段分析的方法。使用材料以及容許應力Ø 上部結構混凝土材料強度標準值 :初始抗壓強度 :彈性模量 : Ec=3,000Wc1.5 fck+ 70,000 = 3.07×105kgf/cm2容 許 應 力 容許應力施加預應力初期預應力損失之后壓 縮張 拉Ø 下部結構混凝土材料強度標準值 :彈性模量 :Ø 預應力鋼束(KSD 7002 SWPC 7B-15.2mm (0.6 鋼束)屈服強度 :抗拉強度 :截面面積 :彈性模量 :張拉力 :錨固端滑移 : 摩擦系數 : : 容許應力最大控制應力張拉初期()預應力損失之后荷 載Ø 永久荷載結構重力 在程序

7、中以自重輸入二期恒載 Ø 預應力荷載鋼束()截面面積 :孔道直徑 :張拉力 : 施加72%抗拉強度的張力張拉初期的損失(由程序計算)摩擦損失 :頂板束 : , 底板束 : , 錨固端滑移量 : 混凝土彈性壓縮預應力損失 : 損失量, 預應力長期損失(由程序計算)應力松弛 徐變和干縮引起的損失Ø 徐變和干縮條件水泥 : 普通水泥施加持續荷載時混凝土的材齡 : 日混凝土暴露在大氣中時的材齡 : 日相對濕度 : 大氣或養生溫度 : 適用標準 : 道橋設計標準 (CEB-FIP)徐變系數 : 由程序計算混凝土干縮應變 : 由程序計算Ø 掛籃(form traveller)

8、荷載假設掛籃自重如下圖5 掛籃自重設定建模環境為了做懸臂法橋梁的施工階段分析首先打開新項目( 新項目)以FCMwizard名字保存( 保存)文件。 然后將單位體系設置為tonf和m。該單位體系可以根據輸入的數據類型隨時隨意地更換。文件 / 新項目文件 / 保存 ( FCMwizard )² 單位體系也可以使用程序窗口下端的狀態條中的按鈕()選擇修改。工具 / 單位體系 ²長度 > m ; 力 > tonf ¿圖6 設定單位體系定義截面及材料定義上部結構和下部結構以及預應力鋼束的材料特性。模型 / 特性值 / 材料² 同時定義多種材料時，使用按

9、鈕會更方便一些。類型 > 混凝土 ; 規范 > KS-Civil(RC)數據庫 > C400 ¿ ²類型 > 混凝土 ; 規范 > KS-Civil(RC)數據庫 > C270 ¿名稱 (鋼束) ; 類型 > 用戶定義 ; 規范 > None分析數據彈性模量 (2.0e7)線膨脹系數 (1.0e-5) ¿圖7 定義材料特性對話框將橋墩的截面特性定義為用戶類型。²² 因為預應力箱型截面的特性將在懸臂法建模助手中定義，所以不必在此另外定義。模型 / 特性值 / 截面數據庫 / 用戶表單截面號

10、 (1) ; 名稱 (橋墩)截面形狀 > 實心矩形 ; 用戶 > H (1.8), B(8.1) ¿圖8 定義截面特性對話框使用懸臂法建模助手建模使用MIDAS/CIVIL的懸臂法建模助手功能建模。懸臂法建模助手由模型、截面、鋼束三個表單組成。輸入模型數據² 本橋梁例題將支膜和綁扎鋼筋、布置鋼束管道的時間定為7天，澆筑混凝土以及養生的時間定為5天，因此將施工一個橋梁段的時間設定為12天。在懸臂法建模助手的模型表單中，我們將定義橋梁的材料、基本數據、橋梁段的劃分(參見圖10)、零號塊的大小、橋墩類型和尺寸等，另外還將定義每個橋梁段的施工持續時間(12天²

11、)。模型 / 結構建模助手 / 懸臂法建模助手 模型表單材料 (主梁) > 1: C400 ; 材料 (橋墩) > 2: C270橋墩數 ( 2 ) ; 橋墩截面 > 1: 橋墩 ; 施工階段持續時間 (12)方法 > 現澆零號塊 > P.T. ( 14 ) ; B ( 6 )合龍段 > K1 ( 2 ) ; K2 ( 2 )² 滿堂支架法(FSM)區段要考慮鋼束的錨固，合理地劃分單元。(參照圖10)。橋墩 > H ( 40 ) ; C ( 4.2 )滿堂支架法(FSM) > FSM(左) ( 2, 44.25 ) ; FSM(右) (

12、 2, 44.25 )²Zone1 ( 124.75 ) ; Zone2 ( 124.75 )² 選擇半徑開關并輸入半徑，即可建立曲線變截面懸臂法橋梁模型。² 選擇詳細開關并按，即可建立非對稱施工的橋梁或各跨長度不同的懸臂法橋梁模型。圖9 懸臂法橋梁建模助手的模型表單零號塊合龍段 1FSM區段橋梁段 1零號塊零號塊合龍段 2橋梁段 2橋梁段 2零號塊合龍段 3FSM區段橋梁段 1圖10 橋梁段的劃分圖11 施工工序計劃表懸臂法的施工工期與橋墩數量和投入的作業車輛(掛籃等)有關。因為各橋墩的懸臂部分并不是同時施工的，所以施工合龍段時合龍段兩側懸臂橋梁段的混凝土材齡是

13、不同的。由于兩側懸臂橋梁段混凝土材齡的差異，引起同一施工階段內施工的懸臂橋梁段的徐變和干縮以及預應力鋼束的預應力損失量的差異。也就是說，施工合龍段時合龍段兩側的截面應力和位移是不同的，施工階段分析時一定要考慮到這種情況。 ² 關于施工階段時間荷載功能的使用方法請參照“使用一般功能做懸臂法施工階段分析”中的說明或參照“用戶在線手冊”中的“CIVIL的功能>荷載 >施工階段時間荷載。在MIDAS/CIVIL中，通過施工階段時間荷載²功能決定單元的材料時間依存特性，合龍段兩側橋梁段的材齡差異，由施工完兩橋墩的零號塊之后施工第一個橋梁段的時間差異來體現。在圖11的預定施

14、工工序中以一行為15天來表示施工橋梁所需時間以及預定的工序。根據預定的工序，兩橋墩第一個橋梁段的開始施工時間差為60天。 點擊， 輸入兩橋墩零號塊的施工時間差。P.T. > P.T. 2Day ( 60 ) ; ¿圖12 輸入橋墩零號塊的施工時間差混凝土是具有時間依存特性的材料，混凝土的強度、徐變和干縮系數都隨時間而變化。混凝土的材齡越小，混凝土的時間依存特性值的變化越大。在施工階段分析中，因為混凝土一般都處于早期材齡狀態，為了正確地反映混凝土的材料時間依存特性，需要正確輸入混凝土初始材齡的信息。初始材齡是指在混凝土養生期間拆模之后，開始施加持續荷載時的混凝土材齡。程序將利用輸

15、入的初始材齡計算混凝土的彈性系數、徐變系數、干縮系數。主要構件的初始材齡從施工工序計劃表中構件的施工持續時間里扣除支模和綁扎鋼筋所需時間而得。 Ø FSM 區段 : 60 天Ø 合龍段(Key Seg.) : 10 天Ø 零號塊 : 15 天Ø 一般橋梁段 : 5 天 Ø 橋墩 : 100 天點擊 ，輸入各主要構件的初期材齡。² 考慮濕混凝土自重的橋梁段和合龍段的初期材齡應該比一個橋梁段的施工持續時間短。詳細的內容參見“預應力箱型截面” 章節。FSM ( 60 ) ; Segment ( 5 ) ; Key Seg ( 10 )Pie

16、r ( 100 ) ; Pier Table ( 15 ) ¿圖13 輸入各主要構件的初期材齡預應力箱型截面數據的輸入² 參見用戶在線手冊中的 “CIVIL的功能>模型>特性值>變截面群”。為了能承受懸臂法施工時的彎矩和剪力，FCM橋梁的截面一般設計成支座截面高于跨中截面的變截面梁。在懸臂法建模助手中，用戶只需輸入跨中截面和支座處截面，程序將自動生成截面高度按二次方程變化的曲線橋梁。² 參照圖14的截面圖形輸入截面尺寸。輸入完截面尺寸以后在查看選項中選擇實際截面，可以觀察到實際輸入的截面形狀。² 關于添加步驟的詳細事項參見用戶在線手冊中

17、的 “CIVIL的功能>荷載>施工階段分析數據>定義施工階段”。掛籃的荷載應該輸入包含模板的重量以及偏心距離，程序將自動轉換成垂直荷載和彎矩。如果選擇考慮混凝土濕重的話，則在支模和綁扎鋼筋之后 (默認為從橋梁段的施工持續時間中扣除橋梁段的初期材齡時間)，程序將自動施加混凝土濕重。在結構體系不變的情況下，如果已經施加掛籃荷載(包括模板重量)而由于不可知的原因沒有立即施加混凝土濕重時，不需要另外建立施工階段，只需利用添加步驟功能輸入一個步驟即可。²截面表單單箱單室 (開) H1( 0.25 ) ; H2( 2.19 ); H3( 0.26 ) ; H4( 0.35 )H

18、5( 0.325 ); H6( 0.25 ); H2-1( 5.9 ); H3-1( 0.85 ) B1( 2.8 ) ; B2( 0.45 ); B3( 3.1 ) ; B4( 1.75 ) ; B5 ( 1.75 )B6( 1.25 )掛籃荷載 (包含模板荷載) > 考慮混凝土濕重 (開)P ( 80 ) ; e ( 2.5 )查看選項 > 實際截面圖14 預應力箱型截面² 選擇單箱雙室時，可以建立中間有腹板的雙格預應力箱型截面。² 在懸臂法建模助手中預應力箱型梁的剛度中心的偏心自動設置為中央-頂。這是考慮了變截面的實際變化形狀。因此也將按中央-頂為基準計算

19、剛度并適用于分析。可以確認截面形狀圖15 輸入截面尺寸預應力鋼束的布置在預應力鋼束表單中將輸入鋼束在橫截面上的位置以及在各橋梁段錨固的鋼束數量。輸入了鋼束在各橫截面上的位置以及錨固數量后，程序將自動生成預應力鋼束的形狀。 預應力鋼束在橫截面方向上的布置在建模助手中只能按等間距布置，因為預應力鋼束在橫截面方向的間距對整個施工階段分析的結果影響不大，所以當鋼束在橫截面方向上的布置不是等間距時，可以輸入各鋼束距離的平均值。 ² 即使不選擇預應力鋼束和預應力選項，也可以利用菜單中預應力鋼束形狀功能輸入鋼束信息。鋼束表單預應力鋼束和預應力 (開)²截面類型 > 單箱單室H1 (

20、 0.17 ) ; H2 ( 0.32 ) ; H3 ( 0.29 ) ; H4 ( 0.14 )W1 ( 0.1 ) ; W2 ( 0.1 ) ; W3 ( 0.06 ) ; S ( 0.175 )DX1 ( 0.1 ) ; DY1 ( 0.3 ) ; DX2 ( 0.1 )DY2 ( 0.3 ) ; DX3 ( 0.3 ) ; DY3 ( 0.19 )相等 (開)N1 ( 7 ) ; N2 ( 3 ) ; N3 ( 6 ) ; N4 ( 3 ) ; N5 ( 2 )² N7和N8是FSM區段的下部預應力鋼束數量。N6 ( 7 ) ; N7 ( 2 ) ; N8 ( 5 )

21、78;圖16 邊跨預應力鋼束的布置 圖17 中間跨預應力鋼束的布置² 在鋼束數量對話框中選擇不等選項時，可以在各跨各橋墩中輸入不同的預應力鋼束數量。圖18 預應力鋼束在橫截面方向的布置下面輸入預應力鋼束的特性值和預應力鋼束的張力。因為頂板束和底板束的預應力損失量不同，所以應分別定義頂板束和底板束。鋼束張力設定為極限強度的72%。因為底板束的錨固位置有可能不在橋梁段的端部而在任意的位置，因此將底板束的錨固位置定義為與橋梁段的比例長度。預應力鋼束的特性值 > ; 鋼束名稱 ( 頂板束 ) ; 鋼束類型 > 內部材料 > 3: 鋼束 鋼束截面面積 (0.0026353)

22、或按 鋼絞線公稱直徑 > 15.2mm(0.6) 鋼絞線股數 (19) ¿² 計算預應力鋼束的預應力松弛損失時，一般使用Magura公式。松弛系數是包含在公式中的反應鋼束品種松弛特性的常數。對一般鋼束常數為10，低松弛鋼束松弛系數為45。關于松弛系數的詳細內容請參照土木結構分析中的“預應力損失”章節。孔道直徑 (0.103) ; 松弛系數 (45)²鋼束與孔道壁的摩擦系數 (0.2) 孔道每米長度局部偏差的摩擦系數 (0.001)極限強度 (190000) ; 屈服強度 (160000)荷載類型 > 后張 錨具變形及鋼筋回縮值 > 始點 (0.0

23、06) ; 終點 (0.006) ¿鋼束名稱 ( 底板束 ) ; 鋼束類型 > 內部材料 > 3: 鋼束 鋼束截面面積 (0.0026353) 或按 鋼絞線公稱直徑 > 15.2mm(0.6) 鋼絞線股數 (19)孔道直徑 (0.103) ; 松弛系數 (45)鋼束與孔道壁的摩擦系數 (0.3) 孔道每米長度局部偏差的摩擦系數 (0.0066)極限強度 (190000) ; 屈服強度 (160000)荷載類型 > 后張 錨具變形及鋼筋回縮值 > 始點 (0.006) ; 終點 (0.006) ¿² 將頂板束孔道注漿設定為每1施工階段時

24、，張拉鋼束之后在施工階段將按注漿后的截面特性計算應力。頂板束 > 頂板束 ; 底板束 > 底板束張拉應力 > 頂板束( 0.72 ) × ( Su ) ; 底板束( 0.72 ) × ( Su )錨具位置 ( 1 )頂板束孔道注漿 > 每 ( 1 ) 個施工階段 ²圖19 輸入鋼束特性值頂 板 束在橋梁段610內各錨固2個鋼束底 板 束底板束(橋梁段2)底板束(橋梁段1)圖20 預應力鋼束布置圖(縱向)因為彎矩隨懸臂長度增加而增大，所以所需鋼束數量也將增多，從而也會產生一個橋梁段內錨固兩個鋼束的情況。 參照圖20輸入錨固在各橋梁段的鋼束的數

25、量。 鋼束錨固數量² 按住Ctrl鍵，可以同時選取多個橋梁段。相同 (開)橋梁段 > P.T, Seg6, Seg7, Seg8, Seg9, Seg10 ²錨固數量 ( 2 ) ; ¿相同 (開) ; 橋梁段 > Seg1, Seg2, Seg3, Seg4, Seg12錨固數量 ( 0 ) ; ¿相同 (開) ; 橋梁段 > Seg1, Seg2, Seg3, Seg4, Seg12錨固數量 ( 0 ) ; 橋梁段 > Seg5, Seg11錨固數量 ( 2 ) ; ¿圖21 輸入各橋梁段錨固數量輸入完所有數據之后按

26、鍵結束懸臂法橋梁建模助手并確認建立的模型。確認建立的橋梁模型和預應力鋼束的布置情況。可以利用窗口縮放功能和對齊縮放功能詳細確認指定部位。 點柵格 (關), 捕捉點柵格 (關), 捕捉軸網 (關), 捕捉節點 (開), 捕捉單元 (開) 顯示雜項表單鋼束形狀 (開) ¿邊界條件表單支撐 (開) ; 彈性連接 (開) ¿ 對齊縮放, 消隱 (開)² 在懸臂法橋梁建模助手中自動將各邊界條件定義成如下: 橋梁兩端為可移動鉸支座，橋墩底部為固定支座，橋墩和預應力箱型梁用具有強大剛度的彈性單元連接。縮放窗口彈性連接圖22 由懸臂法橋梁建模助手生成的橋梁模型編輯和添加數據查看施

27、工階段在定義了施工階段之后，MIDAS/CIVIL將在兩個作業模式(基本階段和施工階段)內工作。在基本階段模式中，用戶可以輸入所有結構模型數據、荷載條件以及邊界條件，但不在此階段做結構分析。施工階段模式是指能做結構分析的模式。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構模型。 ² 在施工階段模式中不能修改或刪除節點和單元。除了處于激活狀態的邊界條件和荷載條件以外，其它數據的修改和刪除只能在基本階段模式中進行。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

28、狀態的邊界群、荷載群內的邊界條件和荷載條件。² 可以在施工階段工具條和工作樹形表單中查看施工階段信息。用戶在施工階段工具條中選擇基本階段以外的施工階段后，可以在工作樹形表單中一目了然地查看當前施工階段中被激活和鈍化了的結構群、邊界群和荷載群。另外，用戶通過在施工階段工具條中變換施工階段，可以在模型空間中即時查看施工階段的變化情況。 在施工階段工具條中選擇各施工階段確認各施工階段的荷載。 顯示荷載表單荷載工況 > 節點荷載 (開) ¿樹形菜單 > 工作表單² 在光標處于施工階段工具條中的狀態下，使用鍵盤內的向上或向下移動鍵按順序確認各施工階段。施工階段

29、> CS4 ²施工階段信息圖23 施工階段4的結構體系修改施工階段在懸臂法橋梁建模助手中，我們曾將橋梁段的施工持續時間統一設定為12天。在圖11的預定工程表中預定合龍段的施工持續時間為30天。因此橋梁段12被激活后施工合龍段的準備時間為3010(合龍段的初期材齡)=20天。在橋梁段12處于激活狀態的施工階段(CS13)的施工階段持續時間修改為30天，將合龍段混凝土濕重(KeyWetConc13)加載時間利用添加步驟功能設定為階段內的一個步驟并設定加載時間為第20天。 消隱 (關)² 因為只有在基本模式內才能修改施工階段的信息，所以將施工階段轉換到基本模式狀態。施工階段

30、 > 基本階段 ²荷載 / 施工階段分析數據 / 定義施工階段名稱 > CS13 ; 施工階段 > 持續時間 ( 30 ) 添加步驟 > 步驟 > 1 ; ; 時間 ( 20 ) ; 荷載表單激活² 合龍段2的混凝土濕重應加載于施工階段15，所以在施工階段13中將其刪除。群列表 > 名稱 > KeyWC2 ²激活日期 > 20 群列表 > 名稱 > KeyWC1, KeyWC3 ¿² 由懸臂法橋梁建模助手自動生成的單元群、邊界條件群、荷載群的名稱說明參見用戶在線幫助手冊中 “定義結構(

31、邊界、荷載)群”章節。圖24 修改施工階段13的信息使用與施工階段13相同的方法修改施工階段15。根據施工工序計劃表合龍段2的施工持續時間為30天，所以將施工階段15的施工階段持續時間修改為30天。荷載 / 施工階段分析數據 / 定義施工階段名稱 > CS15 ; 施工階段 > 持續時間 ( 30 )添加步驟 > 時間 ( 20 ) 荷載表單群列表 > KeyWC2激活激活日期 > 20 ¿圖25 修改施工階段15的信息當所有的合龍段的連接(鋼束連接)最終完成之后，加載橋面鋪裝、欄桿、護墻等二次設計恒載。將二次設計恒載加載至10000天，在考慮了徐變和干

32、縮的影響后生成預拱度控制圖。將二期恒載加載到施工階段CS16，并把CS16的施工持續時間設置為10000天。為了加載二期恒載，要先定義荷載條件并生成荷載群。荷載 / 靜力荷載工況名稱 ( 2nd ) ; 類型 > 施工階段荷載 C 群Enter 鍵群 / 荷載群 / 新建 ( 2nd ) 圖26 定義荷載條件以及生成荷載群將二期恒載施加給預應力箱型粱。二期恒載的大小為tonf/m，加載方向為Z方向。 顯示荷載表單荷載工況 > 節點荷載 (關) 雜項表單鋼束形狀 (關) 邊界表單一般支撐 (關) ; 彈性連接 (關) ¿荷載 / 梁單元荷載 窗口選擇 (圖27的部分)荷載工

33、況名稱 > 2nd ; 荷載群名稱 > 2nd 選項 > 添加 ; 荷載群 > 均布荷載方向 > 全局坐標 Z ; 投影 > 否數值 > 相對值 ; x1 ( 0 ), x2 ( 1 ), W ( -3.432 ) ¿圖27 施加二期恒載在施工階段16里將荷載群2nd激活，并將施工階段16的施工持續時間設定為10000天。 荷載 / 施工階段分析數據 / 定義施工階段名稱 > CS16 施工階段 > 持續時間 ( 10000 )結果輸出方式 > 施工階段 (開) ; 添加步驟 (開) 荷載表單群列表 > 名稱 >

34、 2nd 激活激活日期 > 開始 ¿圖28 修改施工階段16的信息時間依存性材料特性的定義和連接² 因為徐變和干縮系數是構件形狀指數(Notational Size of Member)的函數，所以需要定義了變截面尺寸之后再輸入混凝土的時間依存性材料特性。建立了上部和下部混凝土結構的模型之后，我們將定義各截面的混凝土材料時間依存特性(強度發展曲線、徐變系數、干縮系數)。 ²² 為了自動將材料和時間依存性材料特性值連接起來，應該使用數據庫/用戶類型或PSC類型定義截面特性值。根據道橋設計規范和CEB-FIP的規定，當構件的尺寸不同時混凝土的徐變系數和

35、干縮系數將不同。因此為了在分析時能正確考慮材料的時間依存特性，必須分別計算各構件的材料時間特性，也就是說必須定義相當于不同截面單元總數的材料并賦予材料不同的時間依存特性值。MIDAS/CIVIL根據各單元的材齡自動計算材料的時間特性。使用修改單元依存材料特性值功能可以生成符合CEB-FIP規定的材料時間依存特性以及與此相對應的材料，并能自動賦予各相關單元以該材料特性值。²使用修改單元依存材料特性值功能生成變截面單元的徐變系數和干縮系數的步驟如下。1. 定義CEB-FIP規定的徐變和干縮材料特性2. 將時間依存性材料特性與實際定義的材料連接3. 使用修改單元依存材料特性值功能，將與構件

36、尺寸有關的系數(構件幾何形狀指數)賦予各單元實行上述步驟的話，在施工階段分析中凡是由修改單元依存材料特性值功能修改的單元的構件幾何形狀指數均按步驟3的結果計算(步驟1中定義的構件幾何形狀指數將被替代)徐變和干縮。參照下面數據輸入時間依存材料特性值。 Ø 28天強度 : fck = 400 kgf/cm2 (預應力箱型梁), 270 kgf/cm2 (橋墩)Ø 相對濕度 : RH = 70 %Ø 幾何形狀指數 : 輸入任意值Ø 混凝土種類 : 一般混凝土 (N.R)Ø 拆模時間 : 3天 模型 / 特性值 / 時間依存材料(徐變和干縮)²

37、; 將28天強度換算成當前使用的單位體系后再輸入。名稱 (C400) ; 設計標準 > CEB-FIP混凝土28天抗壓強度 (4000) ² 相對濕度 (40 99) (70) 構件幾何形狀指數 (1) 混凝土種類 > 普通或速凝混凝土 (N, R) 拆模時間(開始發生干縮時的混凝土材齡) (3) ¿ 名稱 (C270) ; 設計標準 > CEB-FIP混凝土28天抗壓強度 (2700) 相對濕度 (40 99) (70) 構件幾何形狀指數 (1) 混凝土種類 > 普通或速凝混凝土 (N, R) 拆模時間(開始發生干縮時的混凝土材齡) (3)

38、91; 圖29 定義徐變和干縮材料特性混凝土材料具有隨時間的發展逐漸硬化的特性，本例題使用CEB-FIP規定的混凝土強度發展曲線來體現混凝土材料強度隨時間變化的特性。輸入的數值參見定義徐變和干縮時輸入的數值。 模型 / 特性值 / 時間依存材料(抗壓強度)名稱 (C400) ; 類型 > 設計標準 強度發展曲線 > 設計標準 > CEB-FIP² N,R: 0.25中0.25為a值。混凝土28天抗壓強度(S28) (4000) 混凝土類型(a) (N, R : 0.25) ¿模型 / 特性值 / 時間依存材料(抗壓強度)名稱 (C270) ; 類型 >

39、; 設計標準強度發展曲線 > 設計標準 > CEB-FIP混凝土28天抗壓強度(S28) (2700)混凝土類型(a) (N, R : 0.25) ¿圖30 定義隨時間變化的強度發展函數將時間依存性材料特性連接到對應的材料上。 模型 / 特性值 / 時間依存材料連接時間依存性材料類型徐變/干縮 > C400 抗壓強度 > C400選擇連接材料 材料 > 1:C400 選擇的材料 時間依存性材料類型徐變/干縮 > C270 抗壓強度 > C270選擇連接材料> 材料 > 2:C270 選擇的材料 圖31 連接時間依存材料特性和材料如

40、果使用修改單元依存材料特性值功能輸入構件的幾何形狀指數(h，構件的幾何形狀指數)時，在定義時間依存性材料特性時輸入的幾何形狀指數將被修改單元依存材料特性值中定義的各單元的幾何形狀指數替代，程序將使用替代后的幾何形狀指數計算徐變和干縮。 模型 / 特性值 / 修改單元依存材料特性值 全選選項 > 添加/替換單元依存材料² 選擇自動計算時，由程序自動計算各種截面的幾何形狀指數(h)，并使用于徐變和干縮計算中；選擇用戶輸入時，將使用輸入的幾何形狀指數計算徐變和干縮。構件的幾何形狀指數 > 自動計算 ² ¿圖32 輸入構件的幾何形狀指數分解變截面群使用懸臂法建

41、模助手中的變截面群功能，可以自動生成變截面單元。在變截面群功能中，用戶只需輸入兩個端部截面，程序將自動計算出內部變截面各部分的截面特性值。MIDAS/CIVIL在分析具有變截面群的結構模型時，在分析之前要重新計算變截面群內各單元的截面特性值，然后生成分析數據。所以如果在結構分析之前將變截面群分解后將截面數據賦予各單元，將會縮短計算分析時間。² 在下部的列表框中選擇TSGroup14。模型 / 特性值 / 變截面群名稱 > TSGroup1 4 ² 新開始截面號 ( 1 ) ² ¿² 輸入隨著變截面群的分解生成的新的變截面數據的起始號碼。圖

42、33 分解變截面群運行結構分析建立了結構模型和施工階段數據之后，分析之前用戶需決定在施工階段分析中是否考慮時間依存材料特性、是否考慮預應力鋼束的預應力損失量，并且要輸入徐變計算所需的收斂條件和計算迭代次數。分析 / 施工階段分析控制最終階段 > 最后階段分析選項 > 考慮時間依存材料特性 (開)時間依存材料特性徐變和干縮 (開) ; 類型 > 徐變和干縮徐變計算收斂條件迭代次數 ( 5 ) ; 容許應力 ( 0.01 )² 選擇對較大時間間隔自動劃分時間步驟時，當施工階段的持續時間超過一定限度(參見圖34)時程序內部將自動劃分時間步驟。對較大時間間隔自動劃分時間步驟

43、 (開) ²鋼束預應力損失 (徐變和干縮) (開)抗壓強度的變化 (開) 鋼束預應力損失 (彈性收縮) (開) ¿圖34 設置施工階段分析考慮事項當結構建模和施工階段的構成以及分析選項均結束后，開始運行結構分析。 分析 / 運行分析查看分析結果² 參見用戶在線手冊的“CIVIL的功能>結果>橋梁主梁應力圖形” 。確認施工階段分析結果的方法有兩種，即確認所有構件在指定施工階段的應力以及位移的方法²和確認指定單元在各施工階段的應力以及位移的變化的方法² 。在MIDAS/CIVIL中，用戶可以使用上述兩種方法以圖形和表格的形式查看施工階段

44、分析結果。² 參見用戶在線手冊的“CIVIL的功能>結果>施工階段/步驟時程圖形”。使用圖形查看應力和內力下部翼緣在施工階段13受最大壓應力，使用圖形查看施工階段13下部翼緣應力。施工階段 > CS13結果 / 橋梁應力圖形² 選擇軸力、彎矩 My, 彎矩 Mz時，可以確認截面上下翼緣和左右端的應力。荷載工況/荷載組合 > 荷載工況: 組合 (開) ; 步驟 > 最后步驟圖形類型 > 應力 (開) ; X-軸類型 > 節點 (開) 內力成分 > 軸力 (開) ; 彎矩 Mz (關) ; 彎矩 My (開) > -z

45、78;橋梁單元群 > 橋梁主梁²畫容許應力線 (開) > 抗壓強度 ( 1600 ) ; 抗拉強度 ( 320 ) ² ¿² 在懸臂法橋梁建模助手中可以自動生成確認應力所需的結構群。橋梁主梁是主梁所屬的結構群。² 打開畫容許應力線，輸入抗壓、抗拉的容許應力值時，在圖形中將用虛線顯示容許應力位置。圖35 施工階段13時下翼緣的應力圖形如果要詳細查看指定位置的應力圖形，將鼠標放在圖形的指定位置按住鼠標拖動，則鼠標滑過的范圍將被放大。在圖形中按鼠標右鍵選擇全部放大則圖形將恢復到最初狀態。拖動鼠標圖36 放大應力圖形使用結果/施工階段/步驟

46、時程圖形功能查看零號塊端部(單元19的i端)在各施工階段的應力變化圖形。 ² 因為施工階段/步驟時程圖形只有在模型空間才能使用，所以需要轉換到模型空間。模型空間 ²結果 / 施工階段/步驟時程圖形定義函數 > 梁單元內力/應力 梁單元內力/應力 > 名稱 ( Top ) ; 單元號 ( 19 ) ; 應力 (開)節點 > I-節點 ; 內力組成 > 彎應力(+z) 考慮軸力 (開) ¿梁單元內力/應力 > 名稱 ( Bot ) ; 單元號 ( 19 ) ; 應力 (開)節點 > I-節點 ; 內力組成 > 彎應力(-z)

47、考慮軸力 (開) ¿輸出模式 > 多函數 ; 步驟選項 > 所有步驟選擇輸出函數 > Top (開) ; Bot (開)荷載工況/荷載組合 > 組合圖形標題 ( 應力時程 ) 圖37 各施工階段應力變化圖形在施工階段/步驟時程圖形上按鼠標右鍵將彈出關聯菜單。使用關聯菜單中以文本形式保存圖形功能將各施工階段應力的變化保存為文本形式。 C以文本形式保存圖形 文件名稱(N) ( StressHistory ) ¿圖38 以文本形式保存各施工階段的應力使用結果/施工階段/步驟時程圖形功能查看零號塊端部(單元19的i端)各施工階段內力變化圖形。模型空間 結果 /施工階段/步驟時程圖形定義函數 > 梁單元內力/應力 梁單元內力/應力 > 名稱 ( Moment ) ; 單元號 ( 19 ) ; 內力 (開)節點 > I-節點 ; 內力組成 > 彎矩-y輸出模式 > 多荷載工況 ; 步驟選項 > 最后步驟選擇輸出荷載工況自重 (開) ; 恒荷載 (開) ; 鋼束張拉荷載 (開)鋼束次生荷載 (開) ; 徐變和干縮荷載 (開)徐變和干縮次生荷載 (開) ; 組合 (開) 定義的函數 > 彎