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顶推法(ILM)桥梁的施工阶段分析 顶推法(ILM)桥梁的施工阶段分析 (ILM)

目 录


1
使用材料以及容许应力 6 荷载 7



建 环境 9
定义截面及材料 10 定义材料 10 定义截面 14
顶 桥



建 桥

17

顶推法模型 18 顶板束和底板束 23 腹板束 27
义顶

工阶 段 38

顶推法桥梁施工阶段建模助手 39 输入横膈板以及二期恒载 45
运 结构

55

使用图形查看应力 56 钢导梁前端挠度图形 62 使用表格查看结果 63 查看钢束预应力损失时程 64 查看钢束坐标 65 查看钢束伸长量 66 查看各施工阶段的支座反力 67 查看荷载组合下的内力 68

功能 顶



工阶 段

70

设定建模环境 70 定义组以及施工阶段 74 输入组信息 85

顶推法桥梁的施工阶段分析

概 要
顶推法(ILM)的施工原理为在桥台或第一个桥墩的后方设置箱型梁浇注场地,在浇 筑场地上将上部结构分段浇筑,然后采用后张法与已制作的箱型梁段连接成一体,最 后依靠顶推装置和滑动装置将箱型梁沿桥梁纵轴方向顶进成桥。 桥梁的边界条件和荷载条件在各施工阶段均在发生变化,各施工阶段的结构体系 与成桥阶段的结构体系是完全不同的。因此使用顶推法(ILM)施工的桥梁必须做施工阶 段分析,在施工阶段分析中需要考虑不同混凝土材龄桥梁段的徐变和收缩以及各施工 阶段边界条件的变化等。
上部结构施工顺序
设置制作场地、预备场地,架设辅助墩 桥台-2 TP2 桥脚-7 桥脚-6 桥脚-5 桥脚-4 桥脚-3 桥脚-2 桥脚-1 TP1 主梁制作场地

制作SEG1, 设置钢导梁

顶进SEG1后,制作SEG2

顶进SEG2后,制作SEG3

顶进SEG3后,制作SEG4

完成上部结构后,拆除钢导梁

加翼缘钢束并张拉,拆除制作场地和辅助墩,浇筑桥台翼墙

图1 上部结构施工顺序

1

本例题将说明使用顶推法施工的预应力箱型桥梁施工阶段分析的步骤和方法。 在MIDAS/Civil中,为了用户建模方便,提供了下面两个建模助手。 顶推法桥梁建模助手: 包含钢束的布置,可以自动生成桥梁模型 顶推法桥梁施工阶段建模助手: 帮助用户定义各施工阶段单元的生成和拆除, 边界条件的变化以及荷载的加载和卸载等。 在本例题的前半部分将说明如何使用顶推法桥梁建模助手建立结构模型、施工阶 段分析的步骤以及查看分析结果的方法等。 顶推法施工阶段分析必须真实反应图1的施工顺序中边界条件以及荷载条件的变 化。 使用顶推法桥梁建模助手功能做施工阶段分析的步骤如下。 1. 定义材料和截面 2. 使用顶推法桥梁建模助手建模 3. 使用顶推法桥梁施工阶段建模助手定义施工阶段 4. 运行结构分析 5. 查看结果

本例题的后半部分将说明如何使用MIDAS/Civil的一般建模功能建立包含导梁和主 梁在内的结构模型的方法,以及定义各施工阶段的结构模型、边界条件、荷载条件的 步骤和方法。

顶推法桥梁的施工阶段分析

桥梁基本数据以及一般截面
本例题使用的桥梁基本数据如下。 桥 梁 类 型 : 七跨连续预应力箱型桥梁(顶推法)

桥 梁 长 度 : L = 7@50.0 = 350.0 m 桥 梁 宽 度 : B = 12.315 m 斜 交 角 度 : 90(正桥)

图2 分析模型

3

高级应用例题

[单位 : mm]
12,315 1,308 1,400 650 1,700 1,100 1,100 1,700 650 1,400 1,308

C L 280 450 545 470 250 403 465 450 600 16- 39- 2" 650 600X 353 400 3,773 600X 353 600 550 1,200 1,700 5,800 2,950 2,270
54 5

2,950

1,860

200 200 40

2,708

243

1,700

1,200

550

2,708

图3 标准截面 顶推法预应力箱型桥梁的钢束一般分为先期束和后期束。先期束布置在上下 翼缘板内,承受施工时的自重和施工荷载。后期束在完成顶推后布置腹板内。
截面图
先期束

截面图
先期束 先期束

(支座)
桥梁中心

(支座)
桥梁中心

先期束

后期束 先期束 后期束 纵 图 先期束

张拉先期束时 , 张拉周期一般为2 张拉周期一般为2段或 本例题采用了2 3 段 。 本例题采用了 2 段张 拉一次 。 即 输入 钢束 时要分别定 义先 张拉 的钢束和后 张拉 的钢束。 的钢束。

桥 顶板束 先期束

段划



底板束 后期束

图4 桥梁段的划分以及钢束布置图

4

顶推法桥梁的施工阶段分析

使用顶推法施工的桥梁在最长悬臂状态施工阶段,即箱型梁放置在桥脚支座 上之前,结构产生的内力最大。所以为了减小箱型梁施工时发生的较大的负弯 矩,一般在主梁前端设置较轻的钢导梁。钢导梁的长度一般为跨度的70%左右,刚 度为预应力箱型梁刚度的10%左右。 确定钢导梁的刚度和长度时应根据桥梁跨度、刚度和自重选择最优的截面。
侧 面 图

图5 钢导梁侧面图

平 面 图

图6 钢导梁平面图

图7 钢导梁横截面图

5

高级应用例题

使用材料以及容许应力

混凝土(使用材龄-强度进展曲线) 设计标准强度 : fck = 400 kgf / cm 2 初始抗压强度 : fci = 0.8fck = 320 kgf / cm 2 弹 性 模 量 : E c = 10,500 fck + 70,000 = 2.8 × 10 5 kgf / cm 2 容 许 应 力
容许应力 压 缩 张 拉 预 压 时
' fca = 0.55fci = 148.5 kgf / cm 2 ' fta

混凝土预压后
fca = 0.4fck = 160.0 kgf / cm 2 f ta = 1.6 fck = 32.0 kgf / cm 2

= 0.8 fci = 13.1 kgf / cm

2

预应力钢绞线(KSD 7002 SWPC 7B-Φ12.7 mm (0.5STRAND) 屈 服 强 度 : fpy = 160 kgf / mm 2 → Py = 15.9 tonf / strand 极限抗拉强度 : fpu = 190 kgf / mm 2 → Pu = 18.7 tonf / strand 公称截面面积 : A p = 0.987 cm 2 弹 性 模 量 : E p = 2.0 × 10 6 kgf / cm 2 张 拉 应 力 : fpj = 0.7 fpu = 133.3 kgf / mm 2 张拉端锚具变形和钢筋内缩 : s = 6 mm 摩擦损失系数 : = 0.30 / rad ; k = 0.0066 / m 容 许 应 力
张拉控制应力
0.9fpy = 144 kgf / mm 2

混凝土预压时( 混凝土预压时( fpo )
0.7 fpu = 133 kgf / mm 2

混凝土预压后使用荷载
0.8fpy = 128 kgf / mm 2

6

顶推法桥梁的施工阶段分析

荷载
一期恒载(自重) 由程序自动计算 横膈板、弯束偏向部位、锚固部位混凝土自重按梁单元荷载输入 (钢导梁连接部位: 76.3 tonf,桥脚部位: 51.61 tonf)

预应力 - 先期束 顶板束 :
12.7 mm × 12 ( 0.5 12)

A p = 0.9871 × 12 = 11.85 cm 2

孔道直径 : 63 mm 底板束 :
12.7 mm × 9 ( 0.5 9) A p = 0.9871 × 9 = 8.88 cm 2

Duct size : 51 mm - 后期束 :
12.7 mm × 15 ( 0.5 15) A p = 0.9871 × 15 = 14.81 cm 2

孔道直径 : 75 mm - 张力 : 极限抗拉强度的70%
fpj = 0.70fpu = 133,000 kgf / cm 2

混凝土预压时损失(由程序计算) 摩擦损失 : P( X ) = P0 e ( α + kL ) ( = 0.30 , k = 0.0066 )

锚具变形和钢筋内缩值 : I c = 6 mm 混凝土的弹性压缩损失量 : 混凝土长期损失(由程序计算) 预应力钢束的应力松弛 混凝土的收缩和徐变
P E = fP A SP

7

高级应用例题

混凝土的收缩和徐变 - 条件 水泥 : 普通(1类)水泥 顶进时混凝土材龄 : t ' = 7 天 混凝土拆模时间 : ts = 3 天 相对湿度 : RH = 70 %

大气或养生温度 : t = 20°C 徐变系数(按CEB-FIP标准由程序自动计算) 混凝土应变(按CEB-FIP标准由程序自动计算)

8

顶推法桥梁的施工阶段分析

设定建模环境
为了做顶推法桥梁的施工阶段分析首先打开新项目( 名字保存(

新项目)以‘ILM-Bridge’ ‘ILM-Bridge’

保存)文件。

然后将单位体系设置为‘tonf tonf’和‘m’。该单位体系可以根据输入的数 tonf m 据类型随时随意地更换。
文件 / 文件 /

新项目 ILM保存 ( ILM-Bridge )

工具 / 单位体系 长度 > cm ; 力 > kgf

单位体系也可以 使用 程序窗口下 端的 状态条中的按钮 ( 图 8 中的① 选择修改。 中的①)选择修改。

① 图8 初始画面和单位体系对话框

9

高级应用例题

定义截面及材料
定义材料
利用MIDAS/Civil中的数据库定义钢导梁、主梁的材料。钢束使用用户定义类型输 入弹性模量。

模型 / 特性值 / 类型 > 钢材 ;
同时定义多种材 料时, 料时 , 使用 按 钮会更方便一些。 钮会更方便一些。

材料
标准 > KS-Civil(S) KS-

数据库 > SM400 类型 > 混凝土 ; 数据库 > C400 名称 ( 钢束 ) ; 类型 > 用户定义 ; 标准 > 无 设计标准 > KS-Civil(RC) KS-

分析数据 > 弹性模量 ( 2e6 )

图9 输入材料数据

10

顶推法桥梁的施工阶段分析

建立模型后,构 件的几何形状指数可以 由程序自动计算。 由程序自动计算。详细 内容参见用户在线手册 CIVIL的功能 的功能> 中 “ CIVIL 的功能 > 模 型>特性值>修改单元依 特性值> 存材料”章节。 存材料”章节。

为了考虑弹性模量的变化以及徐变和收缩的影响,需要另外定义时间依存材料特 性值。本例题时间依存材料特性值采用CEB-FIP标准中的规定。 28天混凝土抗压强度 : 相对湿度 几何形状指数 水泥种类 拆模时间 : : : : 400 kgf/cm 70% 根据箱型梁截面面积和周长由程序自动计算 普通水泥 浇筑后三天(开始收缩时间)
2

模型 / 特性值 /
关于徐变和收缩的 特性值, 特性值,用户既可以选 用韩国标准、ACI、 用韩国标准、ACI、CEB FIP标准中的规定 标准中的规定, -FIP标准中的规定,也 可以由用户定义。 可以由用户定义。选择 用户定义时, 用户定义时,需要在时 间依存材料 ( 徐变和收 缩)函数输入有关数 据。

时间依存材料(徐变和收缩) 时间依存材料( 徐变和收缩)
标准 > CEB-FIP CEB-

名称 (Mat-1) ; (Mat-

混凝土28天抗压强度 (400) 相对湿度 (40 99) (70) 构件几何形状指数 混凝土开始收缩时间 (1) (3) 水泥种类 > 普通或早强水泥 (N, R)

点 击 可以查看定义的徐变和收 可以查看定义的徐变和收 缩图形。 缩图形。

图10 定义混凝土时间依存材料特性(徐变和收缩)

11

高级应用例题

浇筑混凝土后,随着时间的推移混凝土逐渐硬化,强度也逐渐在增加。本例题使 用的是CEB-FIP标准中定义的混凝土强度进展函数,输入的数据为定义徐变和收缩时使 用的数据。

模型 / 特性值 /
本程 序中 提供了 下 列混凝土强度进展函 数: ACI CEBCEB-FIP Ohzagi 公式 韩国混凝土标准

时间依存材料(抗压强度) 时间依存材料(抗压强度)
类型 > 标准

名称 (Mat-1) ; (Mat-

强度进展 > 标准 > CEB-FIP CEB混凝土28天抗压强度(S28)(400) (400) 水泥类型(a)(N, R : 0.25) (N,

图11 定义强度进展函数

12

顶推法桥梁的施工阶段分析

在MIDAS/Civil中,时间依存材料特性与一般材料特性是分别定义的,最后要将两 种材料特性连接起来。 下面将箱型梁构件的材料(C400)赋予时间依存材料特性。

模型 / 特性值 /

时间依存材料连接
抗压强度 > Mat-1 Mat-

时间依存材料类型 > 徐变/收缩 > Mat-1 Mat选择分配的材料 > 材料 > 2:C400 选择的材料 ; 操作 >

图12 连接一般材料和时间依存材料

13

高级应用例题

定义截面
钢导梁的横截面由两个斜支撑组成,纵向为渐变截面(Tapered Section)。本例题 中将预应力箱型梁按梁单元输入,因为钢导梁截面由两个工字形梁和斜支撑连接而 成,所以为了正确反应实际刚度,在输入梁截面时将钢导梁的翼缘宽度和腹板厚度按 单一工字形截面数据的两倍输入。 将长度单位转换为mm后输入截面数据。 钢导梁截面
位 置 钢导梁前端 与主梁连接部位 实际截面尺寸 H 1250×400×10/20 H 2950×900×36/30 修改后的截面尺寸 H 1250×800×20/20 H 2950×1800×52/30

工具 / 单位体系 长度 > mm 模型 / 特性值 / 变截面表单
对齐指截面的中 心,即梁单元刚度集 中的位置。当将对齐 定义为中央定义为中央 - 底时 , 在 输入边界条件时可以 不用输入支座的偏心 距离。 距离。

截面
名称 (钢导梁) ; 钢导梁) 对齐 > 中央-底 中央tf1 (20) tf1 (30)

截面号 (1) ; 截面-i 截面-j

截面类型 > H-型钢 ; 用户定义 > H (1250) ; > H (2950) ; B (800) ; tw (20) ; B (1800) ; tw (72) ; z-轴变化 > 三次方程

y-轴变化 > 三次方程 ;

[单位: mm]
y(z)在 y(z)-轴变化中 定义的是刚度沿纵轴 的变化形式。详细内 容参见用户在线手册 中 的 “ CI VIL 的功 能 > 特性值>截面”章节。 特性值>截面”章节。

图13 钢导梁以及输入截面对话框

14

顶推法桥梁的施工阶段分析

主梁的截面尺寸以及形状如图14所示。 [单位: mm]
12,315 1,308 1,400 650 1,700 1,100 1,100 1,700 650 1,400 1,308

C L 280 450 470 653 1,860 2,510 600 600X 353 373 16- 39- 2" 650 400 1,054 450 190 2,950 2,270

200 200 40

243

3,773 600X 353

600

2,708

550

1,200

1,700 5,800

1,700

1,200

550

2,708

图14 主梁的标准截面

图15 输入截面数据

15

高级应用例题

PSC表单 PSC表单 截面号 (2) ; 名称 (主梁) 主梁) 查看选项 > 截面大样 JO3 (开) ; ; 对齐 > 中央-底 中央截面类型 > 单箱单室 ; 外轮廓表单 HO1 (200) ; HO2 (240) HO3 (2510) ; HO3-1 (650) BO1 (2708) ; BO1-1 (1308) ; BO2-1 (0) ; BO3 (2900) 内轮廓表单 变截面点 开/关>JI2 (开) , JI3 (开), JI4 (开) JI2 HI1 (280) BI1 (2800) ; HI2 (190) ; HI2-2 (0) ; HI3 (1707) ; HI4-2 (0) ; HI5 (400) HI3-1 (653) ; HI4 (373) (373) BI3 (2486.5) ; BO2 (550) HO2-1 (40)

变截面点 开/关 > JO1 (开),

; BI1-2 (1100) ; BI2-1 (2800) BI3-2 (1886.5)

输入完截面数据后,如果想查看输入的截面形状,可以在查看选项中选择“实际 截面”,则在表单中按实际比例显示输入的截面形状。

图16 输入的实际截面形状

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顶推法桥梁的施工阶段分析

使用顶推法桥梁建模助手建立桥梁模型

在MIDAS/Civil中,用户即可以使用顶推法桥梁建模助手建立顶推法桥梁模型,也 顶推法桥梁建模助手 可以使用一般建模功能建立模型。 下面说明如何使用顶推法桥梁建模助手建立包含钢导梁在内的桥梁模型,以及如 何快速简便地布置钢束。 将桥梁的单位体系重新转换为tonf和m。

工具 / 单位体系 长度 > m ; 力 > tonf

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高级应用例题

顶推法模型
钢导梁和桥梁信息 每次顶进的长度为2.5m,因为钢导梁的总长为35m,所以将生成14段钢导梁截面。 将各主梁的施工持续时间定为12天、混凝土初始材龄定为7天。 模型 / 结构建模助手 / 顶推法桥梁建模助手 顶推法模型表单 桥梁信息 顶进长度 (2.5) ; 施工持续时间 (12)
输入混凝土激活 时的材龄(7天 时的材龄(7天)。 (7

构件初始材龄 (7) 钢导梁 材料 > 1:SM400 ; 截面 > 1:钢导梁 ; 1:钢导梁 长度 (35)

建立弯桥模型 时,选择半径开关, 输入弯桥半径即可。 输入弯桥半径即可。

图17 顶推法桥梁建模助手对话框 – 顶推法模型表单

18

顶推法桥梁的施工阶段分析

桥梁模型 输入主梁的材料、截面以及15个桥梁段(L = 12.5 + 13@25.0 + 12.5 = 350.0m) 的信息。 输入桥梁段的长度时应取顶进长度的倍数。如果输入了不是顶进长度倍数的桥梁 段长度时,点击 键时将出现错误信息。

桥梁模型 材料 > 2:C400 ; 截面 > 2:主梁 2:主梁 重复 (1) 重复 (13) 重复 (1) ; 桥梁段 > 长度 (12.5) ; 桥梁段 > 长度 (25) 桥梁段 > 长度 (12.5) ;

图18 顶推法桥梁建模助手对话框 – 输入桥梁模型数据

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高级应用例题

边界条件 输入成桥阶段边界条件(最终) (最终) 输入施工阶段分析所需的桥台和桥墩(7@50 m = 350 m)的边界条件。

边界条件 最终 (开)
在定义桥墩(边 界条件 ) 位置 , 使用 [Ctrl] 键 , 可以同时 定义 多个桥墩的 边界 条件。 条件。

距离 > 0, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350 类型 > 支承条件 ; Dy, Dz, Rx(开) Rx

图19 顶推法桥梁建模助手对话框 – 最终阶段桥墩

20

顶推法桥梁的施工阶段分析

输入后台制作场和辅助墩的边界条件 在临时边界位置中输入箱型梁后台制作场和辅助墩(参见图20的①)的边界条件。 因为这些边界只能承受压力不能承受张力,所以应选择只受压边界条件。 本例题将桥梁终点桥台位置(braking saddle)施工阶段边界条件定义为铰支,在 成桥阶段的边界条件在最终施工阶段再做修改。

边界条件 临时
临时边界位置输 入的 是到桥梁始 点的 距离。 距离。

临时边界位置 > 长度 (350) ; 临时边界位置 > 长度 (15) 临时边界位置 > 长度 (5) 临时边界位置 > 长度 (10) 临时边界位置 > 长度 (5) 距离 > 350 类型 > Support ; Dx(开) Dx ; ; ; ;

重复 (1) 重复 (2) 重复 (1) 重复 (2) 重复 (1)

距离 > 365, 380, 385, 395, 405, 410 365, 类型 > 弹性连接 ; 弹性连接长度 (1) 连接类型 > 只受压 ; SDx (1e10) ; Beta角 (0)

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高级应用例题



图20 顶推法桥梁建模助手 – 边界条件

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顶推法桥梁的施工阶段分析

顶板束和底板束
输入桥梁顶进桥梁时张拉的顶板束和底板束(先期束)。

截面图
先期束

截面图
先期束 先期束

(支座)
桥梁中心

(支座)
桥梁中心 先期束

后期束 先期束 后期束 纵 图 先期束

桥 顶板束 先期束 底板束 后期束

段划



图21 钢束布置简图 定义钢束特性值 首先定义先期束(顶板束和底板束)和后期束(腹板束)的特性值。先决定钢束为内 部束还是外部束,然后输入钢束的截面面积、孔道直径、松弛系数、钢束与孔道间的 摩擦系数、钢束每延米长局部偏差摩擦系数、极限抗拉强度、屈服强度、张拉方法以 及锚具变型和预应力钢筋内缩值。各位置输入的钢束的数量和名称见表1。 表1 各位置钢束信息
位 置 先期束 顶板束 底板束 钢绞线直径 12.7 12.7 12.7 钢束数量 12EA 9EA 15EA 钢束面积 0.0018452 0.00088839 0.00148065 孔道直径 0.063 m 0.051 m 0.705 m 钢束名称 TT BT WT

后期束

23

高级应用例题

在MIDAS/CIVIL提供的截面类型中选择‘单箱单室’,然后定义先期束和后期束。 后期束(腹板束)由15根钢绞线组成,本例题在每侧腹板布置了两排平行钢束(共四 根),为了计算简便建模助手中内部规定将同一高度的钢束捆绑为一根钢束来计算。因 此如图21细部详图所示将2个15根钢绞线组成的钢束按30根钢绞线组成1个钢束计算, 孔道直径相应修改为 2 φ = 2 × 0.075m = 0.1061m ( φ 值参见表1). 钢束的张力按极限 强度的70%输入。 图1为输入顶板束的示意画面,摩擦系数和强度值参照概要章节(第67页)有关数 据输入。底板束和腹板束的数据参见表1输入。 顶板束和底板束表单 (图22的①) 类型 > 钢束特性值 钢束截面面积 钢绞线直径 > 12.7mm(0.5') 12.7mm(0.5'
松弛系数与钢束 种类 有关 , 低松 弛钢 束的松弛系数取 45 。 如果 不考虑松弛 的影 响 , 可将松弛系 数右 侧的选择按钮关闭。 侧的选择按钮关闭。

; 钢束类型 > 内部 ; ; 材料 > 3:钢束 3:钢束 钢绞线股数 (12)

钢束名称 (TT) ;

孔道直径 (0.063) ;

松弛系数 > 45

预应力钢筋与孔道摩擦系数(0.3) (0.3) 孔道每米长度局部偏差摩擦系数 (0.0066) 极限抗拉强度 (190000) ; 屈服强度 (160000) 张拉类型 > 后张 锚具变形和预应力钢筋内缩值 > 始点 (0.006) ; ① 终点 (0.006)

图22 定义先期束和后期束的对话框

24

顶推法桥梁的施工阶段分析

输入先期束 参见图23输入先期束。 [单位: mm]
C L 1.817 3@ 230= 690 700 5@ 230= 1.150 1.800

桥梁中心

1 先期束

165

先期束 1 12 x 12.7 M M

1 先期束 9 x 12.7 M M

1.220

200

8@ 210= 1.680

图23 先期束布置图

图24 先期束布置对话框

25

2,750

高级应用例题

本例题中布置先期束时张拉方式选用了‘2段循环’。如图24所示,首先张拉最外 侧钢束和第3、5、7…排钢束,在顶进下一桥梁段后张拉第2、4、6…排钢束。当张拉 方式选用‘3段循环时’,表示首先张拉最外侧钢束和第4、7、10…排钢束,在顶进下 一桥梁段后张拉第2、5、8…排钢束,再顶进一段桥梁段后张拉第3、6、9…排钢束。 另外还可以定义最外侧钢束(如图24中顶板束A和底板束B)的张拉顺序。当选用 ‘第1’时,表示先张拉第1、3、5…排钢束;选用‘第2’时,表示线张拉第2、4、 6…排钢束,然后张拉第1、3、5…排钢束(2段循环时);选用‘第3’时(只有3段循环 时才能选用),表示先张拉第3、6、9…排钢束,然后张拉第1、4、7…排钢束,最后张 拉第2、5、8…排钢束, 当底板束的数量为奇数个时将‘B3’定义为‘0’,偶数个时在‘B3’中输入一半 的钢束间距。

顶板束和底板束表单 类型 > 钢束特性值 > 顶板束 > TT ; 顶板束A张拉顺序 > 第1
在注浆中选择张 拉时 , 则在钢束 张拉 阶段 完成注浆 ; 选择 (n)个施工阶段时 个施工阶段时, 每(n)个施工阶段时, 则在每张拉完n 则在每张拉完n个施工 阶段 的钢束后再 下一 个施工阶段的第1 个施工阶段的第1 步骤 时注浆。 时注浆。

底板束 > BT ; 底板束B张拉顺序 > 第1 底板束 (0.7) (0.7), Su

钢束张拉顺序 > 张拉方式 > 2段循环 张拉应力 > 顶板束 (0.7) Su ; (0.7), 注浆 > 每 (1) 个施工阶段 B1 (3.65) (3.65), B2 (2.95) (2.95), B3 (0) (0), H1 (0.165) (0.165), H2(2.75) (2.75) St (0.23), Sb (0.21), N1 (4), N2 (6), (0.23) (0.21) (4) (6) N3 (9)

26

顶推法桥梁的施工阶段分析

腹板束
参照图25输入后期束。本例题中沿桥梁全长以一定的周期交叉布置两排四根钢 束,在桥梁的始点和终点位置处三个桥梁段内另外添加1排两根钢筋束。沿桥梁全长以 一定的周期交叉布置的钢束可以使用顶推法桥梁施工阶段建模助手中腹板束表单输 入,在桥梁的始点和终点位置处另外添加的钢束可以使用钢束布置形状功能输入。

后期束

C 桥梁 L

0.075 × L

1.600 0.240

16-39 2,503

- 1 桥墩1 0.38 × L

0.200

- 8 桥墩2 0.2 × L

L

图25 后期束布置图(纵向截面)和钢束坐标

27

0.865 1.935 0.150 2.950

0.150

0.312

高级应用例题

在建模助手中选择腹板束布置类型,然后输入相应的数据,即可自动生成钢束布 置数据。

腹板束表单 类型 > 钢束特性值 > 1st Tendon > WT 张拉应力 (0.7), Su (0.7) Theta (16.39) 位置 > Ey (2.503) ; H (1.6), (1.6)

注浆 > 每 (1) 个施工阶段 G1 (0.24), G2 (0.15), G3 (0.312), C (0.2) (0.24) (0.15) (0.312) S1 (0.38) S2 (0.2) (0.38), (0.2), S3 (0.075) a (4) (0.075), (4), b (4)

图26 输入后期束对话框

28

顶推法桥梁的施工阶段分析

使用建模助手建立了结构模型之后,使用修改单元依存材料特性 功能自动计算分 析徐变和收缩所需的几何形状指数。

模型 / 特性值 /

修改单元依存材料特性

选择属性选择属性-单元
选择类型 > 截面 2:Girder 选项 > 添加/替换 添加/ 单元依存材料 构件形状指数 > 自动计算

图27 修改主梁的构件形状指数

29

高级应用例题

使用

消隐功能查看截面形状和钢束的三维布置形状。

消隐 (开) 显示
杂项表单 > 钢束布置形状 (开) 边界条件 > All (开) 支承条件 (开) ; 弹性连接 (开), 局部坐标轴 (开)





图28 输入的顶推法桥梁模型以及钢束布置图 使用顶推法桥梁建模助手建模时,程序将自动生成钢导梁和桥梁段结构组(图28的 ①)、最终施工阶段和制作场的边界组(图28的②)、张力和自重荷载组。

30

顶推法桥梁的施工阶段分析

使用钢束布置形状功能追加始点和终点的腹板束。 首先激活所需的桥梁段,然后参照图29输入钢束位置。

④ ①
2.160


1.717


2.785 1.763


- 1 桥墩1 1 9 .0 0 0 4 0 .0 0 0 5 0 .0 0 0 0.500

- 8 桥墩2

1 0 .0 0 0

C L
后期束

桥梁

16-39 2,503

图29 追加的后期束位置

表2 追加钢束位置坐标
项 目 距离 Ez ① 0 2.160 ② 19 0.500 ③ 40 1.717 ④ 50 2.785

[单位: m] ⑤ 60 1.763

31

高级应用例题

点栅格 (关), 消隐 (关) 显示

捕捉点栅格 (关),

捕捉轴网 (关)

杂项表单 > 钢束布置形状 (关) 边界条件 > All (开) 支承条件 (关),



弹性连接 (关), 局部坐标轴 (关)

激活属性
组 > 桥梁段1,桥梁段2,桥梁段3 桥梁段1 桥梁段2 桥梁段3

图30 激活桥梁段1、桥梁段2、桥梁段3

32

顶推法桥梁的施工阶段分析

钢束布置形状 功能可以根据用户输入的钢束坐标自动计算出曲率变化最少的最优
曲线,输入的位置坐标越多与实际布置越接近。 输入倾斜的腹板束坐标时,可以先输入与横截面垂直的平面内的坐标(y设置为0, 只改变z坐标),然后再绕桥梁纵轴旋转。输入完钢束垂直坐标后,输入腹板的倾斜角 度,然后再确定插入点即可完成钢束的布置。在输入钢束形状坐标时选择fix的话, 形成的钢束形状曲线在该点的切线角度为用户输入的旋转角度Ry、Rz。

单元号 (开)
荷载 / 预应力荷载 / 钢束布置形状 钢束名称 (WT-End1) ; (WT钢束特性值 > WT 或 分配的单元 (15to38) (35, 2.503, 0)

窗口选择 (单元: 15 38) 38
钢束形状 > 直线 ; 形状插入点

钢束直线段 > 始点 (4) ; 终点 (4) 假象x轴的实际方向 > X 在插入点绕x轴的旋转角度 (-16.39), 投影 (开) 16.39), 绕主轴旋转角度 > Y, (0) 1 > x (0) ; y (0) ; z (2.16) ; fix (开) 2 > x (19) ; y (0) ; z (0.5) 3 > x (40) ; y (0) ; z (1.717) 4 > x (50) ; y (0) ; z (2.785) ; fix (开) 5 > x (60) ; y (0) ; z (1.763)

33

高级应用例题

图31 输入桥梁始点和终点追加的腹板束

34

顶推法桥梁的施工阶段分析

截面右侧腹板内追加的钢束可以复制上面输入的钢束WT-End1,然后修改钢束形状 插入点和旋转角度即可。 钢束布置形状 > 名称 > WT-End1 ; WTWT-End1-1 WT- End1形状插入点 (35, -2.503, 0) 假象x轴的实际方向 > X 在插入点绕x轴的旋转角度 (16.39) (16.39), 投影 (开) 后缀 (-1)

图32 输入始点右侧追加的腹板束

激活属性
组 > 桥梁段13, 桥梁段14, 桥梁段15 桥梁段13, 桥梁段14, 桥梁段15 为了输入追加的终点位置腹板束,只激活桥梁段13、桥梁段14、桥梁段15。

35

高级应用例题

为了输入终点左侧追加的腹板束,先复制钢束WT-End1,然后修改钢束形状插入点 和假象x轴的实际方向即可。

钢束布置形状 > 名称 > WT-End1 ; WTWT-End1WT-End1-Copy

后缀 ( )

解除所有选择,
钢束名称 (WT-End2) (WT-

窗口选择 (单元: 131 154) 154

形状插入点 (385, 2.503, 0) 假象x轴的实际方向 > 向量 (-15, 0) 在插入点绕x轴的旋转角度 (16.39), 投影 (开) (16.39) 钢束布置形状 > 名称 > WT-End2 ; 后缀 (-1) WTWT-End2-1 WT- End2形状插入点 (385, -2.503, 0) 在插入点绕x轴的旋转角度 (-16.39), 投影 (开) 16.39)

图33 输入终点左侧追加的腹板束

36

顶推法桥梁的施工阶段分析

给追加的钢束输入张力时,采用先张拉始点的两端张拉的方式。 荷载 / 预应力荷载 / 钢束预应力荷载
使用顶推法桥梁 建模 助手时 , 程 序将 自动生成和加载“自 重 ” 和 “ 预应力 ” 荷载 条件。 条件。

荷载工况名称 > 预应力 荷载组名称 > Web-Prestress Web给钢束施加张力 > 钢束 > WT-End1, WT-End1-1 WTWT- End1张拉值 > 应力 ; 始点 (133000) ; 选择的钢束 终点 (133000) (133000) 首先张拉 > 始点

注浆 > 每 (1) 个施工阶段 给钢束施加张力 > 钢束 > WTWT-End2WT-End2, WT-End2-1 WT-End1, WT-End1-1 WTWT-End1张拉值 > 应力 ; 选择的钢束 钢束

首先张拉 > 终点

始点 (133000) ; 终点 (133000) 注浆 > 每 (1) 个施工阶段

图34 给桥梁两端追加俄的钢束施加张力

37

高级应用例题

定义顶推法施工阶段

在定义了施工阶段之后,MIDAS/CIVIL将在两个作业模式(基本阶段 施工阶段)内 基本阶段和施工阶 基本阶段 施工阶段 工作。 在基本阶段 基本阶段模式中,用户可以输入所有结构模型数据、荷载条件以及边界条件, 基本阶段 但不在此阶段做结构分析。施工阶段 施工阶段模式是指能做结构分析的模式。在施工阶段 施工阶段模式 施工阶段 施工阶段 中,除了各施工阶段的边界条件和荷载之外,用户不能编辑修改结构模型。 施工阶段不是由个别的单元、边界条件或荷载组成的,而是将单元组、边界条件 施工阶段 组以及荷载组经过激活和钝化处理后形成的。在施工阶段 施工阶段模式中可以编辑包含于处于 施工阶段 激活状态的边界组 荷载组 边界组、荷载组 边界组 荷载组内的边界条件和荷载条件。 在顶推法建模助手中输入各施工阶段主梁自重和预应力荷载。当需要输入追加的 荷载或边界条件时,应在基本模式中选择要修改的施工阶段后再进行必要的操作。

38

顶推法桥梁的施工阶段分析

顶推法桥梁施工阶段建模助手
按顶推法施工的桥梁,其桥梁段在后台制作场地经养生后按顺序顶进,每个施工 阶段的结构体系都将发生变化。考虑每个施工阶段的边界条件和单元的变化后定义各 施工阶段是比较繁琐的事情,MIDAS/CIVIL提供了可以简便地定义各施工阶段的顶推法

桥梁施工阶段建模助手。
在顶推法桥梁施工阶段建模助手 中输入制作场的边界组和成桥阶段的边界组以及 各施工阶段顶进的长度,程序将自动生成考虑了边界条件变化的施工阶段。 在顶推法桥梁施工阶段建模助手输入的内容如下。 1. 指定成桥阶段桥台和桥墩的边界组。(顶推法桥梁施工阶段建模助手 将自动 生成名称为Final的边界组) 2. 在顶进方向中输入总顶进长度和顶进方向。 将参照节点指定为钢导梁前端。 将钢导梁在第一施工阶段放置的位置定义为开始节点。 将结束节点定义在开始节点的左侧任意点时,桥梁段将从开始节点开始 向结束节点方向顶进。 3. 当建模时顶进的位置与成桥后桥台和桥墩的位置不一致时,输入两位置的容 许误差。 4. 输入各施工阶段的顶进信息。 将预先定义的成桥阶段边界条件和制作场的边界条件通过激活或钝化定 义各施工阶段的边界条件。 在第一施工阶段激活制作场和辅助墩时,所有施工阶段的边界条件都将 自动被激活。 完成后期束的张拉之后,最终施工阶段将不再需要制作场和辅助墩的边 界条件,所以在最终施工阶段将其做钝化处理。

39

高级应用例题

首先选择成桥阶段的边界条件,然后定义顶进参照节点和顶进方向。顶进参照节 点选择为钢导梁的前端,开始节点定义为开始顶进时钢导梁的放置的位置即桥梁右侧 终点,结束节点定义在开始节点右侧的任意节点即可。

单元号 (关), 显示

全部激活,


消隐 (开)

杂项表单 > 钢束布置形状 (关)

模型 / 结构建模助手 / 顶推法桥梁施工阶段建模助手 最终结构体系的边界条件 > 边界组 > Final 顶进方向 > 参照节点 (1)
桥墩的位置与桥 梁段的边界条件位置 在建模过程中会产生 误差,在边界容许误 差中输入相应数据, 则在此范围内的支座 误差将被忽略。详细 内容参见用户在线手 册中的“顶推法桥梁 施工阶段建模助手 ” 节。

; 开始节点 (155)

; 结束节点 (153)

边界容许误差 > T (0.01)

如果是弯桥, 如果是弯桥 , 则 程序 将按输入的 曲率 半径顶进桥梁段。 半径顶进桥梁段。

图35 使用顶推法桥梁施工阶段建模助手定义施工阶段

40

顶推法桥梁的施工阶段分析

输入顶进信息。 始点和终点以及中间跨的桥梁段的长度各不相同,将各桥梁段的长度定义为顶进 长度2.5m的倍数。因为第一桥梁段的长度为12.5m,所以在施工阶段中的施工步骤数输 入5,使每一步骤的顶进长度为2.5m。第一桥梁段经历了在制作场张拉钢束、自重开始 发生作用的步骤以及顶进12.5m的5个施工步骤共6个施工步骤(CS1-1CS1-5)。 输入第一个桥梁段的顶进信息时,需激活制作场和辅助墩的边界条件,在以后的 施工阶段中该边界条件一直处于激活状态直到被钝化处理。

顶进信息 > 施工阶段 > CS1 顶进信息 > 距离 (12.5) ; 步骤 (5)
只有选择保存施 工阶段分析结果, 工阶段分析结果 , 各施 工阶段的分析结果才会 被保存。 被保存。

保存施工阶段分析结果 (开) ; 临时支撑边界组 > 边界组 > 临时 激活组

保存施工步骤分析结果 (开)

图36 输入第一桥梁段的顶进信息

41

高级应用例题

因为施工阶段CS2CS14的桥梁段的长度均为25m,所以可以同时定义这些施工阶 段。 最后一个桥梁段为桥梁段15,该桥梁段的前端最终应被顶进到桥台支座位置。所 以最后一个桥梁块的实际顶进长度应为最后一个桥梁段长(12.5m)与制作场到桥台的距 离(2@15m+5m)之和(47.5m)。(参照图36) CS16是张拉后期束的施工阶段,其边界条件与施工完桥梁段15时的边界条件完全 相同,只是激活了后期束荷载。所以只需保存分析结果不用输入顶进信息。另外将施 工过程中激活的辅助墩和制作场的临时边界组做钝化处理。CS17是给腹板束注浆的施 工阶段。 顶进信息 > 施工阶段 > CS2CS14 CS2 顶进信息 > 距离 (25) ; 施工步骤 (10) 保存施工步骤分析结果 (开) 保存施工阶段分析结果 (开) ; 顶进信息 > 施工阶段 > CS15 顶进信息 > 距离 (47.5) ; 施工步骤 (19) 保存施工阶段分析结果 (开) ; 顶进信息 > 施工阶段 > CS16 保存施工阶段分析结果 (开) ; 临时支撑边界组 > 边界组 > 临时 钝化组 顶进信息 > 施工阶段 > CS17 保存施工阶段分析结果 (开) ; 保存施工步骤分析结果 (开) 保存施工步骤分析结果 (开) 保存施工步骤分析结果 (开) 保存施工步骤分析结果

图37 输入各桥梁段顶进信息

42

顶推法桥梁的施工阶段分析

使用顶推法桥梁施工阶段建模助手功能输入完施工阶段之后,可以选择需要修改 的施工阶段。 顶进结束后,张拉后期束并加载二期恒载。为了反映施工阶段CS16边界条件的变 化,选择相应的施工阶段修改边界条件。

消隐 (关)
施工阶段 > CS16 (图38的①) 模型 > 边界条件 > 支承条件 边界组名称 > CS16-Org0 CS16-

窗口选择 (节点: 75) 75
选项 > 添加 ; 支撑类型 > Dx (开)

参照施工阶段CS16修改施工阶段CS17在节点75的边界条件。



利用 窗口缩放 功能可以放大查看修改 后的边界条件。 后的边界条件。

图38 修改施工阶段CS1的边界条件

43

高级应用例题

当结束了建模(单元、边界条件、荷载)和施工阶段的定义之后,可以在施工阶段 工具条中选择施工阶段即时查看各施工阶段的钢束布置和边界条件的变化。

消隐 (开) 显示
杂项表单 > 钢束布置形状 (开) 施工阶段 > CS1 (图39的①)


使用键盘中的上 下移 动键可以很 方便 地选择各施工阶段。 地选择各施工阶段。

图39 查看施工阶段CS1的单元和边界条件

44

顶推法桥梁的施工阶段分析

输入横膈板以及二期恒载
包含横膈板的桥梁段被激活时,应将横膈板的重量按梁单元荷载输入。 在成桥阶段(CS16),二期恒载按梁单元荷载输入。 二期恒载 沿桥梁全长布置线荷载3.15tonf/m。 横膈板自重 本例题中假设支座位置横膈板只是作为荷载作用在梁上,并不增大桥梁刚度。因 此支座处主梁截面与一般截面相同,但需添加横膈板自重。 包含横膈板的桥梁段被激活时,输入如下梁单元荷载。 与钢导梁连接位置 : 桥墩部分 : 76.30 tonf

51.61 tonf

因为与钢导梁连接位置和桥梁终点部的横膈板是同桥梁段一同制作一同顶进的, 所以将其作用在施工阶段CS1和CS15(只要不做钝化处理,一直存在于其它施工阶段)。 其它桥墩位置上的横膈板一般都是在成桥阶段后临格外制作安装,所以加载在施工阶 段CS16。 因为横膈板的纵向宽度为2m,在相应的梁单元位置输入2m长的荷载。
横膈板2 横膈板2 横膈板1 横膈板1 横膈板3 横膈板3

桥台-2 桥墩7 桥墩8 桥墩9 桥墩10 桥墩11 桥墩12 桥墩13

图40 横膈板荷载(荷载组)

45

高级应用例题

表3 横膈板自重的输入位置
荷载的输入位置 (m) (桥梁开始节点为基准) 桥梁开始节点为基准) 0 ~2 49 ~ 51 99 ~ 101 149 ~ 141 199 ~ 201 249 ~ 251 299 ~ 301 348 ~ 350

施工阶段 CS1 CS16 CS16 CS16 CS16 CS16 CS16 CS15

备 注 与钢导梁连接部分 桥墩部分 桥墩部分 桥墩部分 桥墩部分 桥墩部分 桥墩部分 桥梁终点桥台部分

荷载组 横膈板1 横膈板2 横膈板2 横膈板2 横膈板2 横膈板2 横膈板2 横膈板3

46

顶推法桥梁的施工阶段分析

定义二期恒载组和横膈板荷载组。 因为添加组的作业只能在基本模式中进行,所以在施工阶段工具条中将施工阶段 转换到基本模式状态。在基本模式中包含了所有施工阶段的边界条件、荷载条件、单 元的信息,在基本模式中不能运行结构分析,但可以对所有施工阶段的所有信息进行 编辑。

显示
杂项表单 > 钢束布置形状 (关) 施工阶段 > 基本 C 组 > 荷载组 > 新建... 新建... 名称 (横膈板) ; 横膈板) 名称 (二期恒载) 二期恒载) 序列 (1to3)

图41 生成荷载组

47

高级应用例题

在施工阶段CS1和CS15激活新建的荷载组。

荷载 > 施工阶段分析数据 > 名称 > CS1 荷载表单 组列表 > 横膈板1 横膈板1
当把激活时期选 当把激活时 期选 择为 第一天时 , 则从 相应 施工阶段的 持续 时间 中的第一天 开始 加载该荷载群。 加载该荷载群。

定义施工阶段

激活 > 激活时期 > 第一 ; 组列表 名称 > CS15 荷载表单 组列表 > 横膈板3 横膈板3 激活 > 激活时期 > 第一 ; 组列表





自动生成的施工 阶段名称中带有‘ 阶段名称中带有‘ P’ 后缀 的施工阶段 表示 钢导 梁虽然已经 在支 座位 置 , 但考虑 安置 在支 座前钢导梁 处于 最大悬臂状态的阶 段 。 由此可计算 出桥 墩支 座的负向支 座反 拉力) 力(拉力)。

在建模助手中自 动生 成的结构群 、 边 界群 以及荷载群 名称 的意 义参见用户 在线 手册“定义结构群( 手册“ 定义结构群 (边 界群、荷载群)”章 节。

图42 添加横膈板自重

48

顶推法桥梁的施工阶段分析

在施工阶段CS16中已经加载了横膈板自重和二期恒载并完成了桥梁段的所有顶 进,所以将钢导梁钝化。 在施工阶段CS17中将给腹板束孔道注浆,完工后考虑10,000天的徐变和收缩以及 预应力的长期损失。 荷载 > 施工阶段分析数据 > 名称 > CS16 单元表单 组列表 > 钢导梁 钝化 > 单元内力重分布 (100) ; 荷载表单 荷载表单 组列表 > 横膈板2 , 二期恒载 横膈板2 激活 > 激活时期 > 第一 ; 组列表 名称 > CS17 施工阶段 > 施工持续时间 (10000), (10000) 保存结果 > 添加步骤

定义施工阶段



图43 修改施工阶段CS16的边界条件和施工持续时间

49

高级应用例题

因为已经将荷载组再各自相应的施工阶段中激活,下面将输入各施工阶段荷载。 首先输入施工阶段CS1中与钢导梁连接部位的横膈板自重。

施工阶段 > CS1

正面
荷载 > 连续梁单元荷载 连续梁单元荷载 荷载工况名称 > 自重 ; 选项 > 添加
因为在前面已经 将梁 单元长度划 分为 2.5m , 所以在数值里 选择 绝对值并将 荷载 输入长度定义为2m 2m。 输入长度定义为2m。

荷载组名称 > 横膈板1 横膈板1

;

荷载类型 > 均布荷载 投影 > 否

方向 > 全局 Z ; 线荷载加载点

数值 > 绝对值 ; x1 (0) (0), x2 (2) (2), w (-76.3/2) (15, 16)

15

16

图44 输入钢导梁连接部位横膈板自重

50

顶推法桥梁的施工阶段分析

在施工阶段CS15中输入横膈板3的自重。

施工阶段 > CS15

显示
荷载 > 全部 ; 梁单元荷载 (开) 荷载 > 连续梁单元荷载 荷载工况名称 > 自重 ; 选项 > 添加 ; 方向 > 全局 Z ; 荷载组名称 > 横膈板3 横膈板3 荷载类型 > 均布荷载 投影 > 否

数值 > 绝对值 ; x1 (0) (0), x2 (2) (2), w (-51.61/2) 线荷载加载点 (155, 154)

154

155

图45 输入桥梁右侧端部横膈板自重

51

高级应用例题

在施工阶段CS16种输入桥墩位置的横膈板自重。因为桥墩位置的横膈板长度为顺 桥方向以桥墩为中心左右各1m,即应输入在以桥墩为中心的左右各1个单元上。另外所 有桥墩上的横膈板均相同,所以可以使用复制功能输入桥墩位置的横膈板自重。 施工阶段 > CS16 荷载 > 连续梁单元荷载 荷载工况名称 > 自重 ; 选项 > 添加 ; 方向 > 全局 Z ; 复制荷载 (开)
以桥墩间距50m 复制横膈板自重。 复制横膈板自重。

荷载组名称 > 横膈板2 横膈板2

荷载类型 > 均布荷载 投影 > 否 x2 (3.5) (3.5), w (-51.61/2)

数值 > 绝对值 ; x1 (1.5) (1.5), 复制方向 > x ; 线荷载加载点

距离 (5@50)

(34, 36)

图46 在输入施工阶段CS16中输入横膈板自重

52

顶推法桥梁的施工阶段分析

在施工阶段CS16中输入二期恒载。

消隐 (关) 连续梁单元荷载 荷载 > 连续梁单元荷载 全选
荷载工况名称 > 自重 ; 选项 > 添加 ; 方向 > 全局 Z ; 荷载组名称 > 二期恒载 荷载类型 > 均布荷载 投影 > 否

数值 > 相对值 ; x1 (0), x2 (1), w (-3.15) (0) (1)

图 47.

在施工阶段CS16输入二期荷载

53

高级应用例题

输入施工阶段分析控制数据。 施工阶段 > 基本 分析 > 施工阶段分析控制数据 最终阶段 > 最后阶段 分析选项 > 考虑时间依存特性 (开) 时间依存特性 徐变和收缩 (开) 徐变计算收敛控制
当选择考 虑徐变 和收缩时,需输入收 敛控制数据。 敛控制数据。

;

类型 > 徐变和收缩 收敛误差 (0.01)

迭代计算次数 (5) ; 徐变计算时间间隔 (1)

对于较大的时间间隔自动划分时间步骤 (开)
当施工持 续时间 很长时,用户可以打 开自动划分时间步骤 选项,程序将自动划 分时间步骤。 分时间步骤。 因混凝土弹性收 缩引起的钢束预应力 损失。 损失。

钢束预应力损失 (徐变和收缩) (开) 徐变和收缩) 抗压强度的变化 (开) 钢束预应力损失 (弹性收缩) (开) 弹性收缩

图48 施工阶段分析控制数据对话框

54

顶推法桥梁的施工阶段分析

运行结构分析
输入完所有数据之后,运行结构分析。 分析>

运行分析

55

高级应用例题

查看分析结果
查看分析结果的方式有两种,即查看到特定施工阶段所有构件的应力和位移的方 式和查看某个单元在各施工阶段应力和位移变化的方式。

使用图形查看应力
查看张拉完后期束的施工阶段CS17发生的应力。 施工阶段 > CS17 结果 / 桥梁主梁内力力图形 荷载工况/荷载组合 > CS:合计 (开) ; CS:合计 图形类型 > 应力 ; X-轴类型 > 距离
在顶推法桥梁建 模助 手中事先自 动生 成结构群。 成结构群。 当选择轴力、弯 My、弯矩Mz Mz时 矩My、弯矩Mz时,可以 查看上下左右四个端点 的应力。 的应力。

施工步骤 > 最后步骤

主梁结构组 > 主梁 内力成分 > 轴力 (开) ; 弯矩 Mz (关) ; 弯矩 My (开) 画容许应力线 (开) > 压缩 ( 1600 ) 当前施工阶段-步骤 (开) 当前施工阶段; 张拉 ( 320 )

当选择画容许应 力线 时 , 在应力 图形 上将 显示容许应 力虚 线 , 用户可以确 认当 前施工阶段应力水 准。

在图形中按鼠标 右键将显示如图 50中 50 中 ① 的 关联 菜单 。 在关 联菜 单中选择用 文本 形式 保存图形则 生成 文本 形式的图形 文件 数据。 数据。



图49 施工阶段CS17上下翼缘应力图形

56

顶推法桥梁的施工阶段分析

当需详细查看特定施工阶段的分析结果时,将鼠标在图形上拖动则将自动放大鼠 标滑过的区域。 查看后按鼠标右键选择缩小则恢复到上一级放大状态。

拖动

图50 放大指定范围内的应力图形

57

高级应用例题

施工阶段分析结束后在施工阶段工具条中将自动生成最小/最大阶段。在最
小/最大阶段可以查看桥梁各位置发生的最小和最大应力。如果想进一步查看各位置发 生最小最大应力的施工阶段,可以查看该位置的应力时程图形。 施工阶段 > 最小/最大 最小/ 结果 / 阶段/步骤图表 阶段/ 荷载工况/荷载组合 > CSmax:合计,CSmin:合计 (开) CSmax:合计,CSmin:合计 合计 图形类型 > 应力 ; X-轴类型 > 距离 内力成分 > 轴力 (开) ; 主梁结构组 > 主梁 画容许应力线 (开) > 压缩 ( 1600 ) ; 当前施工阶段-步骤 (开) 当前施工阶段张拉 ( 320 ) 弯矩 Mz (关) ; 弯矩 My z (开)

图51 上下翼缘最小/最大阶段最小应力和最大应力

58

顶推法桥梁的施工阶段分析

因为各施工阶段的结构体系不同,所以构件在各施工阶段不仅内力的大小在发生 变化,同一构件在不同的施工阶段弯矩的符号也可能发生变化。 首先查看所有单元在 各施工阶段发生的最大/最小弯矩。 施工阶段>最小/最大 最小/ 最小 结果 / 桥梁应力图形 荷载工况/荷载组合 > CSmax:合计, CSmin:合计 (开) CSmax:合计 CSmin:合计 合计 图形类型 > 弯矩 ; X-轴类型 > 节点 主梁结构组 > 主梁 内力成分 > My

发生最大正弯矩位置

放大最大值区域

发生最大负弯矩位置

图52 各单元最大/最小弯矩

59

高级应用例题

在梁内力图中查看所有单元的最大/最小弯矩。
施工阶段 > 最小/最大 最小/ 模型空间表单(图53的①) 结果 / 内力 / 梁内力图 荷载工况/荷载组合 > CBmin:合计, CBmax:合计 CBmin:合计, CBmax: max:合计 合计 内力成分 > My 输出选项 > 5点 ; 填充线 显示类型 > 等高线 (开)





图53 各单元在所有施工阶段发生的最大/最小弯矩图

60

顶推法桥梁的施工阶段分析

查看图52中最大/最小弯矩发生位置(节点)在各施工阶段的弯矩时程。下面将查看 发生最大正弯矩的节点(21号单元的i端)和发生最大负弯矩的节点(26号单元的i端)的 弯矩时程。 施工阶段 > CS17 结果 / 施工阶段/步骤时程图形 施工阶段/ 定义函数 > 梁单元内力/应力 梁单元内力/ 梁单元内力/应力 > 名称 (21-弯矩) ; 单元号 (21) ; 内力 (开) (21-弯矩) 节点 > I-节点 ; 内力成分 > 弯矩-y 弯矩-

定义函数 > 梁单元内力/应力 梁单元内力/ 梁单元内力/应力 > 名称 (26-弯矩) ; 单元号 (26) ; 内力 (开) (26-弯矩) 节点 > I-节点 ; 模式 > 多函数 ; 内力成分 > 弯矩-y 弯矩步骤选项 > 最后步骤

选择输出函数 > 21-弯矩, 26-弯矩 (开) 21-弯矩, 26荷载工况/荷载组合 > 合计 ; 图形标题 (弯矩) 弯矩)

图54 21号单元和26号单元的弯矩时程

61

高级应用例题

钢导梁前端挠度图形
查看钢导梁在各施工阶段发生的挠度。 使用施工阶段/步骤时程图形功能可以查看任意位置在各施工阶段的位移、内力、 应力时程图形。 施工阶段 > CS15-19 CS15模型空间表单(图55的①) 结果 / 施工阶段/步骤时程图形 施工阶段/ 定义函数 > 位移 位移 > 名称 (钢导梁) ; 节点号 (1) 钢导梁) 内力成分 > DZ 模式 > 多函数 ; 步骤选项 > 最后步骤 26-弯矩 (关), 钢导梁 (开) 选择输出函数 > 21-弯矩 (关), 21荷载工况/荷载组合 > 合计 图形标题 (位移) 位移)

为了查看钢导梁 前端 的挠度 , 首 先应 将施 工阶段转换 到激 活了 钢导梁的施 工阶 段。



在图形上按鼠标 右键 , 可以修改 图形 标题和轴名称。 标题和轴名称。

图55 钢导梁前端在各施工阶段的挠度图形

62

顶推法桥梁的施工阶段分析

使用表格查看结果
在纪录激活对话框中可以用表格形式有选择的输出单元、荷载、施工阶段、单元 上的输出位置等。下面查看发生最大应力的26号单元的i端的应力变化时程数据表格。 结果 / 分析结果表格 / 梁单元 / 应力 节点或单元 (26) 荷载工况/荷载组合 > 合计(CS) (开) 合计(CS) 施工阶段/步骤 > CS1:001(last) 最小/最大:min (开) CS1:001(last) 最小/ 最大:min 输出位置 > i节点 (开)

图56 26号单元i端的应力表格

63

高级应用例题

查看钢束预应力损失时程
查看钢束在考虑预应力损失后张力的变化时程。在 钢束预应力损失图形 对话框 中,只能查看当前施工阶段内被激活钢束的预应力变化,所以首先应将施工阶段转换 到相应的施工阶段后再使用钢束预应力损失图形对话框。按 画查看钢束在各施工阶段张力的变化。 施工阶段 > CS17 结果 / 钢束预应力损失时程图形 钢束 > Bot1-1 ; Bot1施工阶段 > CS17 ; 施工步骤 > 最后步骤 键可以用动

图57 钢束预应力损失图形

64

顶推法桥梁的施工阶段分析

查看钢束坐标
在MIDAS/CIVIL中,可以使用表格查看钢束所在桥梁段四等分点位置的钢束坐标。 另外在表格上按鼠标右键,选择关联菜单中的“显示图表”时,可以查看钢束的布置 形状。 结果 / 结果表格 / 钢束 / 钢束坐标

图58 钢束坐标

65

高级应用例题

查看钢束伸长量
使用表格查看张拉钢束时钢束的伸长量和主梁的收缩量。 结果 / 结果表格 / 钢束 / 钢束伸长量

图59 张拉钢束时钢束的伸长量和主梁的收缩量

66

顶推法桥梁的施工阶段分析

查看各施工阶段的支座反力
使用顶推法施工阶段建模助手建模时,将自动生成各施工阶段的支座;用户使用 一般功能建模时,需要在结果>顶推法反力>位置反力数据中定义输出的反力位置。 本例题利用自动生成的支座反力数据查看各施工阶段的垂直反力(FZ)。 结果 / 顶推法反力 / 位置反力表格(全局) 位置反力表格(全局) 荷载工况/荷载组合 > 合计(CS) (开) 合计(CS) C 显示/隐藏节点号列 显示/
象位置反力表格 那样有左右滚动条 使用全屏功能( 时 , 使用全屏功能 (工 具 > 全屏 ) 查看结果会 更方便一些。 更方便一些。

在表格中按鼠标 右键,在弹出的关联 菜单中选择显示 / 隐藏 节点号列可以调整表 格宽度和显示方法。 格宽度和显示方法。

节点号列

图60 各施工阶段支座反力表格

67

高级应用例题

查看荷载组合下的内力
在预应力箱型桥梁成桥阶段,需要做恒载、活荷载、温度荷载、支座沉降等作用 下的承载能力极限状态验算。施工阶段荷载以外的荷载作用以及与施工阶段荷载的组 合可以在定义的最终阶段内进行。 本例题没有输入施工阶段荷载以外的荷载,所以只将施工阶段荷载赋予荷载分项 系数做荷载组合并查看荷载组合作用下的内力。首先定义荷载组合。 施工阶段 > 最终 结果 / 荷载组合 激活 (开) ; 名称 (恒载) ; 恒载) 类型 > 添加 荷载工况 > 自重 (CS) ; 荷载工况 > 恒载 (CS) ; 分项系数 (1.3) 分项系数 (1.3) 分项系数 (1) 分项系数 (1.3)

荷载工况 > 钢束二次内力 (CS) ;

荷载工况 > 徐变和收缩二次内力 (CS) ;

图61 荷载组合对话框

68

顶推法桥梁的施工阶段分析

查看荷载分项系数荷载组合下的弯矩。 结果 / 内力 / 梁内力图 荷载工况/荷载组合 > CB:恒载 CB:恒载 内力成分 > My 输出选项 > 5点 ; 填充线 显示类型 > 等高线 (开)



图62 弯矩图

69

高级应用例题

使用一般功能做顶推法桥梁施工阶段分析
使用一般功能做顶推法施工阶段分析的步骤如下。 1. 建立包含钢导梁在内的成桥阶段模型(基本阶段)。 2. 定义各施工阶段将被激活和钝化的结构组、边界组、荷载组。 3. 使用已定义的组组成各施工阶段。 4. 定义各施工阶段的边界条件和荷载条件。 5. 定义了施工阶段后,需定义成桥阶段荷载(二期恒载、活荷载、风荷载、地震 荷载等)。

打开新项目( 文件 / 文件 /

新项目),以‘ILM-Bridge-Manual’名字保存(

保存)文件。

新项目 ILM-Bridge保存 ( ILM-Bridge-Manual )

设定建模环境
将单位体系设置为tonf(力),m(长度)。

工具 / 单位体系 长度 > m ; 力 > tonf

因为本例题是为了说明使用一般功能做施工阶段分析的例题,所以模型中一些基 本数据(截面、材料、时间依存特性等)请参见本应用例题前半部分中的有关章节(定义 截面和材料)输入。

70

顶推法桥梁的施工阶段分析

建立包含钢导梁的桥梁模型
为了建立包含钢导梁的桥梁模型,首先建立节点,然后使用扩展单元 功能生成梁 单元。

消隐 (开),
模型 / 节点 /

自动对齐 (开), 建立节点

节点号 (开)

坐标 ( 0, 0, 0 ) 模型 / 单元 /

扩展单元

全选
扩展方式 > 点 线单元 单元属性 > 单元类型 > 梁单元 材料 > 1:SM400 ; 截面 > 1:钢导梁 ; Beta角 ( 0 ) 1:钢导梁 复制次数 ( 14 ) 生成方式 > 移动和复制 ; 间距 > 等间距 dx, dy, dz ( 2.5, 0, 0 ) ; 2.5,

图63 建立钢导梁模型

71

高级应用例题

使用扩展单元功能输入主梁,为了将制作场的边界条件定义为只受压单元,首 先复制所有主梁节点到主梁下部。 模型 / 单元 /

扩展单元 单选 ( 节点: 15 )

扩展方式 > 点 线单元 单元属性 > 单元类型 > 梁单元 材料 > 2:C400 ; 截面 > 2:主梁 ; 2:主梁 Beta角 ( 0 ) 生成方式 > 移动和复制 ; 间距 > 等间距 dx, dy, dz ( 2.5, 0, 0 ) ; 复制次数 ( 350/2.5 )

节点号 (关)
模型 / 节点 /

移动和复制节点

全选
模式 > 复制 ; 间距 > 等间距 dx, dy, dz (0, 0, -1) ; 复制次数 (1)

图64 建立包含钢导梁的桥梁模型

72

顶推法桥梁的施工阶段分析

输入完桥梁模型数据后使用 截面组。

消隐功能查看桥梁三维形状,然后定义钢导梁变

将钢导梁的始点和终点分别赋予变截面i端和j端特性值,中间变截面部分将由程 序按照用户选择的线性变化或二次曲线变化自动生成截面。

窗口缩放 (部分放大图62中钢导梁) 单元号 (开) 模型 / 特性值 / 变截面组 14) 窗口选择 (单元: 1 14
组名称 ( 钢导梁 ) 截面形状变化 > z-轴 > 线性 ; y-轴 > 线性

图65 定义钢导梁变截面组

73

高级应用例题

定义组以及施工阶段
将各施工阶段新添加的单元或边界条件、荷载条件定义为组,通过激活和钝化相 应的组建立施工阶段。 结构组 在制作场预制各桥梁段并按一定时间养生后顶进,各类型桥梁段的初期材龄相 同。在顶进每个桥梁段时,顶进期间内不考虑徐变和收缩,顶进完一个桥梁段之后, 将一个桥梁段的顶进时间加载到已顶进的桥梁段上计算徐变和收缩。所以总共应建立 相当于钢导梁和桥梁段个数之和的结构组。 边界组 施工时顶进的长度决定边界组的数量。例如某桥梁段的长度为15m,顶进长度为 2. 5m,则桥梁段从预制到全部顶进需要7(放置在制作场时 + 顶进 15m/2.5m 时)个边界 组。 荷载组 施工荷载一般包括自重和钢束张力。因为各施工阶段的荷载条件在发生变化,所 以需要考虑施工阶段实际加载情况定义自重(恒载、横膈板自重、二期恒载)荷载组和 钢束荷载组。 施工阶段 表4列出了组成各施工阶段的结构组、边界组, 荷载组。 在顶推法桥梁各施工阶段,增加新的桥梁段时需要激活相应结构组。 在顶推法中桥梁模型中,使用变换边界条件的方法模拟顶进桥梁段的过程。所以 每个施工阶段的边界条件都是不同的,每次转换施工阶段时均要将上一施工阶段的边 界条件钝化,并激活当前施工阶段的边界条件。 不随施工阶段变化的荷载(自重等),当该荷载被激活后只要不做钝化处理,该荷 载将处于持续加载状态。 表4中的边界条件表示各施工阶段中应被激活的边界条件。

74

顶推法桥梁的施工阶段分析

表4 各施工阶段应激活的组
施工阶段 CS1 CS1-1 CS1-2 CS1-3 CS1-4 CS1-5 CS2 CS2-1 结构组 钢导梁, SG1 SG2 边界组 BG1 BG1-1 BG1-2 BG1-3 BG1-4 BG1-5 BG2 BG2-1 荷载组 DL, TD1 TD2 备 注

CS2-9 CS2-10

-

BG2-9 BG2-10 -

CS15 CS15-1 CS15-2

SG15 -

BG15 BG15-1 BG15-2

TD15 -

CS15-19 CS16 CS17

-

BG15-19 -

-

75

高级应用例题

定义结构组、边界组、荷载组和施工阶段。

单元号 (关), 组
定义相当于钢 导梁+桥梁段数量 的结构群。 的结构群。

消隐 (关)

C 组 > 结构组 > 新建... 新建... 名称 (钢导梁) ; 钢导梁) 名称 (SG) ; 序列 ( ) 序列 (1to15)

定义相当于施 工 阶段数 量的边 界 条件群。 条件群。

C 组 > 边界组 > 新建... 新建... 名称 (BG-Org1) (BG; 序列 ( ) 名称 (BG-Org1-) ; 序列 (1to5) (BG- Org1名称 (BG-Org2) (BG; 序列 ( )

名称 (BG-Org2-) ; 序列 (1to10) (BG- Org2BG3BG14与BG2相同。 名称 (BG-Org15) ; (BG名称 (BG-Org15-) ; (BG-Org15名称 (BG-Dfm1) (BG; 序列 ( ) 序列 (1to19) 序列 ( )

名称 (BG-Dfm1-) ; 序列 (1to5) (BG-Dfm1名称 (BG-Dfm2) (BG; 序列 ( )

名称 (BG-Dfm2-) ; 序列 (1to10) (BG-Dfm2BG3BG14与BG2相同。 名称 (BG-Dfm15) ; (BG名称 (BG-Dfm15-) ; (BG- Dfm15定义各施工 阶 段的自 重 、 横 膈 板 、 二期 恒载 、 钢 束荷载群。 束荷载群。

序列 ( ) 序列 (1to19)

新建... C 组 > 荷载组 > 新建... 名称 (自重) 自重) ; 序列 ( ) 序列 (1to3) 序列 ( ) 序列 (1to16) ; 名称 (横膈板) ; 横膈板) 名称 (二期恒载) ; 二期恒载) 名称 (钢束) 钢束)

76

顶推法桥梁的施工阶段分析

图66 定义组

77

高级应用例题

使用前面定义的组定义施工阶段。 施工阶段CS1为与钢导梁连接的桥梁段预制后顶进前放置在后台时的阶段。 结构组 : 只激活第一个桥梁段和钢导梁。 边界组 : 第一个桥梁段放置在制作场后台时的边界条件。 荷载组 : 横膈板重量和自重、钢束一次荷载(primary tendon)。 通过激活和钝化已定义的组组成施工阶段。

荷载 > 施工阶段分析数据 > 单元表单 组列表 > 钢导梁 ;
因为将桥梁段在 制作 场养生七天 后再 顶进 , 所以将桥 梁段 初期材龄定义为7 初期材龄定义为7天, 所以 该桥梁段被 激活 时具有7天材龄。 时具有7天材龄。

定义施工阶段

施工阶段 > 名称 (CS1) ; 施工持续时间 (0) ; 保存结果 > 施工阶段 激活 > 初期材龄 (0) 激活 > 初期材龄 (7)

组列表 > SG1 边界表单

;

组列表 > BG-Org1 BG激活 > 一般支撑/弹性支撑位置 > 变形前 组列表 > BG-Dfm1 BG激活 > 一般支撑/弹性支撑位置 > 变形后 荷载表单 组列表 > 自重, 横膈板1, 钢束1 自重, 横膈板1, 钢束1 激活 > 激活时期 > 第一

78

顶推法桥梁的施工阶段分析

图67 定义施工阶段CS1

79

高级应用例题

CS1-1是第一个桥梁段顶进2.5m时的第一个施工阶段的第一个步骤。 边界组 : 第一个桥梁段顶进2.5m时的边界条件。 定义施工阶段时,在上一级施工阶段中被激活的组在当前施工阶段中如没有进行 钝化处理表示该组仍处于激活状态。CS1-1的结构组和荷载组与CS1相同,所以不必对C S1的结构组和荷载组做钝化处理。但是CS1-1边界组与CS1不同,需要激活新的边界组 (BG-Org1-1和BG-Dfm1-1),对CS1中使用的边界组(BG-Org1和BG-Dfm1)需做钝化处理。 使用相同的方法(第一施工阶段的所有步骤的结构组和荷载组与上一步骤相同)定 义CS1-2CS1-4。 荷载 > 施工阶段分析数据 >

定义施工阶段

施工阶段 > 名称 (CS1-1) ; 施工持续时间 (0) ; 保存结果 > 施工阶段 (CS1边界表单 组列表 > BG-Org1-1 BG-Org1激活 > 一般支撑/弹性支撑位置 > 变形前 组列表 > BG-Dfm1-1 BG-Dfm1激活 > 一般支撑/弹性支撑位置 > 变形后 组列表 > BG-Org1, BG-Dfm1 ; BGBG钝化

图68 定义第一施工阶段的第1个步骤CS1-1

80

顶推法桥梁的施工阶段分析

下面定义第一桥梁段最后一次顶进的步骤CS1-5。 本例题假设同一桥梁段没有材龄差异。所以在顶进完第一桥梁段的CS1-5步骤内, 将施工持续时间定义为12(在前四个步骤内输入为零)。

荷载 > 施工阶段分析数据 >

定义施工阶段
施工持续时间 (12) ; 添加步骤 (开)

施工阶段 > 名称 (CS1-5) ; (CS1保存结果 > 施工阶段 施工阶段(开) 边界表单 组列表 > BG-Org1-5 BG-Org1-

激活 > 一般支撑/弹性支撑位置 > 变形前 组列表 > BG-Dfm1-5 BG-Dfm1激活 > 一般支撑/弹性支撑位置 > 变形后 组列表 > BG-Org1-4, BG-Dfm1-4 ; BG-Org1BG-Dfm1钝化

如前所述,在顶推法桥梁施工阶段中需要不断变换的是边界组,施工不同各桥梁 段时需添加新结构组和荷载组。

图69 定义第一施工阶段第5个步骤

81

高级应用例题

下面通过建立施工阶段CS2,说明建立桥梁段发生变化的施工阶段的步骤。 结构组 : 将第二个桥梁段激活。 边界组 : 第二个桥梁段放置在制作场后台时的边界条件。 荷载组 : 第二个桥梁段的钢束一次荷载(primary tendon) 在单元表单中激活第二个桥梁段(SG2);在边界表单中修改边界条件;在荷载表单 中激活作用在第二个桥梁段的钢束张力(钢束2)。

荷载 > 施工阶段分析数据 > 单元表单 组列表 > SG2 ; 边界表单 组列表 > BG-Org2 BG-

定义施工阶段

施工阶段 > 名称 (CS2) ; 施工持续时间 (0) ; 保存结果 > 施工阶段 激活 > 初期材龄 (7)

激活 > 一般支撑/弹性支撑位置 > 变形前 组列表 > BG-Dfm2 BG激活 > 一般支撑/弹性支撑位置 > 变形后 组列表 > BG-Org1-5, BG-Dfm1-5 ; 钝化 BG- Org1BG- Dfm1荷载表单 组列表 > 钢束2 钢束2 激活 > 激活时期 > 第一

82

顶推法桥梁的施工阶段分析

图70 定义施工阶段CS2 参照前面的方法定义桥梁段2的其它施工步骤(CS2-1CS2-10)。

83

高级应用例题

下面说明在MCT命令窗口中定义施工阶段CS3的方法。 工具 > MCT命令窗口 MCT命令窗口 命令或数据 (*施工阶段) *施工阶段 在MCT命令窗口中输入下列数据 NAME=CS3, 0, YES, NO AELEM=SG3, 7 ABNDR=BGBGABNDR=BG-Org3, ORIGINAL, BG-Dfm3, DEFORMED DBNDR=BG-Org2-5, BG-Dfm2-5 DBNDR=BG- Org2BG- Dfm2m2 ALOAD=Tendon3 ALOAD=Tendon3, First Tendon 查看在MCT命令窗口中显示的信息,再判断是否运行。 使用上述方法输入施工阶段CS16的荷载组钢束16(后期束)和二期恒载组,在施工 阶段CS17中将施工持续时间定义为10,000天。

图71 使用MCT命令窗口功能输入施工阶段CS3 MCT命令窗口

84

顶推法桥梁的施工阶段分析

输入组信息

定义了组和施工阶段之后,应赋予相应的组以信息。使用钢束预应力荷载功能输 入钢束组信息。 结构组 因为顶推法桥梁是以桥梁段为单位顶进的,所以应以桥梁段为单位定义结构组。 本例题共有钢导梁和15个桥梁段,所以应定义16个结构组,并赋予相应的单元。 在树形菜单的组表单中使用拖放功能给结构组赋予相应单元。

拖放

图72 各结构组的单元

85

高级应用例题

选择相应于各结构组和边界组的节点,然后将相应的结构组和边界组拖放到模型 空间。 树形菜单 > 组表单
在选择属性-单 元右 侧输入框中 输入 单元 号 后回车 , 则该 单元号将被选择。 单元号将被选择。

选择属性选择属性-单元 ( 1to14 ) 选择属性-节点 ( 156to170 ) 选择属性组 > 结构组 > 钢导梁 (拖放)

在群表单中用鼠 标拖 动相应的结 构群 上放置到模型空间 中 , 则模型空间 中选 择的 单元将属于 该结 构群。 构群。

选择属性-单元 ( 15to19 ) 选择属性15to19 选择属性选择属性-节点 ( 15to20, 170to175 )
组 > 结构组 > SG1 (拖放)

86

顶推法桥梁的施工阶段分析

另外,可以使用MCT命令窗口功能输入各施工阶段结构组信息。 MCT命令窗口 工具 > MCT命令窗口 MCT命令窗口 命令或数据 (*Group) 在MCT命令窗口中输入下列数据。 Nose SG1 SG2 SG3 SG4 SG5 SG6 SG7 SG8 SG9 SG10 SG11 SG12 SG13 SG14 SG15 , 156to170, 1to14 , 15to20 170to175, 15to19 , 20to30 175to185, 20to29 175to185, , 30to40 185to195, 30to39 , 40to50 195to205, 40to49 , 50to60 205to215, 50to59 , 60to70 215to225, 60to69 , 70to80 225to235, 70to79 , 80to90 235to245, 80to89 245to255, , 90to100 245to255, 90to99 , 100to110 255to265, 100to109 , 110to120 265to275, 110to119 , 120to130 275to285, 120to129 , 130to140 285to295, 130to139 , 140to150 295to305, 140to149 , 150to155 315to315, 150to154

图73 输入结构组的MCT命令窗口

87

高级应用例题

边界组 使用顶推法施工的桥梁每顶进一段桥梁结构的边界条件都会发生变化,所以必须 按施工阶段定义边界条件。 下面说明定义第一桥梁段边界条件的方法。 在施工阶段工具条中选择特定施工阶段则相应的施工阶段的结构组、边界组、荷 载组将被激活。边界组和荷载组在施工阶段模式中修改会比在基本模式中修改更方便 一些。 另外将通过定义CS1和CS1-1说明输入边界组和荷载组的方法。 将横膈板按梁单元荷载输入的方法请参照前面章节的介绍。

消隐 (开),
施工阶段 > 基本

节点号 (开)

模型 > 荷载 > 静力荷载工况 名称 (自重) ; 自重) 名称 (钢束) ; 钢束) 施工阶段 > CS1 荷载 > 自重 荷载工况名称 > 自重 ; 自重系数 > Z (-1) 模型 > 边界条件 > 弹性连接 边界组名称 > BG-Org1 BG选项 > 添加/替换 ; 添加/ 复制弹性连接 (开) 复制方向 > x ; 距离 (15, 5, 10) 两个节点 (7, 162) 7, 162 连接类型 > 只受压 ; SDx (1e10) 荷载组名称 > 自重 类型 > 施工阶段荷载 类型 > 施工阶段荷载

88

顶推法桥梁的施工阶段分析

模型 > 边界条件 > 支承条件

单选 (节点: 162, 168, 170, 174 )
边界组名称 > BG-Dfm1 BG选项 > 添加 ; 支撑类型 > D-ALL (开), R-ALL (开)

单选 (节点: 7, 13, 15, 19 )
边界组名称 > BG-Org1 BG选项 > 添加 ; 支撑类型 > Dy (开), Rx (开)

单选 (节点: 1 )
边界组名称 > BG-Org1 BG选项 > 添加 ; 支撑类型 > Dx (开), Dy (开), Dz (开), Rx (开)

材龄为7天的箱型桥梁段 材龄为 天的箱型桥梁段

制作场 桥梁始点桥台 辅助墩位置

图74 输入施工阶段CS1的边界条件

89

高级应用例题

CS1-1的边界条件为第一个桥梁段被顶进2.5m时的边界条件,所以将CS1的边界条 件向X方向移动2.5m。 施工阶段 > CS1-1 CS1模型 > 边界条件 > 弹性连接 边界组名称 > BG-Org1-1 BG-Org1选项 > 添加/替换 ; 添加/ 复制弹性连接 (开) 复制方向 > x ; 距离 (15, 5, 10) 两个节点 (8, 163 8, 163) 模型 > 边界条件 > 支承条件 连接类型 > 只受压 ; SDx (1e10)

单选 (节点: 163, 169, 171, 175 )
边界组名称 > BG-Dfm1-1 BG- Dfm1选项 > 添加 ; 支撑类型 > D-ALL (开), R-ALL (开)

单选 (节点: 8, 14, 16, 20) 20
边界组名称 > BG-Org1-1 BG-Org1选项 > 添加 ; 支撑类型 > Dy (开), Rx (开)

单选 (节点: 2 )
边界组名称 > BG-Org1-1 BG- Org1选项 > 添加 ; 支撑类型 > Dx (开), Dy (开), Dz (开), Rx (开)

90

顶推法桥梁的施工阶段分析

制作场 辅助桥墩位置 桥梁右侧桥台

图75 输入CS1-1的边界条件

虽然可以使用一般功能建立顶推法桥梁的各施工阶段,但因为每个桥梁段的边界 条件都在变化,所以实际建模时间会很长。使用MIDAS/CIVIL中的顶推法桥梁施工阶段

建模助手会起到事半功倍的效果。
当仅使用顶推法桥梁施工阶段建模助手而不使用顶推法桥梁建模助手时,需要事 先建立各施工阶段(本例题中为CS1CS17)模型和成桥阶段桥台、桥墩的边界条件(最终 边界组)。

91


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