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1、预应力混凝土连续T梁的分析与设计北京迈达斯技术有限公司目 录概要2设置操作环境6定义材料和截面7建立结构模型12PSC截面钢筋输入17输入荷载18定义施工阶段26输入移动荷载数据31运行结构分析35查看分析结果36PSC设计51概要本例题使用一个简单的预应力混凝土两跨连续梁模型（图1）来重点介绍MIDAS/Civil软件的施工阶段分析功能、钢束预应力荷载的输入方法以及查看分析结果的方法、移动荷载的输入方法和查看分析结果的方法、PSC截面钢筋的输入方法、设计数据的输入方法和查看分析结果的方法等。 图1. 分析模型桥梁概况及一般截面分析模型为一个两跨连续梁，其钢束的布置如图2所示，分为两个阶段来施
2、工。桥梁形式：两跨连续的预应力混凝土梁桥梁长度：L = 302 = 60.0 m 区 分钢束坐标x (m)0122430364860钢束1z (m)1.50.22.61.8钢束2z (m)2.02.80.21.5图2. 立面图和剖面图注：图2中B表示设置的钢绞线的圆弧的切线点。预应力混凝土梁的分析与设计步骤预应力混凝土梁的分析步骤如下。1. 定义材料和截面2. 建立结构模型3. 输入PSC截面钢筋4. 输入荷载恒荷载钢束特性和形状钢束预应力荷载5. 定义施工阶段6. 输入移动荷载数据定义车道定义车辆移动荷载工况7. 运行结构分析8. 查看分析结果9. PSC设计PSC设计参数确定运行设计查看设
3、计结果使用的材料及其容许应力q 混凝土采用JTG04（RC）规范的C50混凝土q 钢材采用JTG04（S）规范，在数据库中选Strand1860荷载q 恒荷载自重 在程序中按自重输入q 预应力钢束(15.2 mm31)截面面积: Au = 4340 mm2孔道直径: 130 mm钢筋松弛系数(开),选择JTG04和0.3(低松弛)超张拉(开)预应力钢筋抗拉强度标准值(fpk):1860N/mm2预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:0.25管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:1.5e-006(1/mm)锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值:开始点:6mm结束点:6mm张拉力:抗拉强度标准值的75%q 徐变和收
4、缩条件水泥种类系数(Bsc): 5 (5代表普通硅酸盐水泥)28天龄期混凝土立方体抗压强度标准值,即标号强度(fcu,f):5000tonf/m2长期荷载作用时混凝土的材龄:5天混凝土与大气接触时的材龄:3天相对湿度: 大气或养护温度: 构件理论厚度:程序计算适用规范:中国规范(JTG D62-2004)徐变系数: 程序计算混凝土收缩变形率: 程序计算q 移动荷载适用规范：公路工程技术标准(JTG B01-2003) 荷载种类：公路I级，车道荷载，即CH-CD设置操作环境打开新文件(新项目)，以 PSC Beam 为名保存(保存)。将单位体系设置为 tonf和m。该单位体系可根据输入数据的种类
5、任意转换。文件 / 新项目文件 / 保存 ( T-PSC-Beam ) 单位体系还可以通过点击画面下端状态条的单位选择键()来进行转换。工具 / 单位体系 长度 m ; 力tonf 图3. 设置单位体系定义材料和截面下面定义PSC Beam所使用的混凝土和钢束的材料特性。模型 / 材料和截面特性 / 材料类型混凝土 ; 规范 JTG04（RC） 同时定义多种材料特性时，使用键可以连续输入。数据库 C50 名称(Strand1860 ) ; 类型钢材 ; 规范 JTG04（S）数据库 Strand1860 图4. 定义材料对话框定义截面PSC Beam的截面使用比较简单的T形截面来定义。模型 /
6、材料和截面特性 / 截面数据库/用户 截面号 ( 1 ) ; 名称 (T-Beam Section) 截面类型PSC-工形截面名称:None对称:(开) ; 剪切验算:(开); Z1自动:(开); Z2自动: (开)抗剪用最小腹板厚度: (开) t1:自动(开); t2:自动(开); t3:自动(开)抗扭用: (开)HL1:0.2 ; HL2:0.05 ; HL3:1.15 ; HL4:0.25 ; HL5:0.25 BL1:0.11 ; BL2:0.75 ; BL4:0.35 ;考虑剪切变形(开)偏心中-下部图5. 定义截面的对话框定义材料时间依存特性并连接为了考虑徐变、收缩以及抗压强度的变
7、化，下面定义材料的时间依存特性。材料的时间依存特性参照以下数据来输入。 28天强度 : fck = 5000 tonf/m2 相对湿度 : RH = 70 % 理论厚度 : 1m(采用程序自动计算) 拆模时间 : 3天模型 /材料和截面特性 / 时间依存性材料(徐变和收缩)名称 (Shrink and Creep) ; 设计标准China(JTG D62-2004)28天材龄抗压强度 (5000)环境年平均相对湿度(40 99) (70) 截面形状比较复杂时，可使用模型材料和截面特性值修改单元材料时间依存特性 的功能来输入h值。构件的理论厚度 (1) 水泥种类系数(Bsc):5开始收缩时的混凝
8、土材龄 (3) 图6. 定义材料的徐变和收缩特性 参照图8将一般材料特性和时间依存材料特性相连接。即将时间依存材料特性赋予相应的材料。模型 / 材料和截面特性 / 时间依存材料连接时间依存材料类型徐变和收缩徐变和收缩选择指定的材料材料1:C50 选择的材料 图8. 连接时间依存材料特性建立结构模型利用建立节点和扩展单元的功能来建立单元。点格(关) ; 捕捉点(关) ; 捕捉轴线(关) 正面 ; 自动对齐 模型节点 建立节点坐标 (0,0,0) 模型单元 扩展单元 全选扩展类型节点 线单元单元类型梁单元 ; 材料1:C50 ; 截面 1: T-Beam section生成形式复制和移动 复制和移
9、动等间距dx,dy,dz(2, 0, 0) 复制次数(30) 图7. 建立几何模型修改单元的理论厚度模型/材料和截面特性/修改单元的材料时间依存特性选项添加/替换单元依存材料特性构件的理论厚度自动计算(开)规范中国标准公式为：a( 0 )图8.修改单元理论厚度定义结构组、边界条件组和荷载组为了进行施工阶段分析，将在各施工阶段(construction stage)所要激活和钝化的单元和边界条件定义为组，并利用组来定义施工阶段。 组结构租 新建定义结构组名称( Structure ) ; 后缀 ( 1to2 ) 为了利用 桥梁内力图 功能查看分析结果而将其定义为组。 定义结构组名称 ( All
10、) 单元号 (on)窗口选择 (单元 : 1 to 18)组结构组 Structure1 (拖&放) 窗口选择 (单元 : 19 to 30)组结构组 Structure2 (拖&放) 全选组结构组All (拖&放)Drag & Drop Structure2 Structure1 图10. 定义结构组(Structure Group) 新建边界组边界组名称的建立方法如下。 组边界组新建定义边界组名称 (Boundary ) ; 后缀( 1to2 ) -图11. 建立边界组(Boundary Group)新建荷载组恒荷载组和预应力荷载组名称的新建方法如下。 组荷载组新建定义荷载组名称 ( Se
11、lfweight ) 定义荷载组名称 ( Prestress ) ; 后缀 ( 1to2 ) 图12. 建立荷载组(Load Group) 输入边界条件边界条件的输入方法如下。单元号 (关) ; 节点号 (开)模型 /边界条件 / 一般支承单选(节点 : 1)边界组名称Boundary1选择添加支承条件类型 Dy, Dz, Rx (开) 单选 (节点 : 16)边界组名称Boundary1选择添加支承条件类型Dx, Dy, Dz, Rx (开) 单选 (节点 : 31)边界组名称Boundary2选择添加支承条件类型 Dy, Dz, Rx (开) 图13. 定义边界条件PSC截面钢筋输入PSC截面钢筋输入方法如下模型材料和截面特性PSC截面钢筋截面列表TBeam Section纵向钢筋(i,j)两端钢筋信息相同(开)I端1 直径(d16) 数量(14) Ref.Y(中央) Y(0) Ref.Z(上部) Z(0.06) 间距(0.10)2 直径(d16) 数量(6) Ref.Y(中央) Y(0) Ref.Z(下部) Z(0.06) 间距(0.10)抗剪钢筋(i,j)两端钢筋信息相同(开)I端弯起钢筋(
