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midasCivil培训资料——石家庄铁道大学土木工程学院仿真实验室-1-第3333部分悬灌连续梁桥施工过程分析对超静定的桥梁其施工方法、顺序以及过程往往决定其成桥的内力，而我国桥梁规范中配筋是按内力进行的，所以桥梁的施工阶段分析是极其重要的。预应力混凝土连续梁的施工过程中会发生体系转换，施工过程中临时墩、临时拉索等临时结构的设置与拆除、上部结构和桥墩的支承条件的变化对结构的内力和位移会产生非常大的影响。另外施工过程中随着混凝土材料的材龄发生变化构件的弹性模量和强度也会发生变化。混凝土徐变、收缩，预应力钢束的松弛等都会引起结构内力的重分配并对位移产生影响。桥梁的最不利应力有可能发生在施工过程中，所以除了对桥梁的成桥阶段进行验算外，对桥梁的施工过程也应进行承载力验算。3.13.13.13.1实例简介这里以一座三跨连续梁的悬臂浇筑施工过程分析来说明使用“一般方法”的步骤。某跨度为40m+65m+40m公路预应力钢筋混凝土箱型连续梁桥，桥梁顶板宽16.74m，底板宽8.24m，采用单箱单室截面，按1.8次抛物线梁高自跨中1.8m过渡至墩顶3.8m。桥面单向横坡1.5%。混凝土标号为C55，钢束为低松弛钢绞线，其标准抗拉强度为1860MPa，锚下控制张拉应力0.72×1860Mpa=1339.2MPa。跨中及墩顶标准截面如图3.1所示，桥梁的分段情况如图3.2所示。施工大致顺序为：下部结构→安装墩旁施工支架，安装主墩处永久支座、临时固结措施→在支架上现浇0号块→张拉0号块预应力→在0号块上拼装挂篮→浇筑1号块→张拉1号块预应力→移动挂篮……浇筑7号块，同时搭设并预压边跨现浇支架→张拉7号块预应力→拆除边跨现浇支架上的压重，浇筑边跨段混凝土，拆除所有挂篮→搭建边跨合龙吊架，同时加用水箱做的压重，中跨合龙段同步施加相应的压重→安装合龙段劲性骨架→浇筑边跨合龙段混凝土，同时卸载边跨相当于混凝土重量的压重→张拉边跨合龙钢束→拆除边跨现浇支架及边跨吊架，卸掉中跨合龙段的部分压重，每侧留下相当于中跨合龙段重量一半的压重→拆除墩顶临时固结措施→安装中跨合龙段吊架，安装中跨合龙段劲性骨架→浇筑中跨合龙段混凝土，同时卸载压重→张拉剩余预应力→拆除中跨合龙段吊架→施工桥面及其它附属设施。图3.1桥梁典型截面（单位：cm）midasCivil培训资料——石家庄铁道大学土木工程学院仿真实验室-2-图3.2桥梁节段的划分（单位：cm）3.23.23.23.2基本过程悬臂法施工阶段分析应该正确反应桥梁实际的施工顺序。施工阶段分析中各施工阶段的定义，在MIDAS/Civil里是通过激活和钝化结构组、边界组以及荷载组来实现的。MIDAS/Civil中悬臂法桥梁施工阶段分析的一般步骤如下：1）定义材料和截面2）建立结构模型3）定义并构建结构组4）定义并构建边界组5）定义荷载组6）输入荷载7）布置预应力钢束8）张拉预应力钢束9）定义时间依存性材料特性值并连接10）定义施工阶段11）运行结构分析12）查看分析结果悬臂法施工的桥梁阶段分析可以用一般“手工”方法，也可以用建模助手。用建模助手比较简单方便，可以自动完成上述步骤的2~10项；用一般方法可以更加详细、准确地建模和定义施工阶段。3.33.33.33.3模型建立这里讲的模型建立包括：1）定义材料和截面；2）建立结构模型。3.3.13.3.13.3.13.3.1定义材料和截面1）设定单位。定义截面和材料之前，应先将单位体系设置好（工具单位系），长度单位设置为cm，力的单位设置为kN。2）定义材料。定义预应力箱型梁（C50）、桥墩（C40）、钢束的材料（钢绞线）的材料。操作路径为特性材料特性值。3）定义桥墩截面。预应力混凝土连续梁施工阶段分析时，桥墩的影响不大，可以不用建立桥墩模型；对连续刚构桥，桥墩是要建立的。本例虽为连续梁桥，但为了完整仍建立了中间两个主桥墩模型。主桥墩的截面为哑铃型截面，如图3.3所示。因为标准截面中没有此截面类型，所以用SPC自定义截面。midasCivil培训资料——石家庄铁道大学土木工程学院仿真实验室-3-图3.3主桥墩截面（单位：cm）用SPC自定义截面的方法如下：①在AutoCAD中画出图3.3所示的图形，注意单位必须和将来在MIDAS中统一。在AutoCAD中画桥墩截面时，最好将图形画在坐标源点附近。注意要将图形存成DXF格式。图3.4CAD中的主桥墩截面（单位：cm）②启动SPC，操作路径为：工具截面特性计算器。SPC的界面如图3.5所示。启动SPC的方法也可以在MIDAS的安装目录中执行SPC.exe，一般默认安装的情况下路径为：C：ProgramFilesMIDASmidasCivil。启动SPC后，如图3.5，需要先设定单位，这里与前面一致，长度单位选择cm，力的单位没有关系。然后点击确定关闭单位设置的对话框。在SPC中，执行fileimportAutoCADDXF，找到刚才的DXF文件导入。执行：modelsectiongenerate，然后按图3.6操作。Type为Plane，给出名字为dun，框选视图中的墩截面，然后Apply。执行：modelsectionExport，将自定义的截面输出到文件中，如图3.7所示。得到“桥墩截面.sec”文件以备下面使用。关闭SPC。midasCivil培训资料——石家庄铁道大学土木工程学院仿真实验室-4-图3.5SPC界面图3.6SPC中定义截面midasCivil培训资料——石家庄铁道大学土木工程学院仿真实验室-5-图3.7SPC中定义截面输出③在MIDAS中导入刚才定义的桥墩截面。执行特性截面特性值，点击“添加”，然后按图3.8操作。选择“数值”表单中的“任意截面”，给出名称，然后点击“从SPC导入”按钮。图3.8主桥墩截面定义（单位：cm）4）定义主梁截面下面可以分别建立箱梁的跨中和墩顶截面，然后再定义变截面。本例建立主梁截面和模型用“PSC桥梁”建模助手，以便详细考虑腹板和底板厚度的变化。所以这里仅定义一个墩顶截面作为“标准截面”，截面的尺寸如图3.9所示。主梁截面顶板为单面横坡，要想准确建立截面只能用SPC自定义，但是“PSC桥梁”建模助手中只能使用如图3.9所示上方的“设计截面”类型。所以这里将墩顶截面简化一下，保持桥梁纵向中线梁高为3.8m，去掉横坡将midasCivil培训资料——石家庄铁道大学土木工程学院仿真实验室-6-桥面变成水平，同时保证翼缘板和顶板的厚度无变化。墩顶截面的定义及截面数据如图3.9所示。图3.10给出了原带横坡截面（用AutoCAD计算）与不带横坡截面（MIDAS/Civil计算）的截面特性的比较，可见二者的差别非常的小，说明简化截面的方法是可行的。墩顶截面的偏心修改为中-上部。图3.9主梁墩顶截面建立a)AutoCAD计算b)MIDAS/Civil计算图3.10主梁墩顶截面特性的比较3.3.23.3.23.3.23.3.2用“PSCPSCPSCPSC桥梁”建模助手建立主梁模型该建模助手的使用方法可参考附录1和程序的在线帮助，这里仅说明建模过程。1）建立主梁的单元。按照图3.11建立主梁单元，每个单元长度暂定为节段长。注意0号块要用支点位置和直线与抛物线分界位置分成多个单元。支点处的边界条件是为了“PSC桥midasCivil培训资料——石家庄铁道大学土木工程学院仿真实验室-7-梁”建模助手识别跨度信息而施加，没有实际意义，建立好模型后要删除。各个单元的方向要一致。建立的单元如图3.11所示，各个单元长度和各节点的相对坐标可由图3.2得到。图3.11主梁单元建立2）跨度信息执行命令主菜单主菜单主菜单主菜单结构结构结构结构PSCPSCPSCPSC桥梁桥梁桥梁桥梁跨度信息跨度信息跨度信息跨度信息。图3.12主梁跨度信息按图3.12执行操作：填写梁名称、在模型窗口中选择所有单元、检查分配单元列表中的信息无误后点击按钮、其他选择默认后点击下方的按钮，最后关闭对话框。3）执行命令主菜单主菜单主菜单主菜单结构结构结构结构PSCPSCPSCPSC桥梁桥梁桥梁桥梁截面和钢筋截面和钢筋截面和钢筋截面和钢筋。控制截面是截面开始发生变化的截面，对梁的高度应该有10个控制截面，各个高度控制截面的数据如图3.13所示。midasCivil培训资料——石家庄铁道大学土木工程学院仿真实验室-8-图3.13主梁梁高控制截面数据因为全桥等宽，对桥梁的宽度有两个控制截面，其数据如图3.14所示。图3.14主梁梁宽控制截面数据上翼缘厚度即指顶板厚度，全桥均为28cm，所以也有两个控制截面，数据如图3.15所示。图3.15主梁上翼缘厚度控制截面数据下翼缘厚度即指底板厚度，有跨中的0.3m按1.8次抛物线过渡到墩顶截面的0.7m，控制截面数与梁高相同，也是10个。底板数据如图3.16所示。图3.16主梁下翼缘厚度控制截面数据箱梁腹板厚度0~4号梁段采用0.8m，7号梁段采用0.5m，5~6号梁段由0.8m直线过渡到0.5m，梁段的编号如图8.12所示。根据截面开始发生变化的截面为控制截面原则，腹板厚度控制截面有10个，其数据如图3.17所示。图3.17主梁腹板厚度控制截面数据需要说明的是：1）因为桥梁是对称的，所以可以只建立一半的模型，然后镜像；2）施加的边界条件是为了得到“参考线”，建好模型后应该删除；3）普通钢筋与竖向及横向预应力钢筋对施工阶段分析（竖向线形控制）影响一般不计，截面有效宽度的影响很小时往往也不需考虑。4）用单梁建立模型分析曲线桥、斜桥等非对称桥梁结构时，必须准确模拟支座的实际位置。本桥虽然每个桥墩、台上均为双支座，但为直桥可以用单支座模型。但考虑到活载的偏载问题，这里用双支座。midasCivil培训资料——石家庄铁道大学土木工程学院仿真实验室-9-5）模型建立好以后，应该检查截面是否模拟准确，要检查梁高、顶板后、腹板后以及底板厚度是否正确。6）齿板和横隔板（因在支座上，此处可不考虑）混凝土重量按集中荷载考虑。3.3.33.3.33.3.33.3.3修改主梁模型1）加入横隔板在用“PSC桥梁”建模助手建立主梁模型时，要求梁单元是连续的，导致横隔板截面无法输入，现在需要修改主梁模型，将横隔板截面加入。本桥在箱梁中墩的墩顶设置宽度2.5m横梁（设有过人洞），在中跨跨中设置0.5m厚的横隔板，边跨端横梁跨度1.5m。中墩墩顶横梁截面如图3.18左半侧所示。中跨跨中横隔板及边跨端横梁截面相同，如图3.18右半侧所示。两个截面都用SPC自定义的方法建立，然后导入，过程这里从略。图3.18横隔板截面（单位：cm）2）建立桥墩建立桥墩模型，墩高9.123m。3）双支座建立采用双支座模拟箱梁的支承时，先在支座中心的顶、底位置处各建立一个节点，两节点之间的距离等于支座的高度。然后将顶节点与主梁上对应节点之间建立刚性连接刚性连接刚性连接刚性连接，并将支座顶节点作为从节点。在支座的顶、底节点之间建立弹性连接弹性连接弹性连接弹性连接的一般类型一般类型一般类型一般类型来模拟永久支座，弹性连接的刚度按支座各方向的实际刚度输入。底节点与桥墩顶节点刚性连接起来，没有建立桥墩的按一般支承固结。定义前先建立四个边界组，名称分别为1号墩永久支座、2号墩永久支座、3号墩永久支座和4号墩永久支座。该桥没有桥台只有4个桥墩，从左至右依次编号为1、2、3和4号桥墩。全桥的模型如图3.19所示。图3.19全桥模型midasCivil培训资料——石家庄铁道大学土木工程学院仿真实验室-10-3.3.43.3.43.3.43.3.4建立结构组这里假设两T构同时施工经过同样的施工阶段直到合龙段。因为在施工阶段梁段的安装和拆除是通过结构组的激活和钝化命令来完成的，所以应该将同时施工的单元定义为一个结构组。本例不考虑两个T构施工时间的差异，所以建立结构组时没有区分左右两个T构的对应梁段的不同，而是将它们定义成了一个结构组，比如“主梁节段1”就包括了两个T构的4个1号块。图3.20将结构组分配给对