用MIDAS建75+130+75m连续刚构桥模型 - 图文

用MIDAS建75+130+75m连续刚构桥模型

步骤：

1. 建立一个模型的第一步就是要建立符合你需要的单位体系，一般用KN，M。 2. 定义材料参数：混凝土材料参数，预应力钢筋材料参数。在首先建立模型的

时候，可以直接应用MIDAS给定的规范数据库中的材料来定义，但是在实际的工程中，要根据实际的情况来设置一些参数，如泊松比、弹性模量、线膨胀系数等。这个时候要用自定义材料参数来定义。 3. 定义时间依存性材料特性：（我们通常说的混凝土的收缩徐变特性、混凝土

强度随时间变化在程序里统称为时间依存材料特性）

1) 定义时间依存性特性函数（包括收缩徐变函数，强度发展函数，一般国

内的规范里面不考虑强度发展函数）

2) 将定义的时间依存特性函数与相应的材料连接起来

3) 修改时间依存材料特性值（对于连续刚构桥一般就是指修改构件的理论

厚度）

4. 截面定义：截面定义有许多种方法，可以采用调用数据库中截面（标准型钢）、

用户定义、采用直接输入截面特性值的数值形式、导入其他模型中已有截面。针对连续刚构桥的截面定义，最好是采用用户定义的方式输入截面参数，当然也可以采用在AutoCAD画好截面，采用MIDAS中的截面特性计算器计算出截面的特性值，保存为SEC文件的形式后，再导入MIDAS中这种数值形式来定义截面，但是这种树脂形式定义的截面不能向用户输入那样直观的显示截面的三维效果，但是其不影响整个模型的计算结果。其中截面特性计算器有其相关的文件说明。连续刚构桥的截面定义一般是先建立PSC截面后，再建立变截面单元，等到建立好单元长度后，将变截面单元赋给相应的单元。 5. 建立节点：首先要明白节点是有限元模型最基本的单位，节点不代表任何的实际桥梁结构只是用来确定构件的位置。节点的建立可以采用捕捉栅格网、输入坐标、复制已有节点、分割已有节点等方法来建立新的节点，另外在复制单元的同时程序会自动生成构成单元的节点。节点建立过程中可能会出现节点号不连续的情况，这是可以通过对选择节点进行重新编号或紧凑节点编号来进行编辑。一般的情况下把第一个节点建在(0,0,0)点。

6. 建立单元：在MIDAS中可以通过多种方法来建立单元，包括连接已有节点

建立单元、对已有单元进行分割建立新的单元、扩展已有节点或单元生成更高维数的单元、导入AUTOCAD的DXF文件来生成单元的方法等。对于复制单元、分割单元、扩展单元都可以执行等间距操作和任意间距操作。 ? 需要注意的是：使用镜像功能复制单元时，新生成的单元的局部坐标系方向与源单元的局部坐标系方向相反，因此需要调整单元的局部坐标系方向使得输出的单元内力方向统一。（在导入AUTOCAD的DXF文件时，只要选择需要的图层中的图形文件就可以方便的建立整体结构模型，然后再对导入的单元赋予单元属性即可完成结构模型的建立。） 7. 定义边界条件：在建立连续刚构桥时，所用到的边界条件是主墩底部节点（六个自由度全部约束）、墩梁固结（弹性约束中的刚性连接）、边墩（约束Dy、Dz、Rx、Rz）以及边跨现浇段(1,1,1,1,0,1)。

8. MIDAS对结构自重荷载可以通过程序来自动计算。在定义自重时，首先要定义自重荷载的荷载工况名称，并定义自重所属的荷载组，然后输入自重系数

即可。对于荷载系数，通常在Z方向输入-1即可。因为通常考虑的模型的重力作用方向都是竖直向下，而程序默认的整体坐标系Z的正方向是竖直向上的。如果自重作用时考虑结构的容重与材料定义时的容重不同，这里自重系数只要输入计算自重时要考虑的容重与材料定义的容重之比就可以了。 9. 钢束预应力荷载：

1) 钢束特性值定义：张拉形式、单根预应力钢筋面积、后张法导管直径、松弛系数等与预应力钢筋应力计算参数。

2) 钢束布置形状：通过二维和三维的输入方式来输入，通过输入钢束形状主要控制点坐标和预应力钢筋弯起半径，并输入插入点坐标即预应力钢筋坐标参考位置坐标即完成钢束布置定义。

3) 输入钢筋张拉控制应力：选择要张拉德钢束，输入张拉控制应力（或张拉控制内力），并输入注浆时间，即在哪个阶段开始考虑按换算截面来进行计算。

10. 定义温度荷载：一般连续刚构桥要考虑的温度荷载有整体升温、整体降温和温度梯度。

? 系统温度适应于整体结构的整体升温或整体降温。

? 温度梯度适用于对梁沿截面高度和宽度方向温度梯度作用。

? 对于结构的初始温度在模型—结构类型中指定，通常指定为0度即可。 11. 定义移动荷载：对于连续刚构桥，一般采用单梁结构的梁单元建模，所以： 1) 首先选规范：CHINA

2) 首先要定义车道荷载（采用的是车道单元加载的方式。车道荷载里面有几个车道就定义几个车道荷载，把每个车道荷载的偏心距和跨度算出来） 3) 再定义车辆类型（用规范数据库里面的就可以）

4) 定义移动荷载工况（主要需要考虑的是纵向荷载折减系数和最多加载车道数、最少加载车道数，还有是否考虑组合情况，荷载横向分布系数是程序本身予以考虑）

5) 最后还要在“分析”栏中定义移动荷载分析控制数据(加载位置、计算位置、计算选项、桥梁等级和冲击系数（基频的的值的选定）)

12. 变截面组：建立连续刚构桥时，变截面组一般是不需要使用的，因为在建立变截面单元的时候就基本上已经考虑好了单元的长度，一般都是根据施工阶段的需要来划分的，一般一个节段用一个变截面单元来定义，像在主梁根部有横膈板的情况，一个节段可以多划分几个单元。因为建立了变截面组之后很影响程序运行的速度，所以就算是用到变截面组，一般的情况下也会将其转化为变截面来处理。（在分割变截面单元的时候，会使分割后的变截面变为锯齿状的一连串单元，这个时候必须要采用变截面组来分割才能避免这种现象。）

13. 质量的定义：一般连续刚构桥都是进行静力分析，主要是在静力状态下模拟连续刚构桥的施工过程中以及成桥状态下的内力分布和位移情况，所以一般不需要将一些荷载转化成质量。（对于二期恒载，在进行静力分析时，一般都是按照荷载的形式施加的。）

14. 定义PSC截面钢筋：对于连续刚构桥，当要求分析结构的主拉应力时，作为预应力混凝土结构，除了配置纵向预应力钢筋外，还要配置普通钢筋。程序中的普通钢筋按照纵向钢筋和抗剪钢筋这两个对话框输入。

? 在连续刚构桥中，纵向钢筋一般可以对桥墩配置，其他的截面一般不配

置纵向钢筋。

? 抗剪钢筋包括了腹板竖向预应力钢筋、弯起钢筋、和抗扭钢筋（抗扭箍筋和抗扭纵筋），但是在MIDAS中，一般只将腹板竖向预应力筋配置给结构，也是一种偏安全的处理方式。

? 当配置了纵向普通钢筋后，一定要在“分析—主控数据”中选择“在计算截面刚度时考虑钢筋，否则程序在计算过程中不考虑纵向普通钢筋队截面刚度和结构承载能力的影响。”

15. 定义节点荷载：在连续刚构桥中，节电荷载用在有时横膈板不建出来，而是用节点荷载或是单元荷载的形式加上去，还有在施工阶段中，挂蓝、混凝土湿重中跨顶推力、配重等要施加节点荷载。

16. 定义梁单元荷载：连续刚构桥中二期恒载是通过梁单元荷载来施加的。 17. 组的定义：连续刚构桥要进行施工阶段分析，就要进行组的定义。建立一个连续刚构桥的模型所要定义的组有

1) 结构组：按每个施工节段来定义结构组，将一个施工节段中的所有单元和节点都定义为一个组

2) 边界组：主墩的约束组、墩梁固结组、边墩组，边跨现浇段组 3) 荷载组：首先也是和结构组相对应的那些按节段来划分的PS组、WC组、FT组，还有，另外还有自重、中跨顶推力、中跨配重及边跨配重等荷载组。 4) 在钢束布置的的时候要定义钢束组

18. 有了前面的所有准备工作就可以按施工阶段来建立模型了，在按施工阶段建模前，我们的头脑中一定要对整个连续刚构桥的架设有一个很清晰的认识，从这座桥开始施工到成桥的每一个步骤都要清楚，这样就很容易把模型建出来了。

模型：

确定计算模型时主要根据主桥梁段划分情况来确定，每一悬浇段为一个单元。施工阶段分析考虑挂篮移动，混凝土浇注，预应力钢筋张拉以及施工临时荷载的变化等。 0号梁段长14m，两个“T构”的悬臂各分为12段梁段，每段4.75m，累计悬臂总长128m。全桥共有一个2m长的主跨跨中合拢梁段和两个2m长的边跨合拢梁段。两个边跨现浇梁段各长2+4*4.25=19m，梁高相同。 施工阶段模拟：

主要问题：

1.墩梁固结怎么处理？

2.预应力钢束及普通钢筋怎么布置？

3.怎么考虑各0号块施工时间差的施工阶段时间荷载？ 4.各施工阶段结构组、荷载组、边界组的激活与钝化？

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