北京邁達斯技術****
contents
概要 1
橋梁概況及一般截面 2
預應力混凝土梁的分析順序 3
使用的材料及其容許應力 4
荷載 5
設定操作環境 6
定義材料和截面 7
定義截面 8
定義材料的時間依存性並連線 9
建立結構模型 12
定義結構組、邊界條件組和荷載組 13
輸入邊界條件 16
輸入荷載 17
輸入恆荷載 18
輸入鋼束特性值 19
輸入鋼束形狀 20
輸入鋼束預應力荷載 23
定義施工階段 25
輸入移動荷載資料 30
執行分析 34
檢視分析結果 35
通過圖形檢視應力 35
定義荷載組合 39
利用荷載組合檢視應力 40
檢視鋼束的分析結果 44
檢視荷載組合條件下的內力 47
概要本例題使用乙個簡單的兩跨連續梁模型（圖1）來重點介紹midas/civil的施工階段分析功能、鋼束預應力荷載的輸入方法以及檢視分析結果的方法等。主要包括分析預應力混凝土結構時定義鋼束特性、鋼束形狀、輸入預應力荷載、定義施工階段等的方法，以及在分析結果中檢視徐變和收縮、鋼束預應力等引起的結構的應力和內力變化特性的步驟和方法。
圖1. 分析模型
橋梁概況及一般截面
分析模型為乙個兩跨連續梁，其鋼束的布置如圖2所示，分為兩個階段來施工。
橋梁形式：兩跨連續的預應力混凝土梁
橋梁長度：l = 2@30 = 60.0 m
圖2. 立面圖和剖面圖
預應力混凝土梁的分析步驟
預應力混凝土梁的分析步驟如下。
1. 定義材料和截面
2. 建立結構模型
3. 輸入荷載
恆荷載鋼束特性和形狀
鋼束預應力荷載
4. 定義施工階段
5. 輸入移動荷載資料
6. 執行結構分析
7. 檢視結果
使用的材料及其容許應力
混凝土設計強度：
初期抗壓強度：
彈性模量：ec=3,000wc1.5 √fck+ 70,000 = 3.07×105kgf/cm2
容許應力：
預應力鋼束 (astm a416-92低鬆弛270級，φ15.2mm (0.6" strand)
屈服強度： →
抗拉強度： →
截面面積：
彈性模量：
張拉力： fpi=0.7fpu=133kgf/mm2
錨固裝置滑動：
磨擦係數：
容許應力
荷載 恆荷載
自重 在程式中按自重輸入
預應力鋼束(φ15.2 mm×31 (φ0.6" - 31))
截面面積 : au = 1.387 × 31 = 42.997 cm2
孔道直徑 : 133 mm
張拉力 : 抗拉強度的70%
fpj = 0.7 fpu = 13,300 kgf/cm2
pi = au × fpj = 405.8 tonf
張拉後的瞬間損失（程式自動計算）
摩擦損失 :
,錨固裝置滑動引起的損失 :
彈性收縮引起的損失 : 損失量
最終損失（程式自動計算）
鋼束的鬆弛（relaxation）
徐變和收縮引起的損失
徐變和收縮
條件水泥 : 普通矽酸鹽水泥
長期荷載作用時混凝土的材齡 : 5天
混凝土與大氣接觸時的材齡 : 3天
相對濕度 :
大氣或養護溫度 :
適用規範 : ceb-fip
徐變係數 : 程式計算
混凝土收縮變形率 : 程式計算
活荷載適用規範：城市橋梁設計荷載規範
荷載種類：c-al
c-ad(20)
設定操作環境
開啟新檔案(新專案)，以 『psc beam』 為名儲存(儲存)。
將單位體系設定為 『tonf』和『m』。該單位體系可根據輸入資料的種類任意轉換。
檔案 / 新專案
檔案 / 儲存 ( psc beam )
工具 / 單位體系
長度》 m ; 力》tonf
圖3. 設定單位體系
定義材料和截面
下面定義psc beam所使用的混凝土和鋼束的材料特性。
模型 / 材料和截面特性 / 材料
型別》混凝土 ; 規範》gb-civil(rc)
資料庫》40
名稱( tendon ) ; 型別》使用者定義 ; 規範》無
分析資料
彈性模量 (2.1e7)
圖4. 定義材料對話方塊
定義截面
psc beam的截面使用比較簡單的矩形截面來定義。
模型 /材料和截面特性 / 截面
資料庫/使用者》 截面號 ( 1 ) ; 名稱 (beam)
截面型別》實腹長方形截面》使用者
h ( 3 ) ; b ( 2 )
偏心》中-下部
圖5. 定義截面的對話方塊
定義材料的時間依存性並連線
為了考慮徐變、收縮以及抗壓強度的變化，下面定義材料的時間依存特性。
材料的時間依存特性參照以下資料來輸入。
28天強度 : fck = 400 kgf/cm2
相對濕度 : rh = 70 %
理論厚度 : 1.2m ( 2ac / u= 2 x 6 / 10 = 1.2 )
混凝土種類 : 普通水泥 (
拆模時間 : 3天
模型 /材料和截面特性 / 時間依存性材料(徐變&收縮)
名稱 (徐變/收縮) ; 設計標準》ceb-fip
28天材齡抗壓強度 (4000)
相對濕度 (40 ~ 99) (70)
構件的理論厚度 (1.2)
混凝土種類 >普通水泥 (n, r)
開始收縮時的混凝土材齡 (3)
圖6. 定義材料的徐變和收縮特性
混凝土澆築後隨時間變化而逐漸硬化，時間越長其強度越大。本例題根據ceb-fip所規定的混凝土強度發展函式考慮了混凝土的這一特性。
模型 / 材料和截面特性 / 時間依存性材料(抗壓強度)
名稱 (抗壓強度) ; 型別》設計規範
強度發展》規範》ceb-fip
混凝土28天抗壓強度 (s28) (4000)
混凝土型別(a) (n, r : 0.25)
圖7. 定義隨時間變化的混凝土強度發展函式
參照圖8將一般材料特性和時間依存材料特性相連線。即，將時間依存材料特性賦予相應的材料。
模型 / 材料和截面特性 / 時間依存材料連線
時間依存材料型別》徐變/收縮》徐變/收縮
強度進展》抗壓強度
選擇指定的材料》材料》
1:40 選擇的材料
圖8. 連線時間依存材料特性
建立結構模型
利用建立節點和擴充套件單元的功能來建立單元。
點格(關) ; 捕捉點(關) ; 捕捉軸線(關)
正面 ; 自動對齊
模型》節點》 建立節點
座標 (0,0,0)
模型》單元》 擴充套件單元
全選擴充套件型別》節點線單元
單元型別》梁 ; 材料》1:40 ; 截面》 1: beam
生成形式》複製和移動
複製和移動》等間距》dx,dy,dz>(2, 0, 0)
複製次數》(30)
圖9. 建立幾何模型
定義結構組、邊界條件組和荷載組
為了進行施工階段分析，將在各施工階段(construction stage)所要啟用和鈍化的單元和邊界條件定義為組，並利用組來定義施工階段。
組》結構租 >新建…
定義結構組》名稱( s-g ) ; 字尾 ( 1to2 )
定義結構組》名稱 ( all )
單元號 (on)
視窗選擇 (單元 : 1 to 18)
組》結構組》s_g1 (拖&放)
視窗選擇 (單元 : 19 to 30)
組》結構組》s_g2 (拖 & 放)
全選組》結構組》all (拖 &放)
圖10. 定義結構組(structure group)
新建邊界組
邊界組名稱的建立方法如下。
組》邊界組》新建…
定義邊界組》名稱 ( b-g ) ; 字尾( 1to2 )
圖11. 建立邊界組(boundary group)
新建荷載組
恆荷載組和預應力荷載組名稱的新建方法如下。
組》荷載組》新建…
定義荷載組》名稱 ( selfweight )
定義荷載組》名稱 ( tendon ) ; 字尾 ( 1to2 )
圖12. 建立荷載組(load group)
輸入邊界條件
邊界條件的輸入方法如下。
單元號 (關) ; 節點號 (開)
模型 /邊界條件 / 一般支撐
預應力混凝土梁的分析
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