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悬臂梁桥分析与设计说明
概要
本桥为30+50+30三跨混凝土悬臂梁桥,其中中跨为挂孔结构,挂孔梁为普通钢筋混凝土梁,梁长16m。墩为钢筋混凝土双柱桥墩,墩高15m。
(注:本例题并非实际工程,仅作为软件功能介绍的参考例题。)
在简化过程中省略了边跨合龙段模拟、成桥温度荷载模拟。
通过本例题重点介绍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、移动荷载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
桥梁形式:三跨混凝土悬臂梁
桥梁长度:L = 30+50+30 = m,其中中跨为挂孔结构,挂梁长16m,为钢筋混凝土结构
施工方法:悬臂施工T构部分,满堂支架施工边跨现浇段,边跨合龙时,中跨体系转换为简支单悬臂结构,拆除施工支架,然后施工中跨挂梁,挂梁与中跨主梁铰接,施工桥面铺装,并考虑3650天收缩徐变。
预应力布置形式:T构部分配置顶板预应力,边跨配置底板预应力
截面形式如下
图2. 跨中箱梁截面

图3. 墩顶箱梁截面
梁桥分析与设计的一般步骤
定义材料和截面
建立结构模型
输入非预应力钢筋
输入荷载
恒荷载
钢束特性和形状
钢束预应力荷载
定义施工阶段
输入移动荷载数据
选择移动荷载规范
定义车道
定义车辆
移动荷载工况
运行结构分析
查看分析结果
使用的材料
混凝土
主梁采用JTG04(RC)规范的C50混凝土,桥墩采用JTG04(RC)规范的C40混凝土
钢材
采用JTG04(S)规范,在数据库中选Strand1860
荷载
恒荷载
自重,在程序中按自重输入,由程序自动计算
预应力
钢束( mm×31)
截面面积: Au = 4340 mm2
孔道直径: 130 mm
钢筋松弛系数(开),(低松弛)
超张拉(开)
预应力钢筋抗拉强度标准值(fpk):1860N/mm^2
预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:
管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:-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%,张拉控制应力1395MPa
徐变和收缩
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):50N/mm^2
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:
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
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
2. 设置操作环境
打开新文件(新项目),以‘混凝土悬臂梁’为名保存(保存)。
将单位体系设置为‘KN’和‘m’。该单位体系可根据输入数据的种类任意转换。
文件/ 新项目
文件/ 保存(混凝土悬臂梁)
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²
长度> m ; 力>KN ¿

图4. 设置单位体系
定义材料和截面
定义材料
下面定义模型中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
同时定义多种材料特性时,使用键可以连续输入。
类型>混凝土; 规范> JTG04(RC)
数据库> C50 名称〉主梁¿ ²
类型>混凝土; 规范> JTG04(RC)
数据库> C40 名称〉桥墩¿ ²
名称(Strand1860 ) ; 类型>钢材; 规范> JTG04(S)
数据库> Strand1860

图5. 定义材料对话框
定义截面
预应力混凝土连续梁通常采用箱梁截面,可以使用截面数据库中的设计截面来定义。首先定义控制位置的一般截面,然后再使用一般截面定义变截面。
(注:因为对于主梁要进行PSC设计和RC设计,因此主梁截面必须用设计截面来定义,而墩截面必须用数据库/用户截面来定义。)
模型/材料和截面特性/ 截面/添加
截面类型>设计截面> 单箱单室
截面号( 1 ) ; 名称(跨中)
按照左图输入跨中位置处截面的各控制尺寸,并且打开程序自动定义剪切验算位置和自动搜索腹板厚度功能
考虑剪切变形(开)
偏心>中-上部¿

图6. 定义跨中位置处截面
按照左图输入支座位置处截面的各控制尺寸,并且打开程序自动定义剪切验算位置和自动搜索腹板厚度功能
考虑剪切变形(开)
偏心>中-上部¿

图7. 定义支座