MIDAS 联合截面施工阶段分析方法

图 28. 各位置的应力结果表格
21
图 10. 定义施工阶段对话框
图 11. 定义第一个施工阶段 CS1 9
图 12. 定义第二个施工阶段 CS2
图 13 定义第四个施工阶段 CS4 这里将第四个施工阶段的持续时间 1000 天分成了 10 个步骤。另外二期恒载将在该阶段的第 7 天开始施 加。
10
定义联合截面施工阶段 在荷载>施工阶段分析数据>施工阶段联合截面 对话框定义联合截面的施工阶段。
图 22. CS2 first step 的变形形状 17
图 23. CS3 first step 的变形形状
图 24. CS4 first step 的变化形状 18
¾ 内力
图 25. CS4 third step 的变形形状
图 26. CS4 last step 的弯矩图(荷载工况：CS 合计) 19
图 6. 定义联合前各截面的特性值 3 号主梁截面和 4 号桥面板截面可以不必输入，但为了在后面定义联合截面施工阶段时输入各组成 截面特性值的方便，可在这里事先进行定义。
6
赋与时间依存性特性
时间依存性特性采用的是 CEB-FIP code，其内容如图 7、8 所示。
¾ 徐变和收缩
¾ 强度发展
图 7. 定义徐变和收缩对话框
图 15. 定义施工顺序对话框 ¾ 联合阶段
指定各位置的构件产生的施工阶段。 例题中位置 1 是在第一个施工阶段 CS1 产生的，故选择 CS1 或选择激活施工阶段。激活施工阶段是 指在图 14 上方的激活施工阶段栏中所选择的阶段。 位置 2 的形成阶段为 CS3，故选择 CS3。
12
¾ 材料 输入各位置的材龄。初期强度、徐变系数、收缩特性等与这里所输入的材龄有关，所以模型若要考
或组合(SRC Section)时)，在定义截面时各位置的相对位置已被自动输入，因此没有在这里重新输入的 必要。
对于 User type，需要输入各位置的形心到联合后截面左下角的距离。（参照图 17）
1.0 m
联合后截面的 左下角
0.3 m
图 17. 定义各位置的形心位置
14
¾ 刚度 指定了各位置的形心位置后，现在输入各位置截面的特性值。在这里输入的截面特性将用于进行结
0.2 m
0.6 m
主梁
¾ 截面输入对话框
0.3 m
图 4. 截面形状
图 5. 截面输入对话框 5
如图 5 对话框所示，定义 4 个截面。 前两个截面(Span-1, Span-2)是在建立单元时需要指定的，故必须定义。由于例题中的第一跨和第 二跨是在不同的施工阶段施工的，所以尽管两个截面的特性值相同，但在这里分别进行了定义。就是说 即使是拥有相同截面特性的单元，若在不同的施工阶段施工，则需要定义相应数量的截面。 本例题分为 4 个施工阶段，但结构的变化分为两个阶段(1st span, 2nd span)，所以这里定义两个截 面。此时给各单元赋与的截面特性值并不用于分析，只是在消隐处理时能够反映截面的形状。因此在使 用“数值”方式定义截面时，只需输入截面尺寸即可，不必输入具体的特性值。
图 14 所示为该对话框，所输入的内容为第一跨的联合截面数据。
图 14. 定义联合截面施工阶段对话框 对话框内容的说明如下。 ¾ 激活施工阶段 选择单元被激活的施工阶段，即构件最初生成的施工阶段。 ¾ 截面 在已经输入的截面中，选择要进行联合截面施工阶段定义的截面。选择截面后，与截面相对应的单 元号会自动显示于单元列表中。
1. 定义材料和截面 2. 定义时间依存性材料特性 (选项) 3. 建立结构模型 (几何形状、边界条件、荷载) 4. 定义施工阶段 5. 定义施工阶段联合截面 这里结合例题重点介绍根据施工阶段定义联合截面的方法。
2
例题
例题模型为一由主梁和桥面板构成的两跨连续梁桥，施工阶段如图 2 所示由 4 个阶段组成。
图 8. 定义抗压强度发展的对话框 7
建立结构模型
z 跨度
: 2@20m
z 单元数 : 20
z 节点数 : 21
z 边界条件 : 节点 1 : DX,DY,DZ,RX,RZ
节点 11、21 : DY,DZ,RX,RZ
第一跨
第二跨
图 9. 结构模型
8
定义施工阶段
施工阶段如图 2 所示分为 4 个阶段。 CS1~CS3 各施工阶段的持续时间皆为 12 天，最终阶段 CS4 的持续时间为 1000 天。
11
¾ 联合形式 在截面选择栏中所选择的截面如果是截面数据库中的联合截面(Composite section)或者组合截面
(SRC section)，则会显示为 Normal，否则就会显示为 User。 ¾ 单元列表
与在截面 中所选截面相对应的单元号会自动显示于单元列表中。 ¾ 位置号
指定联合截面的组成部分的个数。例题的联合截面是由主梁和桥面板两部分构成的，故位置数为 2。 如果对于一个预应力箱型截面要分成几个部分进行浇筑的话，可指定相应数量的位置号来进行分析。 ¾ 施工顺序
¾ 查看各位置的内力 各位置的内力可在 结果 > 分析结果表格 > 施工阶段联合截面 > 梁单元内力，通过表格查看。
截面位置 2 截面位置 1
图 27. 各位置的内力结果表格
Note!! 将鼠标放在表格处点击右键，选择排序对话框，可按不同的原则重新排列结果顺序。
20
¾ 查看各位置的应力 各位置的应力可在 结果 > 分析结果表格 > 施工阶段联合截面 > 梁单元应力，通过表格查看。
图 18. 定义各位置的特性值 ¾ 系数
需要对刚度系数进行调整时，可使序与前面相同，请参考下图。 图 19. 定义 CS2 联合截面的对话框
图 20. 联合截面施工阶段的最终输入状态 16
分析结果
¾ 变形形状
图 21. CS1 First step 的变形形状
联合截面施工阶段分析方法（针对用户定义截面）
联合结构是指由钢材和混凝土两种不同材料的构件，或者即使是一种材料但强度和材龄（如混凝土） 不同的构件联合所构成的结构。从前的分析方法是对联合前的各构件分别建立不同的模型，联合时对各 构件进行刚性连接。这种方法在进行静力分析时误差比较少，但考虑徐变和收缩等进行时间依存性分析 时，就会产生很大的误差。为了提高考虑材料时间依存特性时，对于联合截面分析结果的准确性， MIDAS/Civil 提供了对联合截面进行施工阶段分析的方法。
¾ CS1: 建立第一跨主梁 时间 : 12 天 荷载 : 第一跨主梁自重
¾ CS2: 建立第二跨主梁 时间 : 12 天 荷载 : 第二跨主梁自重
¾ CS3: 建立第一跨桥面板 时间 : 12 天 荷载 : 第一跨桥面板自重
¾ CS4: 建立第二跨桥面板并在 7 天后施加二期恒载 时间 : 1000 天 荷载 : 第二跨桥面板自重 (第一步骤) 二期恒载 (第三步骤)
虑材料的时间依存性，对该部分的输入需要特别注意。一般输入开始承受荷载的材龄，即徐变开始时的 材龄即可。像钢材等不考虑时间依存特性的材料输入任何值都没有关系，我们一般输入 0。如图 14、15 所示，主梁的初期材龄为 5 天，桥面板的初期材龄为 0 天。就是说对于在 CS1 所作用的恒荷载，主梁是 以 5 天的材龄所具备的刚度来承担的，而对于在 CS3 中作用的桥面板的自重，则不考虑桥面板的刚度。 如果初期材龄输入为 0 天，程序内部会按 0.001 天计算时间依存性材料的强度。
进行联合截面施工阶段分析时，定义联合截面的方法有两种，Normal type 和 User type。Normal type 是指利用截面数据库中提供的联合截面(Composite section)或组合截面(SRC section)等已知联合 前后各截面特性值的截面来定义的方法。User type 是指由用户来定义任意截面的特性值并将其在不同 的施工阶段进行联合的方式。关于 Normal type 的分析方法请参照技术资料「工字型钢混联合梁桥的施 工阶段分析」，这里主要介绍一下在使用用户定义的方式进行联合截面施工阶段分析时，需要注意的事项 和查看结果的方法。
下图为定义联合截面施工阶段的对话框。（荷载>施工阶段分析数据>施工阶段联合截面）
Normal type
User type
图 1. 定义联合截面施工阶段的对话框
Note!! 以上画面只有在定义了施工阶段和截面后才可以显示。
1
输入步骤
建模步骤与一般的施工阶段分析建模步骤类似，只需在此基础上再定义联合截面的施工阶段即可。 其定义步骤如下。
构分析和计算，而如前所述在定义截面时所输入的特性值则没有意义。 使用 Normal type 时，各位置的截面特性值会被自动输入，但使用 User type 时，则需如图 18 所示
由用户直接输入。由于一一输入各项特性值会十分不方便，故用户可以提前在截面对话框中定义各位置 的截面，并在这里利用输入功能将其导入。本例题也使用了将提前定义好的截面 3、4 的数据直接导入的 方法。
在定义施工阶段时，也有输入材龄的选项（图 16），其功能是相同的。但若定义了联合截面的施工 阶段，则程序会以定义联合截面施工阶段中所输入的数据为准来进行分析。
对于定义了联合截面施工阶段的模 型，在此输入任何数值，都不会对分 析结果产生影响。
图 16. 定义施工阶段对话框
13
0.2 m
0.6 m
¾ Cy, Cz 在这里定义各组成部分的相对位置。 User type 和 Normal type 的差异就在这里。对于 Normal type(使用联合截面(Composite Section)
二期恒载 : 1tonf/m
图 2. 例题的施工阶段构成 3
定义材料和截面
¾ 材料 主梁 : 混凝土 40 桥面板 : 混凝土 30