悬臂梁桥分析与设计说明

悬臂梁桥分析与设计说明

1. 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。

阶段01--双悬臂

阶段02--最大悬臂

阶段03--边跨满堂施工

阶段04--挂梁

阶段05--收缩徐变

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 = 110.0 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

1. 定义材料和截面

2. 建立结构模型

3. 输入非预应力钢筋

4. 输入荷载

①.恒荷载

②.钢束特性和形状

③.钢束预应力荷载

5. 定义施工阶段

6. 输入移动荷载数据

①.选择移动荷载规范

②.定义车道

③.定义车辆

④.移动荷载工况

7. 运行结构分析

8. 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(φ15.2 mm×31)

截面面积: Au = 4340 mm2

孔道直径: 130 mm

钢筋松弛系数(开),选择JTG04和0.3(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:0.25

管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:1.5e-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

t5天

长期荷载作用时混凝土的材龄:=

o

t3天

混凝土与大气接触时的材龄:=

s

相对湿度: %

RH

=

70

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 )

工具 / 单位体系 长度> m ; 力>KN

图4. 设置单位体系

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。

3. 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

类型>混凝土 ; 规范> JTG04（RC ）

数据库> C50 名称〉主梁 ↵ 类型>混凝土 ; 规范> JTG04（RC ） 数据库> C40 名称〉桥墩 ↵

名称(Strand1860 ) ; 类型>钢材 ; 规范> JTG04（S ） 数据库>

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。）

同时定义多种材料特性时，使用

键可以连

续输入。

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)

图6. 定义跨中位置处截面

图7. 定义支座位置处截面

根据已定义的等截面定义变截面

模型 /材料和截面特性

/ 截面/添加

截面类型>变截面> 单箱单室

截面号 ( 3 ) ; 名称 (跨中-支座) 偏心>中-上部

截面I 、J 端通过导入已经定义的跨中截面和支座截面来定义。

图8. 变截面“跨中-支座”定义对话框

图9. 变截面“支座-跨中”定义对话框