Midas-顶推法桥梁的施工阶段分析
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28天混凝土抗压强度 : 400 kgf/cm2
相对湿度 : 70%
几何形状指数 : 根据箱型梁截面面积和周长由程序自动计算
水泥种类 : 普通水泥
拆模时间 : 浇筑后三天(开始收缩时间)
模型 / 特性值 / 时间依存材料(徐变和收缩)
名称(Mat-1); 标准 >CEB-FIP
混凝土28天抗压强度(400)
4.运行结构分析
5.查看结果
本例题的后半部分将说明如何使用MIDAS/Civil的一般建模功能建立包含导梁和主梁在内的结构模型的方法，以及定义各施工阶段的结构模型、边界条件、荷载条件的步骤和方法。
桥梁基本数据以及一般截面
本例题使用的桥梁基本数据如下。
桥 梁 类 型 : 七跨连续预应力箱型桥梁(顶推法)
图4 桥梁段的划分以及钢束布置图
使用顶推法施工的桥梁在最长悬臂状态施工阶段，即箱型梁放置在桥脚支座上之前，结构产生的内力最大。所以为了减小箱型梁施工时发生的较大的负弯矩，一般在主梁前端设置较轻的钢导梁。钢导梁的长度一般为跨度的70%左右，刚度为预应力箱型梁刚度的10%左右。
确定钢导梁的刚度和长度时应根据桥梁跨度、刚度和自重选择最优的截面。
模型 / 特性值 / 时间依存材料(抗压强度)
名称(Mat-1); 类型 >标准
强度进展 > 标准 >CEB-FIP
混凝土28天抗压强度(S28)(400)
水泥类型(a)(N, R : 0.25)
图11 定义强度进展函数
顶推法(ILM)桥梁的施工阶段分析
概 要
顶推法(ILM)的施工原理为在桥台或第一个桥墩的后方设置箱型梁浇注场地，在浇筑场地上将上部结构分段浇筑，然后采用后张法与已制作的箱型梁段连接成一体，最后依靠顶推装置和滑动装置将箱型梁沿桥梁纵轴方向顶进成桥。
桥梁的边界条件和荷载条件在各施工阶段均在发生变化，各施工阶段的结构体系与成桥阶段的结构体系是完全不同的。因此使用顶推法(ILM)施工的桥梁必须做施工阶段分析，在施工阶段分析中需要考虑不同混凝土材龄桥梁段的徐变和收缩以及各施工阶段边界条件的变化等。
预应力
- 先期束
顶板束:
孔道直径 :
底板束 :
Duct size :
-后期束:
孔道直径 :
- 张力 : 极限抗拉强度的70%
混凝土预压时损失(由程序计算)
摩擦损失 : ( , )
锚具变形和钢筋内缩值 :
混凝土的弹性压缩损失量 :
混凝土长期损失(由程序计算)
预应力钢束的应力松弛
混凝土的收缩和徐变
混凝土的收缩和徐变
- 条件
水泥 : 普通(1类)水泥
顶进时混凝土材龄 : 天
混凝土拆模时间 : 天
相对湿度 : RH = 70 %
大气或养生温度 :
-徐变系数(按CEB-FIP标准由程序自动计算)
-混凝土应变(按CEB-FIP标准由程序自动计算)
设定建模环境
为了做顶推法桥梁的施工阶段分析首先打开新项目( 新项目)以‘ILM-Bridge’名字保存( 保存)文件。
模型 / 特性值 / 材料
类型 >钢材; 标准 >KS-Civil(S)
数据库 >SM400
类型 >混凝土; 设计标准 >KS-Civil(RC)
数据库 >C400
名称(钢束 );类型 >用户定义; 标准 >无
分析数据 > 弹性模量( 2e6 )
图9 输入材料数据
为了考虑弹性模量的变化以及徐变和收缩的影响，需要另外定义时间依存材料特性值。 本例题时间依存材料特性值采用CEB-FIP标准中的规定。
屈 服 强 度 : →
极限抗拉强度 : →
公称截面面积 :
弹 性 模 量:
张 拉 应 力 :
张拉端锚具变形和钢筋内缩 :
摩擦损失系数 : ；
容 许 应 力
张拉控制应力
混凝土预压时( )
混凝土预压后使用荷载
荷载
一期恒载(自重)
由程序自动计算
横膈板、弯束偏向部位、锚固部位混凝土自重按梁单元荷载输入
(钢导梁连接部位: 76.3 tonf，桥脚部位: 51.61 tonf)
相对湿度 (4099)(70)
构件几何形状指数(1)
水泥种类 >普通或早强水泥 (N, R)
混凝土开始wk.baidu.com缩时间(3)
图10 定义混凝土时间依存材料特性(徐变和收缩)
浇筑混凝土后，随着时间的推移混凝土逐渐硬化，强度也逐渐在增加。本例题使用的是CEB-FIP标准中定义的混凝土强度进展函数，输入的数据为定义徐变和收缩时使用的数据。
在本例题的前半部分将说明如何使用顶推法桥梁建模助手建立结构模型、施工阶段分析的步骤以及查看分析结果的方法等。
顶推法施工阶段分析必须真实反应图1的施工顺序中边界条件以及荷载条件的变化。
使用顶推法桥梁建模助手功能做施工阶段分析的步骤如下。
1.定义材料和截面
2.使用顶推法桥梁建模助手建模
3.使用顶推法桥梁施工阶段建模助手定义施工阶段
图5 钢导梁侧面图
图6 钢导梁平面图
图7 钢导梁横截面图
使用材料以及容许应力
混凝土(使用材龄-强度进展曲线)
设计标准强度 :
初始抗压强度 :
弹 性 模 量 :
容 许 应 力
容许应力
预 压 时
混凝土预压后
压 缩
张 拉
预应力钢绞线(KSD 7002 SWPC 7B-Φ12.7 mm (0.5˝STRAND)
然后将单位体系设置为‘tonf’和‘m’。该单位体系可以根据输入的数据类型随时随意地更换。
文件 / 新项目
文件 / 保存( ILM-Bridge )
工具 /单位体系
长度 >cm;力 >kgf
图8 初始画面和单位体系对话框
定义截面及材料
定义材料
利用MIDAS/Civil中的数据库定义钢导梁、主梁的材料。钢束使用用户定义类型输入弹性模量。
桥 梁 长 度 : L = 7@50.0 = 350.0 m
桥 梁 宽 度 : B = 12.315 m
斜 交 角 度 : 90˚(正桥)
图2 分析模型
图3 标准截面
顶推法预应力箱型桥梁的钢束一般分为先期束和后期束。先期束布置在上下翼缘板内，承受施工时的自重和施工荷载。后期束在完成顶推后布置腹板内。
图1 上部结构施工顺序
本例题将说明使用顶推法施工的预应力箱型桥梁施工阶段分析的步骤和方法。
在MIDAS/Civil中，为了用户建模方便，提供了下面两个建模助手。
顶推法桥梁建模助手:包含钢束的布置，可以自动生成桥梁模型
顶推法桥梁施工阶段建模助手: 帮助用户定义各施工阶段单元的生成和拆除， 边界条件的变化以及荷载的加载和卸载等。
相对湿度 : 70%
几何形状指数 : 根据箱型梁截面面积和周长由程序自动计算
水泥种类 : 普通水泥
拆模时间 : 浇筑后三天(开始收缩时间)
模型 / 特性值 / 时间依存材料(徐变和收缩)
名称(Mat-1); 标准 >CEB-FIP
混凝土28天抗压强度(400)
4.运行结构分析
5.查看结果
本例题的后半部分将说明如何使用MIDAS/Civil的一般建模功能建立包含导梁和主梁在内的结构模型的方法，以及定义各施工阶段的结构模型、边界条件、荷载条件的步骤和方法。
桥梁基本数据以及一般截面
本例题使用的桥梁基本数据如下。
桥 梁 类 型 : 七跨连续预应力箱型桥梁(顶推法)
图4 桥梁段的划分以及钢束布置图
使用顶推法施工的桥梁在最长悬臂状态施工阶段，即箱型梁放置在桥脚支座上之前，结构产生的内力最大。所以为了减小箱型梁施工时发生的较大的负弯矩，一般在主梁前端设置较轻的钢导梁。钢导梁的长度一般为跨度的70%左右，刚度为预应力箱型梁刚度的10%左右。
确定钢导梁的刚度和长度时应根据桥梁跨度、刚度和自重选择最优的截面。
模型 / 特性值 / 时间依存材料(抗压强度)
名称(Mat-1); 类型 >标准
强度进展 > 标准 >CEB-FIP
混凝土28天抗压强度(S28)(400)
水泥类型(a)(N, R : 0.25)
图11 定义强度进展函数
顶推法(ILM)桥梁的施工阶段分析
概 要
顶推法(ILM)的施工原理为在桥台或第一个桥墩的后方设置箱型梁浇注场地，在浇筑场地上将上部结构分段浇筑，然后采用后张法与已制作的箱型梁段连接成一体，最后依靠顶推装置和滑动装置将箱型梁沿桥梁纵轴方向顶进成桥。
桥梁的边界条件和荷载条件在各施工阶段均在发生变化，各施工阶段的结构体系与成桥阶段的结构体系是完全不同的。因此使用顶推法(ILM)施工的桥梁必须做施工阶段分析，在施工阶段分析中需要考虑不同混凝土材龄桥梁段的徐变和收缩以及各施工阶段边界条件的变化等。
预应力
- 先期束
顶板束:
孔道直径 :
底板束 :
Duct size :
-后期束:
孔道直径 :
- 张力 : 极限抗拉强度的70%
混凝土预压时损失(由程序计算)
摩擦损失 : ( , )
锚具变形和钢筋内缩值 :
混凝土的弹性压缩损失量 :
混凝土长期损失(由程序计算)
预应力钢束的应力松弛
混凝土的收缩和徐变
混凝土的收缩和徐变
- 条件
水泥 : 普通(1类)水泥
顶进时混凝土材龄 : 天
混凝土拆模时间 : 天
相对湿度 : RH = 70 %
大气或养生温度 :
-徐变系数(按CEB-FIP标准由程序自动计算)
-混凝土应变(按CEB-FIP标准由程序自动计算)
设定建模环境
为了做顶推法桥梁的施工阶段分析首先打开新项目( 新项目)以‘ILM-Bridge’名字保存( 保存)文件。
模型 / 特性值 / 材料
类型 >钢材; 标准 >KS-Civil(S)
数据库 >SM400
类型 >混凝土; 设计标准 >KS-Civil(RC)
数据库 >C400
名称(钢束 );类型 >用户定义; 标准 >无
分析数据 > 弹性模量( 2e6 )
图9 输入材料数据
为了考虑弹性模量的变化以及徐变和收缩的影响，需要另外定义时间依存材料特性值。 本例题时间依存材料特性值采用CEB-FIP标准中的规定。
屈 服 强 度 : →
极限抗拉强度 : →
公称截面面积 :
弹 性 模 量:
张 拉 应 力 :
张拉端锚具变形和钢筋内缩 :
摩擦损失系数 : ；
容 许 应 力
张拉控制应力
混凝土预压时( )
混凝土预压后使用荷载
荷载
一期恒载(自重)
由程序自动计算
横膈板、弯束偏向部位、锚固部位混凝土自重按梁单元荷载输入
(钢导梁连接部位: 76.3 tonf，桥脚部位: 51.61 tonf)
相对湿度 (4099)(70)
构件几何形状指数(1)
水泥种类 >普通或早强水泥 (N, R)
混凝土开始wk.baidu.com缩时间(3)
图10 定义混凝土时间依存材料特性(徐变和收缩)
浇筑混凝土后，随着时间的推移混凝土逐渐硬化，强度也逐渐在增加。本例题使用的是CEB-FIP标准中定义的混凝土强度进展函数，输入的数据为定义徐变和收缩时使用的数据。
在本例题的前半部分将说明如何使用顶推法桥梁建模助手建立结构模型、施工阶段分析的步骤以及查看分析结果的方法等。
顶推法施工阶段分析必须真实反应图1的施工顺序中边界条件以及荷载条件的变化。
使用顶推法桥梁建模助手功能做施工阶段分析的步骤如下。
1.定义材料和截面
2.使用顶推法桥梁建模助手建模
3.使用顶推法桥梁施工阶段建模助手定义施工阶段
图5 钢导梁侧面图
图6 钢导梁平面图
图7 钢导梁横截面图
使用材料以及容许应力
混凝土(使用材龄-强度进展曲线)
设计标准强度 :
初始抗压强度 :
弹 性 模 量 :
容 许 应 力
容许应力
预 压 时
混凝土预压后
压 缩
张 拉
预应力钢绞线(KSD 7002 SWPC 7B-Φ12.7 mm (0.5˝STRAND)
然后将单位体系设置为‘tonf’和‘m’。该单位体系可以根据输入的数据类型随时随意地更换。
文件 / 新项目
文件 / 保存( ILM-Bridge )
工具 /单位体系
长度 >cm;力 >kgf
图8 初始画面和单位体系对话框
定义截面及材料
定义材料
利用MIDAS/Civil中的数据库定义钢导梁、主梁的材料。钢束使用用户定义类型输入弹性模量。
桥 梁 长 度 : L = 7@50.0 = 350.0 m
桥 梁 宽 度 : B = 12.315 m
斜 交 角 度 : 90˚(正桥)
图2 分析模型
图3 标准截面
顶推法预应力箱型桥梁的钢束一般分为先期束和后期束。先期束布置在上下翼缘板内，承受施工时的自重和施工荷载。后期束在完成顶推后布置腹板内。
图1 上部结构施工顺序
本例题将说明使用顶推法施工的预应力箱型桥梁施工阶段分析的步骤和方法。
在MIDAS/Civil中，为了用户建模方便，提供了下面两个建模助手。
顶推法桥梁建模助手:包含钢束的布置，可以自动生成桥梁模型
顶推法桥梁施工阶段建模助手: 帮助用户定义各施工阶段单元的生成和拆除， 边界条件的变化以及荷载的加载和卸载等。