MIDAS连续梁有限元分析案例(三)

连续梁逐跨现浇法有限元
分析
目录
第一章工程概况 (2)
1.1 桥梁基本概况 (2)
1.2 主要材料及参数 (2)
1.3 设计荷载取值 (2)
第二章 MIDAS建模 (4)
2.1 组的定义 (4)
2.2 施工阶段的定义 (5)
2.3 预应力布置 (6)
第三章结果分析 (10)
3.1 施工阶段结果分析 (10)
3.1.1 施工阶段法向压应力验算 (10)
3.1.2使用阶段正截面压应力验算 (11)
3.1.3 使用阶段正截面抗弯验算 (11)
3.2 成桥阶段结果分析 (11)
3.2.1成桥阶段的支座反力 (11)
3.2.2成桥后结构的竖向位移 (12)
3.2.3 成桥阶段结构的弯矩 (12)
3.2.4 成桥阶段的应力 (13)
第一章工程概况
1.1 桥梁基本概况
（1）桥梁跨径布置：4×30m=120m；
（2）桥梁宽度：0.25m（栏杆）+2.5m（人行道）+15.0m（机动车道）+
2.5m（人行道）+0.25m（栏杆）=20.5m；
（3）主梁高度：1.6m，支座处实体段为1.8m；
（4）行车道数：双向四车道+2人行道；
（5）桥梁横坡：机动车道向外1.5%，人行道向内1.5%；
（6）施工方法：逐跨现浇法。

1.2 主要材料及参数
（1）混凝土选用C50混凝土，其力学指标见表1-1。

（2）预应力筋选用直径为15.24mm的低松弛钢绞线，其力学指标见表1-2。

1.3 设计荷载取值
（1）恒载
m；二期恒载（人行道、护栏、主要包括材料重量，混凝土容重：25KN/3
桥面铺装等）合计：85KN/m；
（2）活载：
车辆荷载：公路I级
人群荷载：3KN/m2；
（3）温度力：
系统升温25℃，系统降温-15℃
第二章 MIDAS建模
2.1 组的定义
本模型分组见图2-1所示。

共包含结构组12个，边界组11个，荷载组9个。

结构组：jg1~jg4代表“结构1~结构4”，为分段浇筑的四段主梁，其中jg1包含的单元为1to25号单元，jg2包含的单元为26to44号单元，jg3包含的单元为45to63号单元，jg4包含的单元为64to78号单元。

zj1~zj4代表“支架1~支架4”，为主跨浇筑所用到的支架，在模型中为用来模拟支架支承的边界条件所在的节点，其中zj1包含的节点为80to105，zj2包含的节点为105to124，zj3包含的节点为124to143，zj4包含的节点为143to158。

gd1~gd4代表“固定1~固定4”，为模拟桥跨结构的支承条件所包含的节点，其中gd1包含节点2、21、159、160、164、165号节点，gd2包含40，161，166号节点，gd3包含59，162，167号节点，gd4包含78，163，168号节点。

边界组：gd1~gd4为支座处的支承条件；zj1~zj4为逐跨现浇时支架的支承条件，而105、124、143分别为各跨现浇结合点处的支架支撑条件。

荷载组：荷载类型主要有自重、二期和预应力荷载。

这里将预应力荷载分为7个不同的荷载组，预应力1~4为第一~四跨主梁各自的预应力筋张拉荷载，预应力1-2、预应力2-3、预应力3-4分别为将第一跨与第二跨、第二跨与第三跨、第三跨与第四跨连接起来的预应力筋张拉荷载。

图2-1 组的定义
2.2 施工阶段的定义
模型依据逐跨现浇施工方法流程，共分14个施工阶段，见图2-2。

分别为第一跨主梁浇筑(30天)、第一跨主梁张拉(5天)、第一跨主梁拆架(3天)、第二跨主梁浇筑(30天)、第二跨主梁张拉(5天)、第二跨主梁拆架(3天)、第三跨主梁浇筑(30天)、第三跨主梁张拉(5天)、第三跨主梁拆架(3天)、铺装(10天)、成桥(3650天)。

具体的施工阶段的定义见图2-3。

图2-2 施工阶段的定义
图2-3 施工阶段具体设置
2.3 预应力布置
各跨主梁预应力筋布置如图2-4，其具体参数见表2-1。

注：由上至下依次为第一跨、第二跨、第三跨、第四跨图2-2 各跨主梁预应力筋布置
表2-1 预应力钢束特征参数
钢束名称分配单元钢束特性
值
形状参数
钢筋数量X Y Z R
F01 1to25 15
0 0 -0.4 0
4 6.028 0 -1.13 10
20.293 0 -1.13 6
23.95 0 -0.15 6
33.95 0 -0.15 0
35.95 0 -0.15 0
F02 1to25 15
0 0 -0.9 0
4 5.006 0 -1.29 10
21.695 0 -1.29 6
25.95 0 -0.15 6
33.95 0 -0.15 6
35.95 0 -0.6 0
F03 1to25 15
0 0 -1.45 0
4 3.984 0 -1.4
5 10
23.098 0 -1.45 6
27.353 0 -0.31 6
32.547 0 -0.31 6
35.95 0 -1 0
F04 26to44 15 35.95 0 -0.15 0
4 39.9
5 0 -1.13 6
49.95 0 -1.13 6
53.95 0 -0.15 6
65.95 0 -0.15 0
F05 26to44 15 35.95 0 -0.6 0
4 38.9
5 0 -1.29 6
51.95 0 -1.29 6
55.95 0 -0.15 6
63.95 0 -0.15 6
65.95 0 -0.6 0
第三章结果分析
3.1 施工阶段结果分析
3.1.1 施工阶段法向压应力验算
利用PSC设计对施工阶段进行分析。

施工阶段最大法向压应力验算结果见图3-1。

由图可见，各单元最大压应力均未超容许值，满足要求。

图3-1 施工阶段最大法向压应力
为检验施工阶段结构拉应力是否满足要求，提取施工阶段最小法向压应力图见图3-2。

由图可见，各单元最小压应力(最大拉应力)均未超容许值，满足要求。

图3-2 施工阶段最小法向压应力
3.1.2使用阶段正截面压应力验算
使用阶段正截面压应力验算见图3-3。

由图可见，各单元使用阶段正截面压应力均未超容许值，满足要求。

图3-3 使用阶段正截面最大压应力
3.1.3 使用阶段正截面抗弯验算
使用阶段正截面抗弯验算见图3-4。

由图可见，各单元正截面弯矩均小于其抗弯承载力，满足要求。

图3-4 使用阶段最大组合弯矩
3.2 成桥阶段结果分析
3.2.1成桥阶段的支座反力
选择成桥阶段“CS合计”荷载工况，查看支座反力见图3-5。

图3-5 成桥后的支座反力（单位：N）
3.2.2成桥后结构的竖向位移
选择成桥阶段“CS合计”荷载工况，查看桥跨结构竖向位移，见图3-6。

该荷载工况下的最大竖向位移为3.88mm。

图3-6 成桥后的竖向位移（单位：m）
3.2.3 成桥阶段结构的弯矩
选择成桥阶段“CS合计”荷载工况，查看成桥阶段弯矩见图3-7。

该工况下，最大正弯矩为16441.11kN*m，发生在18号单元处；最大负弯矩为12103.2kN*m，发生在14号单元处。

图3-7 成桥后结构的弯矩My（单位：N*m）
3.2.4 成桥阶段的应力
选择成桥阶段“CS合计”荷载工况，查看其组合应力(最大值)见图3-8。

该工况下，最大压应力7.36MPa，发生在64号单元处；最小压应力为0.87MPa，发生在77号单元处。

图3-8 成桥阶段结构的应力图（单位：N/m2）。