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梁格法 T梁建模

梁格法 T梁建模

北京迈达斯技术有限公司

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概要 (3)

设置操作环境........................................................................................................ 错误!未定义书签。定义材料和截面.................................................................................................... 错误!未定义书签。建立结构模型........................................................................................................ 错误!未定义书签。PSC截面钢筋输入 ................................................................................................ 错误!未定义书签。输入荷载 ............................................................................................................... 错误!未定义书签。定义施工阶段. (60)

输入移动荷载数据................................................................................................ 错误!未定义书签。输入支座沉降........................................................................................................ 错误!未定义书签。运行结构分析 ....................................................................................................... 错误!未定义书签。查看分析结果........................................................................................................ 错误!未定义书签。PSC设计................................................................................................................ 错误!未定义书签。

概要

梁格法是目前桥梁结构分析中应用的比较多的

在本例题中将介绍采用梁格法建立一般梁桥结构的分析模型的方法、施工阶段分析的步骤、横向刚度的设定以及查看结果的方法和PSC设计的方法。本例题中的桥梁模型

如图1所示为一三跨的连续梁桥,每跨均为32m。

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图1. 简支变连续分析模型

桥梁的基本数据

为了说明采用梁格法分析一般梁桥结构的分析的步骤,本例题采用了比较简单的分析模型——预应力T梁,可能与实际桥梁设计的内容有所不同。

本例题的基本参数如下:

桥梁形式:三跨连续梁桥

桥梁等级:I级

桥梁全长:3@32=96m

桥梁宽度:15m

设计车道:3车道

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图2. T型梁跨中截面图图3. T梁端部截面图

分析与设计步骤

预应力混凝土梁桥的分析与设计步骤如下。

1.定义材料和截面特性

材料

截面

定义时间依存性材料(收缩和徐变)

时间依存性材料连接

2.建立结构模型

建立结构模型

修改单元依存材料特性

3.输入PSC截面钢筋

4.输入荷载

恒荷载(自重和二期恒载)

预应力荷载

钢束特性值

钢束布置形状

钢束预应力荷载

温度荷载

系统温度

节点温度

单元温度

温度梯度

梁截面温度

5.定义施工阶段

6.输入移动荷载数据

选择规范

定义车道

定义车辆

移动荷载工况

7.支座沉降

定义支座沉降组

定义支座沉降荷载工况

8.运行结构分析

9.查看分析结果

10.PSC设计

PSC设计参数确定

PSC设计参数

PSC设计材料

PSC设计截面位置

运行设计

查看设计结果

使用材料以及容许应力

> 混凝土

采用JTG04(RC)规范的C50混凝土

>普通钢筋

普通钢筋采用HRB335(预应力混凝土结构用普通钢筋中箍筋、主筋和辅筋均采用带肋钢筋既HRB系列)

>预应力钢束

采用JTG04(S)规范,在数据库中选Strand1860

钢束(φ15.2 mm)(规格分别有6束、8束、9束和10束四类)

钢束类型为:后张拉

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:0.3

管道每米局部偏差对摩擦的影响系数:0.0066(1/m)

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%

>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:=

t5天

o

混凝土与大气接触时的材龄:=

t3天

s

相对湿度: %

RH

=

70

大气或养护温度: C

T

=

°

20

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

荷载

静力荷载

>自重

由程序内部自动计算

>二期恒载

桥面铺装、护墙荷载、栏杆荷载、灯杆荷载等

具体考虑:

桥面铺装层:厚度80mm的钢筋混凝土和60mm的沥青混凝土,钢筋混凝土的重力密度为25kN/m3, 沥青混凝土的重力密度为23kN/m3。每片T梁宽2.5m,所以铺装层的单位

长度质量为:

(0.08×25+0.06×23)×2.5=8.45kN/m2.

护墙、栏杆和灯杆荷载:以3.55kN/m2计。

二期恒载=桥面铺装+护墙、栏杆和灯杆荷载=8.45+3.55=12kN/m2。

>预应力荷载

分成正弯矩钢束和负弯矩钢束

典型几束钢束的具体数据:

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在本例题中预应力钢束的编号处理如下

AtB-C:

A表示第几跨;

B表示该跨的第几根主梁,主梁编号从桥梁纵向右侧开始编号,最左为1,以次及彼;

C表示第几根预应力索,索编号从Z向由上到下编号。

在本例题中,表中仅列出了正负弯矩的各跨中的最典型的部分,其余的钢束坐标如下:正弯矩部分钢束,每跨的钢束只是横向坐标不同,其余坐标相同,横向坐标即为各主梁的横向坐标;负弯矩部分钢束,每根主梁的钢束只是横向坐标不同,横向坐标差即为各主梁之间的横向坐标差。

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

设置操作环境

打开新文件

(

新项目),以 ‘简支变连续’ 为名保存(

保存)。

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将单位体系设置为 ‘tonf ’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 ( PSC Beam )

工具 / 单位体系

长度> m ; 力>tonf

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图4. 单位体系设定

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。

定义材料和截面特性

定义结构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(Strand1860 ) ; 类型>钢材 ; 规范> JTG04(S)

数据库> Strand1860

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图5. 定义材料对话框 同时定义多种材料

特性时,使用

键可以连续输入。

定义截面

本例题的桥梁结构的截面型式采用的是比较简单的预应力T梁结构,本结构采用的T梁的中间16m是等截面部分,而在两端各8m的范围内是变截面。

模型 /材料和截面特性 / 截面

数据库/用户> 截面号 (1) ; 名称 (端部变截面左)

截面类型>变截面>PSC-工形

尺寸

对称:(开)

拐点: JL1(开)

尺寸I

S1-自动(开), S2-自动(开), S3-自动(开), T-自动(开)

HL1:0.20 ; HL2:0.06 ;HL2-1: 0 ; HL3:1.15 ; HL4:0.19 ; HL5:0.40

BL1:0.24 ; BL2:1.25 ; BL2-1:0.69 ; BL4:0.33 ;

尺寸J

S1-自动(开), S2-自动(开), S3-自动(开), T-自动(开)

HL1:0.20 ; HL2:0.06 ;HL2-1: 0 ; HL3:1.28 ; HL4:0.17 ; HL5:0.29

BL1:0.12 ; BL2:1.25 ; BL2-1:0.69 ; BL4:0.27 ;

X轴变化:一次方程

Y轴变化:一次方程

考虑剪切变形(开)

偏心>中-下部

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图6. 端部变截面截面数据

模型 /材料和截面特性 / 截面

数据库/用户> 截面号 (2) ; 名称 (跨中等截面)

截面类型>PSC-工形

截面名称:None

对称:(开) ;变截面拐点: JL1(开) ;

剪切验算:

Z1自动:(开); Z2自动: (开)

抗剪用最小腹板厚度

t1:自动(开); t2:自动(开); t3:自动(开)

抗扭用: (开)

HL1:0.20 ; HL2:0.06 ; HL3:1.28 ; HL4:0.17 ; HL5:0.29

BL1:0.12 ; BL2:1.25 ; BL4:0.27 ;

考虑剪切变形(开)

偏心>中-下部

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图7. 跨中等截面

模型 /材料和截面特性 / 截面

数据库/用户> 截面号 (3) ; 名称 (端部变截面右)

截面类型>变截面>PSC-工形

尺寸

对称:(开)

拐点: JL1(开)

尺寸I

S1-自动(开), S2-自动(开), S3-自动(开), T-自动(开)

HL1:0.20 ; HL2:0.06 ;HL2-1: 0 ; HL3:1.28 ; HL4:0.17 ; HL5:0.29

BL1:0.12 ; BL2:1.25 ; BL2-1:0.69 ; BL4:0.27 ;

尺寸J

S1-自动(开), S2-自动(开), S3-自动(开), T-自动(开)

HL1:0.20 ; HL2:0.06 ;HL2-1: 0 ; HL3:1.15 ; HL4:0.19 ; HL5:0.40

BL1:0.24 ; BL2:1.25 ; BL2-1:0.69 ; BL4:0.33 ;

X轴变化:一次方程

Y轴变化:一次方程

考虑剪切变形(开)

偏心>中-下部

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图8. 端部变截面右

模型 /材料和截面特性 / 截面

数据库/用户> 截面号 (4) ; 名称 (端部横梁)

截面类型>变截面>PSC-T形

尺寸

对称:(开)

左侧

HL1:0.2 ;HL3: 1.8; BL1:0.15 ;BL3: 0.01; BL4: 0.16

考虑剪切变形: (开)

剪切验算:Z1-自动(开); Z3-自动(开)

抗剪用最小腹板厚度:t1-自动(开); t2-自动(开); t3-自动(开)

抗扭用: 自动(开)

偏心>中-下部

显示截面特性:修改自动计算的刚度(开)

ASY: 0.2809850496097m2 ; ASZ:0.4645198244159 m2 ;

Ixx: 0.01936220534522 m4 ; Iyy: 0.31741875 m4 ; Izz:0.07695 m4

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图9. 端部横梁

模型 /材料和截面特性 / 截面

数据库/用户> 截面号 (5) ; 名称 (中部横梁)

截面类型>变截面>PSC-T形

尺寸

对称:(开)

左侧

HL1:0.2 ;HL3: 1.8; BL1:0.15 ;BL3: 0.01; BL4: 0.16

考虑剪切变形: (开)

剪切验算:Z1-自动(开); Z3-自动(开)

抗剪用最小腹板厚度:t1-自动(开); t2-自动(开); t3-自动(开)

抗扭用: 自动(开)

偏心>中-下部

显示截面特性:修改自动计算的刚度(开)

ASY: 0.3182751909697m2 ; ASZ:0.2456668945906 m2 ;

Ixx: 0.008880904468873 m4 ; Iyy: 0.1660594188462 m4 ; Izz:0.09793386 m4

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图10. 中部横梁

定义材料时间依存特性并连接

为了考虑混凝土材料的徐变、收缩对结构的影响,下面定义材料的时间依存特性。

材料的时间依存特性参照以下数据来输入。 28天强度 : f ck = 5000 tonf/m 2

相对湿度 : RH = 70 %

理论厚度 : 1m(采用程序自动计算) 水泥种类:普通硅酸盐水泥 5 开始收缩时的混凝土材龄 : 3天

模型 /材料和截面特性 /

时间依存性材料(徐变和收缩)

名称 (Shrink and Creep) ; 设计标准>China(JTG D62-2004) 28天材龄抗压强度 (5000)

环境年平均相对湿度(40 ~ 99) (70)

构件的理论厚度 (1)

水泥种类系数(Bsc):5

开始收缩时的混凝土材龄 (3)

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图11. 定义材料的徐变和收缩特性

截面形状比较复杂时,可

使用模型>材料和截面特性

值>修改单元材料时间依存特性 的功能来输入h 值。

理论厚度与结构模型有关,只有在建立了结构模型后才能确定理论厚度,所以此处先设定一个1

m 的厚度,在建立结构目新

后再对其进行修正。

相对湿度根据结构所处的实际环境来确定,此

处设定为70%。

参照图11将一般材料特性和时间依存材料特性相连接。即将时间依存材料特性赋予相应的材料。

模型 / 材料和截面特性 / 时间依存材料连接

时间依存材料类型>徐变和收缩>徐变和收缩

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选择指定的材料>材料>1:C50 选择的材料

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图12. 时间依存性材料连接

建立结构模型

采用建立节点和建立单元的常规步骤来建立结构模型

建立纵梁

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点格(开) ; 捕捉点(关) ; 捕捉轴线(关) 单元(开)

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正面 ; 自动对齐

模型>节点>建立节点

坐标 (0,0,0)

复制次数:0

距离: 0 0 0

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图13. 建立节点

模型>节点> 移动/复制节点

形式:复制

复制和移动:任意间距

方向:X (开) ; 间距: 8 16 8 8 16 8 8 16 8

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图14. 复制形成全桥节点