midas_使用一般功能做悬臂法桥梁施工阶段分析

目 录

悬臂法的施工顺序和施工阶段分析                              1

设定建模环境                                                3

定义截面及材料                                              4

结构建模                                                    9

建立预应力箱型梁模型 / 10

建立桥墩模型 / 15

建立结构群 / 16

定义边界群以及输入边界条件 / 20

建立荷载群 / 23

定义并建立施工阶段                                         25

定义施工阶段 / 25

建立施工阶段 / 30

输入荷载 / 33

悬臂法的施工顺序和施工阶段分析

本用户指南将使用“使用建模助手做悬臂法桥梁施工阶段分析”中的例题，学习掌握使用一般建模功能做施工阶段分析的步骤。

悬臂法(FCM)的施工顺序一般如下：

施工下部工程

同时进行

制作及拼装挂篮

分阶段施工下部工程

架设零号块的临设并设置临时固结措施

在零号块上布置挂篮

拼装模板，布置钢筋和钢材(需七天)

混凝土的浇筑及养护、张拉钢束(需五天)

移动挂篮到下一个桥梁段

施工完第一中间跨，移动挂篮

施工边跨(FSM工法)

施工合龙段(Key Seg.)

布置永久支座，张拉下部钢束

施工桥面

收 尾

※本悬臂法桥梁例题为三跨连续梁使用了4台挂篮(F/T)，因此不必移动挂篮。

悬臂法施工阶段分析应该正确反应上面的施工顺序。施工阶段分析中各施工阶段的定义，在MIDAS/CIVIL里是通过激活和钝化结构群、边界群以及荷载群来实现的。下面将MIDAS/CIVIL中悬臂法桥梁施工阶段分析的步骤整理如下。

1.定义材料和截面

2.建立结构模型

3.定义并构建结构群

4.定义并构建边界群

5.定义荷载群

6.输入荷载

7.布置预应力钢束

8.张拉预应力钢束

9.定义时间依存性材料特性值并连接

10.运行

11.确认分析结果

在“使用建模助手做悬臂法桥梁施工阶段分析”里使用悬臂法桥梁建模助手完成了上述28步骤。在本使用指南中，我们将使用一般功能完成上述施工阶段分析的18步骤。步骤911的方法与“使用建模助手做悬臂法桥梁施工阶段分析”相同，在本使用指南章节中将不赘述。

设定建模环境

为了做悬臂法桥梁的施工阶段分析首先打开新项目( 新项目)以‘FCM.mcb’名字保存( 保存)文件。

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 ( FCM )

   单位体系也可以在程序窗口下端的状态条中的单位选择按钮()中选择修改。

工具 / 单位体系 

长度 > m  ;  力 > tonf  

图1 设定单位体系

定义截面及材料

定义预应力箱型梁、桥墩、钢束的材料。

模型 / 特性值 /  材料

类型 > 混凝土  ;  规范 > KS-Civil(RC)

数据库 > C400   

类型 > 混凝土  ;  规范 > KS-Civil(RC)

数据库 > C270  

名称 (钢束) ;  类型 > 由用户定义  ;   规范 > None

分析数据

弹性模量 (2.0e7)

线膨胀系数 (1.0e-5)  

图2 定义材料特性对话框

将桥墩截面定义为用户类型后定义预应力箱型梁截面。使用变截面群功能将变截面区段定义为群，用户输入两端部的截面后程序会自动生成内部截面。因此用户不需要按桥梁段输入预应力箱型桥梁截面，只需使用变截面群功能输入支座处和跨中截面，程序自动会计算出整个桥梁的截面变化。

首先定义桥墩截面。

模型 / 特性值 /  截面

数据库/用户 表单

截面号 (1)  ;  名称 (桥墩)

截面形状 > 实心矩形  ;  用户 > H (1.8), B(8.1)  

图3 定义截面特性对话框

参照图4定义跨中预应力箱型梁截面。

模型 / 特性值 /  截面

箱型梁表单

截面号 (2)  ;  名称 (跨中)

截面类型 > 单箱单室  ;  查看选项 > 截面大样

   考虑桥梁截面为变截面，定义偏心为-顶可以正确反应预应力箱型桥梁截面的变化。

变截面点 开/关 > JO1 (开)

偏心 > -上部

外轮廓表单

HO1 (0.25) ;  HO2 (0.35)   ;  HO3 (2.1)  

BO1 (2.8)  ;  BO1-1 (1.05) ;  BO3 (3.55)  

内轮廓表单

变截面点 开/关 > JO1 (开),  JI1 (开),  JI5 (开)

HI1 (0.275) ;  HI2 (0.325) ;  HI3 (1.59)  

HI4 (0.25)  ;  HI5 (0.26)

BI1 (3.1)   ;  BI1-1 (1.35)  

BI3 (3.1)   ;  BI3-1 (1.85)  

   在查看选项中选择实际截面可以观察实际输入的截面形状。

查看选项 > 实际截面  

图4 定义跨中截面

参照图5定义支座位置预应力箱型梁截面。

模型 / 特性值 /  截面

箱型梁表单

截面号 (3)  ;  名称 (支座)

截面类型 > 单箱单室  ;  查看 > 截面大样

变截面点 开/关 > JO1 (开)

偏心 > -上部

外轮廓表单

HO1 (0.25) ;  HO2 (0.35)   ;  HO3 (6.4)  

BO1 (2.8)  ;  BO1-1 (1.05) ;  BO3 (3.55)  

内轮廓表单

变截面点 开/关 > JO1 (开),  JI1 (开),  JI5 (开)

HI1 (0.275) ;  HI2 (0.325)  ;  HI3 (5.3)  

HI4 (0.25)  ;  HI5 (0.85)

BI1 (3.1)   ;  BI1-1 (1.35)  

BI3 (3.1)   ;  BI3-1 (1.85)  

图5 定义支座处截面

使用输入的截面号分别为2号和3号的预应力箱型梁截面生成变截面类型。

   为了使用变截面类型生成变截面群，应先定义变截面。

模型 / 特性值 /  截面

变截面表单

截面号 (4)  ;  名称 (跨中-支座)

截面类型 > PSC-1 Cell  ;  变截面点 开/关 > JO1 (开)

截面-I >  (跨中)

   因为制作曲线模板非常困难，所以在一个桥梁段内按直线变化考虑。在变截面表单中将截面变化定义为线性并将一个桥梁段看作一个梁单元。

截面-j >  (支座)

截面沿y轴的变化 > 线性  ; 截面沿z轴的变化 > 线性

偏心 > -上部  

截面号 (5)  ;  名称 (支座-跨中)

截面类型 > PSC-1 Cell  ;  变截面点 开/关 > JO1 (开)

截面-I >  (支座)

截面-j >  (跨中)

截面沿y轴的变化 > 线性  ; 截面沿z轴的变化 > 线性

偏心 > -上部 

图6 变截面的构成

结构建模

使用MIDAS/CIVIL的一般功能建立悬臂法桥梁模型。 

为了做施工阶段分析，在定义了施工阶段之后，MIDAS/CIVIL将在两个作业模式(基本阶段和施工阶段)内运作。

在基本阶段模式中，用户可以输入所有结构模型数据、荷载条件以及边界条件，但不在此阶段做结构分析。施工阶段模式是能做结构分析的模式。在施工阶段模式中，除了各施工阶段的边界条件和荷载之外，用户不能编辑修改结构模型。  

施工阶段不是由个别的单元、边界条件或荷载组成的，而是将单元群、边界条件群以及荷载群经过激活和钝化处理后形成的。在施工阶段模式中可以编辑包含于处于激活状态的边界群、荷载群内的边界条件和荷载条件。 

悬臂法桥梁的施工阶段荷载(钢束的预应力、挂篮荷载、桥梁段自重等)条件非常复杂，所以一般在基本阶段模式中建立结构模型和边界条件，在施工阶段模式中输入各施工阶段的荷载。

建模的步骤如下。

1.建立预应力箱型梁模型

2.建立桥墩模型

3.定义时间依存性材料并与材料连接

4.建立结构群

5.建立边界群并输入边界条件

6.建立荷载群

建立预应力箱型梁模型

参照图7建立预应力箱型梁模型。将每个桥梁段看作一个梁单元，以零号块和桥墩的交点、桥墩和桥墩的中心距离为基准分割单元。满堂支架法区段应考虑下部钢束的锚固位置分割单元。 

零号块

桥梁段 2

桥梁段 2

合龙段 3

合龙段 2

零号块

零号块

零号块

合龙段 1

桥梁段 1

FSM区段

FSM区段

桥梁段 1

图7 桥梁段的划分

首先建立节点后使用  扩展单元 功能建立预应力箱型梁右班跨模型。

 正面,  自动对齐 (开),  捕捉点栅格 (关)

 捕捉轴网 (关),  捕捉节点 (开),  捕捉单元 (开)

模型 / 节点 /  建立节点

坐标 (x, y, z) ( 0, 0, 0 )  

模型 / 单元 /  扩展单元

 全选

扩展类型 > 节点 → 线单元

单元类型 > 梁单元   ;  材料 > 1: C400

截面 > 2: 跨中  ;  生成类型 > 移动和复制

间距类型 > 不等间距  ;   轴 > x

间距 ( 2@1, 4@4.25, 2@1, 12@4.75, 4, 2@0.9, 2@1.2, 

2@0.9, 4, 12@4.75, 1 )  

图8 生成右半跨梁单元

使用  镜像 功能将生成的右半跨梁单元对称复制。为了将对称复制的左侧的梁单元的坐标轴与右侧梁单元的坐标轴一致，选择反转单元坐标轴选项。

模型 / 单元 /  镜像

 全选

模型 > 复制  ;  对称平面 > y-z平面x轴位置 : ( 150 ) 

反转单元坐标轴 (开)  

(150)

图9 对称复制梁单元

使用  选择属性-单元 功能和工作树形菜单功能修改变截面区段和零号块梁单元截面。考虑到合龙段的支模一般将与合龙段连接的桥梁段12设计为等截面，所以将桥梁段111和零号块端部单元的截面修改为变截面。由跨中向支座变化的截面修改为跨中-支座截面，由支座向跨中变化的截面修改为支座-跨中截面，零号块截面修改为支座截面。

Enter 键

树形菜单 > 工作表单 

 选择属性-单元 ( 10 to 21, 69 to 80 )  

工作 > 特性值 > 截面 > 4: 跨中-支座  拖放

Enter 键

 选择属性-单元 ( 28 to 39, 51 to 62 )  

工作 > 特性值 > 截面 > 5: 支座-跨中  拖放

Enter 键

 选择属性-单元 ( 22 to 27, 63 to 68 )  

工作 > 特性值 > 截面 > 3: 支座  拖放

拖 放

Drag

Drop

图10 修改截面

使用  变截面群功能将变截面区段的梁单元指定为变截面群。

   指定变截面群时，程序将根据两端部的截面自动计算出内部变截面的截面特性。

模型 / 特性值 /  变截面群

群名称 (1stspan)  ;  单元列表 ( 10 to 21 )

截面形状变化 > z-轴 > 多项式 ( 2.0)

   因为截面高度以二次抛物线方程形状变化，所以选择多项式并输入2.0。

对称平面 > 从 > i  ;  距离 ( 0 )  

群名称 (2ndspan1)  ; 单元列表 ( 28 to 39 )

截面形状变化 > z-轴 > 多项式 ( 2.0)

对称平面 > 从 > j  ; 距离 ( 0 )  

   在变截面群中，使用抛物线上的两点和对称平面的位置来决定二次抛物线方程。桥梁段12的j端是二次抛物线的对称面，所以选择变截面群的i端并且将距离输入为0(零)。

群名称 (2ndspan2)  ; 单元列表 ( 69 to 80 )

截面形状变化 > z-轴 > 多项式 ( 2.0)

对称平面 > 从 > i  ; 距离 ( 0 )  

群名称 (3rdspan)  ; 单元列表 ( 51 to 62 )

截面形状变化 > z-轴 > 多项式 ( 2.0)

对称平面 > 从 > j  ; 距离 ( 0 )  

 标准,  消隐 (开)

图11 指定变截面群

建立桥墩模型

复制预应力箱型梁的节点后使用  扩展单元功能建立桥墩模型。将桥墩全长40m分割成6等分。

 消隐 (开),   正面

模型 / 节点 /  移动和复制

Enter 键

 选择属性-节点 ( 23, 27, 65, 69 )  

模型 > 复制  ;  间距类型 > 等间距

   因为预应力箱型梁单元截面是以截面上部为基准建立的模型，所以将节点沿Z方向复制到-7m(支座处截面总高度)的位置。

dx, dy, dz ( 0, 0, -7 )   ;  复制次数 ( 1 )  

模型 / 单元 /  扩展单元

 选择最近建立的单元

扩展类型 > 节点 → 线单元

单元类型 > 梁单元  ;  材料 > 2: C270

截面 > 1: 桥墩  ;  生成类型 > 移动和复制

复制间距 > 等间距

dx, dy, dz ( 0, 0, -40/6 )  ;  复制次数 ( 6 )  

图12 生成桥墩

建立结构群

图13是悬臂法桥梁的施工顺序和施工工期的计划表。在施工工序计划表中可以看出桥墩1和桥墩2有60天的施工时间差，所以当施工合龙段时两侧的桥梁段有60天的材龄差。 

   使用施工阶段时间荷载功能增加部分构件的材龄。详细内容参见土木结构分析中的‘时间依存分析>定义并建立施工阶段’ 章节。

在实际建立施工阶段模型时，按两侧桥墩同时施工经过同样的施工阶段直到施工合龙段之前。在施工合龙段之前将桥墩1的材龄增加60天。 因为在施工阶段构件的安装和拆除是通过结构群的激活和钝化命令来完成的，所以首先应该将同时施工的单元分别定义为结构群。 

图13 施工工序计划表

建立结构群之前先生成结构群。

 群

模型 / 群 / 结构群 / 定义结构群

   在序列中输入数据可以同时生成多个结构群。

名称 ( 桥墩 )    ; 序列 ( 1to2 )   

名称 ( 零号块 )  ; 序列 ( 1to2 )  

名称 ( 桥梁段1 ) ; 序列 ( 1to12 ) 

名称 ( 桥梁段2 ) ; 序列 ( 1to12 ) 

名称 ( 合龙段 )  ; 序列 ( 1to3 )  

名称 ( C )  ; 序列 ( 1to2 )  

   在树形菜单的群表单中可以查看生成的结构群。

图14 生成结构群

使用 选择属性-单元功能和工作树形菜单功能将生成的结构群分配给梁单元。将定义的结构群钝化后再定义新的结构群，可以通过激活和钝化随时查看定义的结构群。

树形菜单 > 群表单 

Enter 键

 选择属性-单元 ( 83to103by4 84to104by4 )  

Enter 键

群 > 结构群 > Pier1  拖放

 选择属性-单元 ( 85to105by4 86to106by4 )

群 > 结构群 > Pier2 拖放

Enter 키

 选择属性-单元 ( 21to28 )

Enter 키

 群 > 结构群 > PierTable1 拖放

 选择属性-单元 ( 62to69 )

群 > 结构群 > PierTable2 拖放

拖放

Drag

图15 建立结构群

其它结构群参照下表分别分配给各单元。

表1 结构群的分配

定义边界群以及输入边界条件

   在群树形菜单中双击某个群，则该群将被选择。

建立模型之后，按桥梁段查看结构群(图16的②)。

给建立的模型输入边界条件。在施工阶段分析中，单元、荷载、边界条件等所有信息都是以群的概念出现，通过激活和钝化群来建立各施工阶段。为了输入边界条件首先定义边界群。 

C

群表单 (图16的①部分)

群 > 边界群 > 新建 ( BC )

①

②

图16 定义边界群

输入边界条件。将桥墩下端设置为固端，将预应力箱型梁两端设置成沿桥梁方向的滚动支座。

模型 / 边界条件 / 支撑

边界群名称 > BC

 单选 (节点 : 1, 43 ) 

支撑类型 > Dy (开), Dz (开), Rx (开), Rz (开)    

 窗口选择 (节点 : 108  111 ) 

支撑类型 > D-All (开), R-All(开)  

节点 108 ~ 111

节点 1

节点 43

图17 输入边界条件

为了使桥墩和预应力箱型梁在连接位置有相同的位移，使用弹性连接中连接类型选项中刚性连接将其连接起来。

模型 / 边界条件 / 弹性连接

边界条件群名称 > BC

连接类型 > 刚性连接

复制弹性连接 (开)

   选择复制弹性连接选项后输入复制间距，可以同时输入多个边界条件。

坐标轴 > x  ;  间距 ( 4.2, 125.8, 4.2 )

2节点 ( 84, 23 ) 

 对齐缩放

节点 23

节点 84

①

图18 桥墩和主梁的弹性连接

建立荷载群

施工阶段荷载有结构自重、钢束的预应力荷载、挂篮(form traveller)自重、混凝土湿重(wet concrete)等四种。当激活结构物的自重时，程序将自动考虑已激活的结构群的自重 。除了自重以外的其它三种荷载在各个施工阶段要分别输入。各施工阶段的静力荷载如下。

具有初期材龄的处于激活状态单元的自重(Self)

作用于具有初期材龄的处于激活状态单元上的预应力荷载(PS)

作用于处于激活状态单元端部上的挂篮荷载(FT)

在支模和绑扎钢筋结束后，拆模前处于浇筑状态的混凝土湿重(WC)

   施工阶段时间荷载功能是给指定的单元以一定的材龄，从而考虑徐变和干缩等影响的功能。详细的内容参见用户在线手册中“施工阶段时间荷载” 章节。

考虑了各零号块施工时间差的施工阶段时间荷载(Time)

将各荷载工况定义为施工阶段荷载类型。

荷载 / 静力荷载工况

名称 (Self) ;  类型>施工阶段荷载 

名称 (PS)   ;  类型>施工阶段荷载 

名称 (FT)   ;  类型>施工阶段荷载 

名称 (WC)   ;  类型>施工阶段荷载 

名称 (Time) ;  类型>施工阶段荷载 

图19 定义荷载条件

定义各荷载工况所属的荷载群。

 群

模型 / 群 / 结构群 / 定义荷载群

名称 ( Self )  

名称 ( PS-PierTable );序列 ( 1to2 )  

名称 ( PS-P1Seg )  ;  序列 ( 1to12 ) 

名称 ( PS-P2Seg )  ;  序列 ( 1to12 ) 

名称 ( PS-KeySeg ) ;  序列 ( 1to3 )  

名称 ( FT-PierTable );序列 ( 1to2 )  

名称 ( FT-P1Seg )  ;  序列 ( 1to11 ) 

名称 ( FT-P2Seg )  ;  序列 ( 1to11 ) 

名称 ( FT-KeySeg ) ;  序列 ( 1to3 )  

名称 ( WC-P1Seg )  ;  序列 ( 1to12 ) 

名称 ( WC-P2Seg )  ;  序列 ( 1to12 ) 

名称 ( WC-KeySeg ) ;  序列 ( 1to3 )  

名称 ( TimeLoad )  

   在树形菜单的群表单中可以查看荷载群。

图20 定义荷载群

定义并建立施工阶段

定义施工阶段

   除了刚构式悬臂法桥梁以外，还有内部支撑点为铰支的桥梁形式以及在桥墩和零号块之间设置支座的悬臂法桥梁形式。

在本用户指南中，悬臂法桥梁施工阶段分为桥墩和零号块的施工、桥梁段112的施工、合龙段13的施工等16个施工阶段(参见图21)。按施工阶段施工各桥梁段后，再按桥梁支座→跨中顺序施工合龙段，即可完成整个桥梁的施工。另外，因为例题中的桥梁为刚构式悬臂法桥梁，所以各施工阶段的边界条件没有发生变化。

‘阶段1’ 施工零号块以及设置挂篮

挂篮

‘阶段2~13’ 施工桥梁段1~12

‘阶段14’ 施工并完成合龙段1

‘阶段15’ 施工并完成合龙段3

‘阶段16’ 施工并完成合龙段2

图21 施工顺序图

悬臂法桥梁施工阶段分析中结构群和边界群的激活和钝化相对于荷载群是比较简单的，荷载群在结构群被激活时既要激活预应力荷载群和挂篮荷载群，又要激活混凝土湿重荷载群(参见图22)。

混凝土湿重

施工阶段N的添加步骤(第7天)

挂篮荷载

施工阶段N的第一天

5天材龄

12天材龄

图22 加载施工阶段N的荷载

如图22中，在同一施工阶段中荷载加载时间不同时，可以使用添加步骤功能将荷载分步骤激活。 将挂篮前移、支模以及绑扎钢筋、铺设钢束孔道等所需时间假设为7天，将混凝土养生时间假设为5天，在各施工阶段中定义1个添加步骤。各施工阶段开始阶段被激活的桥梁段具有5天材龄并承受预应力荷载和挂篮荷载。 

图23 施工工序计划表

在图21的施工顺序图中，两个桥墩的桥梁段看起来是同时施工，但是在图23的施工工序计划表中可以看出桥墩1的桥梁段比桥墩2的桥梁段提前施工60天。两个桥墩的悬臂桥梁段如果有施工时间差，即混凝土的材龄有差异的话，其徐变、干缩和预应力损失量也将不同。另外，因为60天的时间差异，两个桥墩的悬臂梁的挠度也将产生差异。为了最大限度地降低合龙段完工时产生的残留应力，必须正确预测两个桥墩悬臂梁的挠度。所以做施工阶段分析时，必须考虑两个桥墩的材龄差异。 

施工阶段时间荷载功能，可以用来考虑施工时间差的影响。施工阶段时间荷载功能是赋予指定单元以一定的时间经历(材龄)，从而考虑施工时间差的影响的方法。使用施工阶段时间荷载的施工阶段的建立步骤如下。

1.假设同时施工两个桥墩的零号块和桥梁段112。

2.加载合龙段混凝土湿重(即，将WC-KeySeg1加载在桥墩1的左侧悬臂梁上，将WC-KeySeg3加载在右侧桥墩的右侧悬臂梁上)。

3.定义施工持续时间为零的施工阶段，将KeySeg1和FSM1激活后，在该施工阶段的最后1天(Last Day)上给桥墩1侧的单元和FSM1区段施加时间荷载(60天)。

4.激活KeySeg3和FSM3，加载合龙段(Key Seg2)的湿重。

5.定义下一阶段并激活合龙段2(KeySeg2)。

加载合龙段1、3的湿重

拆除桥墩1的挂篮荷载，加载时间荷载

60天时间荷载

加载合龙段2的湿重

拆除桥墩2的挂篮荷载

图24 使用施工阶段时间荷载考虑材龄差

将上述施工顺序与各施工阶段结构群、荷载群、边界群的激活和钝化连接起来，详细的步骤如下。

1.施工阶段1 

-激活桥墩、零号块结构群

-激活边界群

-第1天: 激活预应力荷载、挂篮荷载、自重

-第7天: 激活混凝土湿重(桥梁段1)

2.施工阶段2 

-激活桥梁段1

-第1天: 钝化施工阶段1的挂篮荷载和混凝土湿重，激活挂篮荷载和预应力荷载

-第7天: 激活混凝土湿重(桥梁段2)

3.施工阶段312: 重复施工阶段2的步骤 

4.施工阶段13 

-激活桥梁段12

-第1天: 钝化施工阶段12的挂篮荷载和混凝土湿重，激活挂篮荷载和预应力荷载

-第20天: 激活混凝土湿重(合龙段1、3)

5.施工阶段14 

-激活合龙段1和满堂支架法区段1(FSM 1)의 활성화

-第1天: 钝化桥墩1的挂篮荷载和合龙段1的混凝土湿重，激活预应力荷载

-最后1天: 激活桥墩1侧的单元和满塘支架法区段(FSM1)的时间荷载

6.施工阶段15 

-激活合龙段3和FSM3

-第一天: 钝化合龙段3的混凝土湿重，激活预应力、合龙段2的混凝土湿重

7.施工阶段16 

-激活合龙段2

-第1天: 钝化挂篮荷载和混凝土湿重，激活预应力荷载

8.施工阶段17 

-第1天: 激活二期恒载

在建立施工阶段之前首先要定义施工阶段。在施工工序计划表中，计划合龙段的施工时间为30天，所以将施工阶段CS13、15的持续时间定义为30天。假设合龙段的初期材龄为10天，则将30-10=20天定义为一个添加步骤。在施工阶段CS17上施加二期恒载，为了考虑长期荷载引起的徐变和干缩效果，将CS17的持续时间定义为10000天。

荷载 / 施工阶段分析数据 /  定义施工阶段

名称 ( CS )  ;  序列 ( 1 to 12 )  ;  持续时间 ( 12 )

添加步骤 > Day ( 7 )    

保存结果 > 施工阶段 (开)  ;  添加步骤 (开)  

名称 ( CS13 ) ;  序列 ( )  ;  持续时间 ( 30 )

添加步骤 >    ;  时间 ( 20 )    

名称 ( CS14 )  ;  序列 ( )  ;  持续时间 ( 0 )  

添加步骤 >    

名称 ( CS15 )  ;  序列 ( )  ;  持续时间 ( 30 )

添加步骤 >Day ( 20 )    

名称 ( CS16 )  ;  序列 ( )  ;  持续时间 ( 0 )  

添加步骤 >    

名称 ( CS17 )  ;  序列 ( )  ;  持续时间 ( 10000 )  

添加步骤 >    

图25 定义施工阶段

建立施工阶段

   建立施工阶段时，假设桥墩的初期材龄为100天，零号块的初期材龄为15天。

参照前面所述的施工阶段顺序建立施工阶段CS1。

荷载 / 施工阶段分析数据 /  定义施工阶段

名称 > CS1  

名称 ( CS1 )  ;  持续时间 ( 12 )

单元表单

群列表 > 桥墩1, 桥墩2  ;  激活 > 材龄 ( 100 )  

群列表 > 零号块1, 零号块2

激活 > 材龄 ( 15 )  

边界表单

群列表 > BC

激活 > 支撑位置 > 变形前 (开)  

荷载表单

群列表 > Self, PS-PierTable1, PS-PierTable2

FT-PierTable1, FT-PierTable2

激活 > 激活时期 > 第1天  

群列表 > WC-P1Seg1, WC-P2Seg1

激活 > 激活时期 > 7   

图26 建立施工阶段1

重复上述过程，按顺序建立施工阶段。

象定义施工阶段这样需要反复输入的作业，可以使用MCT命令窗口功能很方便完成。下面介绍一下在MCT命令窗口中输入施工阶段信息的方法。

工具>MCT命令窗口

命令或数据 (*STAGE)  

图27 MCT命令窗口

如图27所示，施工阶段的信息共包括8类，每类信息的输入内容如下。

NAME  : 输入施工阶段名称、施工持续时间、是否保存分析结果(施工阶段，步骤)

STEP  : 时间步骤

AELEM : 应激活的结构群和初期材龄

DELEM : 应钝化的结构群和构件内力的重新分配率

ABNDR : 应激活的边界群和激活的位置

DBNDR : 应钝化的边界群

ALOAD : 应激活的荷载群和时间步骤

DLOAD : 应钝化的荷载群和时间步骤

根据上述过程输入施工阶段2的信息。

*STAGE

NAME=CS2, 12, YES, NO

STEP=7

AELEM=P1Seg1, 5, P2Seg1, 5

ALOAD=FT-P1Seg1, FIRST, FT-P2Seg1, FIRST, PS-P1Seg1, FIRST

PS-P2Seg1, FIRST, WC-P1Seg2, 7, WC-P2Seg2, 7

DLOAD=WC-P1Seg1, FIRST, WC-P2Seg1, FIRST

FT-PierTable1, FIRST, FT-PierTable2, FIRST

输入完后点击 ，在信息窗口上将显示下列信息，并建立了施工阶段2。

使用上述方法可以方便地建立施工阶段。

输入荷载

输入各施工阶段的荷载。施工阶段荷载包括挂篮、混凝土湿重、结构自重、预应力荷载、时间荷载等。按下列顺序输入施工荷载。

1.结构自重

2.挂篮荷载

3.混凝土湿重

4.预应力荷载

5.时间荷载

首先输入结构自重。定义结构物自重以后，将其施加在施工阶段CS1，其它施工阶段的结构自重将由程序自动加载。

荷载 / 自重

荷载工况名称 > Self

荷载群名称 > Self

自重系数 > Z (-1)  

输入施工阶段挂篮荷载。挂篮荷载的位置在悬臂梁端部，大小为-80tonf的垂直荷载和200tonf-m的y方向弯矩荷载。 

因为在施工阶段模式中，只有该施工阶段的结构群、荷载群、边界群被激活，所以可以很方便地输入荷载。在施工阶段工具条中转换施工阶段，输入各施工阶段的荷载。

施工阶段 > CS1

 标准

荷载 / 节点荷载

 单选 ( 节点: 21 )

荷载工况名称 > FT  ;  荷载群名称 > FT-PierTable1

选项 > 添加  ;  FZ ( -80 ),  MY ( -200 )

 单选 ( 节点: 29 )

荷载工况名称 > FT  ;  荷载群名称>FT-PierTable1

选项>添加  ;  FZ ( -80 ),  MY ( 200 )

 单选 ( 节点: 71 )

荷载工况名称 > FT  ;  荷载群名称 > FT-PierTable2

选项 > 添加  ;  FZ ( -80 ),  MY ( -200 )

 单选 ( 节点: 63 )

荷载工况名称 > FT  ;  荷载群名称 > FT-PierTable2

选项 > 添加  ;  FZ ( -80 ),  MY ( 200 )

与上述相同的方法转换施工阶段输入各施工阶段挂篮荷载。

   使用MCT命令窗口可以更方便地输入施工阶段荷载。节点荷载的MCT命令为 “*CONLOAD”。详细内容参见用户在线手册附录中的“MCT命令快速索引”章节。

节点 29

节点 63

节点 71

节点 21

图28 输入挂篮荷载

输入完挂篮荷载后输入混凝土湿重。混凝土湿重可以使用材料表功能计算。使用材料表 功能计算构件的重量之前，首先将变截面群中的截面转换为各个变截面类型。如图29，通过变截面类型 转换生成101112截面。

   使用材料表功能可以方便地得到各构件的长度、表面积、重量等，详细的内容参见用户在线手册的 “CIVIL的功能>工具 >材料表’章节。

施工阶段 > 基本

   因为变截面群输出的是群整体重量，所以要转换为各构件的变截面。

模型 / 特性值 /  变截面群

名称 > 1stspan  

新开始截面号 ( 101 ) 

   因为只能在基本模式中修改截面，所以首先要转换为基本模式。

模型 / 特性值 /  截面

   在分解了变截面群之后，指定新生成截面的截面号。

图29 转换为变截面类型

使用材料表功能求各桥梁段的重量。图30中的101111截面为实际桥梁段111，112号截面为零号块变截面。可以查看各截面的长度、表面积、重量。

工具 / 材料表

选择输出材料表 > 梁-桁架单元材料表类型1 (开)  

图30 材料表

输入混凝土湿重。各施工阶段混凝土湿重的加载位置为悬臂梁端部，大小为垂直方向的桥梁段湿重和按偏心距离为2.5m计算的y方向弯矩。

   使用MCT命令窗口功能输入混凝土湿重。MCT命令中节点荷载为“*CONLOAD”。

施工阶段 > CS1

荷载 / 节点荷载

 单选 ( 节点: 21 )

荷载工况名称 > WC  ;  荷载群名称 > WC-P1Seg1

选项>添加  ;  FZ ( -173.0 ), MY ( -173.0*2.5 )

 单选 ( 节点: 29 )

荷载工况名称 > WC  ;  荷载群名称 > WC-P1Seg1

选项 > 添加  ;  FZ ( -173.0 ), MY ( 173.0*2.5 )

 单选 ( 节点: 71 )

荷载工况名称 > WC  ;  荷载群名称 > WC-P2Seg1

选项 > 添加  ;  FZ ( -173.0 ), MY ( -173.0*2.5 )

 单选 ( 节点: 63 )

荷载工况名称 > WC  ;  荷载群名称 > WC-P2Seg1

选项 > 添加  ;  FZ ( -173.0 ), MY ( 173.0*2.5 )

节点 63

节点 71

节点 29

节点 21

图31 输入混凝土湿重

输入预应力荷载。用户输入钢束的开始点、反弯点和结束点后，程序将自动计算出最佳的曲线生成钢束布置形状文件。钢束的输入是以假设的x轴为基准，将已定义的三维曲线设置在任意的坐标上。在输入钢束坐标之前先定义上下部钢束的特性值。

施工阶段 > 基本

荷载/ 预应力荷载 / 钢束特性值

钢束名称 ( TOP )  ;  钢束类型>内部

材料 > 3: 钢束 

钢束总面积 (0.0026353) 

或   

钢束面积 > 15.2mm(0.6＂)  

   计算预应力钢束的预应力松弛损失时，一般使用Magura公式。松弛系数是包含在公式中的反应钢束品种松弛特性的常数。对一般钢束常数为10，低松弛钢束松弛系数为45。关于松弛系数的详细内容请参照土木结构分析中的“预应力损失”章节。

钢束面积数量 (19)  

孔道直径 (0.103)  ;  松弛系数 (45)

钢束与孔道壁的摩擦系数 (0.2)  

孔道每米长度局部偏差的摩擦系数 (0.001)

极限强度 (190000)  ; 屈服强度 (160000)

荷载类型 > 后张  

锚具变形及钢筋回缩值 > 始点 (0.006)  ;  终点 (0.006)  

钢束名称 ( BOTTOM )  ;  钢束类型 > 内部

材料 > 3: 钢束 

钢束总面积 (0.0026353) 

或   

钢束面积 > 15.2mm(0.6＂)  

钢束面积数量 (19)  

孔道直径 (0.103)  ;  松弛系数 (45)

钢束与孔道壁的摩擦系数 (0.3)  

孔道每米长度局部偏差的摩擦系数 (0.0066)

极限强度 (190000)  ; 屈服强度 (160000)

荷载类型 > 后张  

锚具变形及钢筋回缩值 > 始点 (0.006)  ;  终点 (0.006)  

图32 输入钢束特性

一端张拉

两端张拉

顶 板 束

合龙段

FCM 区段

FCM 区段

零号块

合龙段

FSM 区段

一端张拉

一端张拉

两端张拉

底 板 束

图33 钢束布置简图

图34 边跨预应力钢束的布置

图35 中间跨预应力钢束的布置

参照图3335输入零号块1的第一根钢束。

   因为预应力箱型梁截面是以-顶为基准输入的，所以钢束布置形状的基准点是预应力箱型截面的顶部。

C

 群

群 > 结构群 > 零号块1 > 激活

荷载 / 预应力荷载 / 钢束布置

钢束名称 (P1TC1R)  ;  钢束特性值>顶板束

 全选 或分配单元 (21to28)

钢束端部直线长度 > 始点 (0)  ;  终点 (0)

   选择fix开关为开时，该点处的倾斜度按输入的值计算；选择为关时，该点处的倾斜度为任意值。

布置形状

1>x ( 0 ), y ( 0 ), z ( -0.3 ), fix (关)

2>x ( 2 ), y ( 0 ), z ( -0.15 ),fix (开), Ry ( 0 ), Rz ( 0 )

3>x ( 12 ),y ( 0 ), z ( -0.15 ),fix (开), Ry ( 0 ), Rz ( 0 )

4>x ( 14 ),y ( 0 ), z ( -0.3 ), fix (关)

钢束形状 > 直线

   钢束插入点的坐标值的输入，可以使用鼠标选择节点21，然后在对话框中修改Y坐标为预应力箱型梁中心到钢束的Y方向距离。

钢束插入点 ( 78, -3.09, 0 )

假想X轴方向 > X  

节点 21

图36 定义钢束的布置

复制已定义的钢束P1TC1R，定义在纵向断面上处于相同位置的钢束的布置。

名称 > P1TC1R  

名称 > P1TC1R-Copy  

钢束名称 (P1TC2R) 

钢束插入点 ( 78, -3.74, 0 )  

图37 复制钢束布置

   使用MCT命令窗口可以更方便地输入钢束的布置。关于钢束布置的MCT命令为 “*TDN-PROFILE”。

按上述方法定义各钢束的布置。

定义完钢束的布置后，在各施工阶段给钢束施加预应力。

施工阶段 > CS1

荷载 / 预应力荷载 / 钢束预应力荷载

荷载工况名称 > PS  ;  荷载群名称 > PS-PierTable1

钢束 > P1TC1L, P1TC1R  选择的钢束

   选择钢束两端张拉时，首先张拉的位置。

预应力值 > 应力  ;  首先张拉 > 始点

始点 ( 133000 )  ;  终点 ( 0 ) 

   指定钢束注浆时的施工阶段。注浆前的应力按净截面计算，注浆后的截面按换算截面计算。注浆选择了1，表示在钢束张拉后的施工阶段注浆。

注浆 : 每( 1 )个施工阶段  

荷载工况名称 > PS  ;  荷载群名称 > PS-PierTable1

选择的钢束 > P1TC1L, P1TC1R  钢束

钢束 > P1TC2L, P1TC2R  选择的钢束

预应力值 > 应力  ; 首先张拉 > 始点

始点 ( 133000 )  ;  终点 ( 0 )  

注浆 : 每( 1 )个施工阶段 

荷载工况名称 > PS  ;  荷载群名称 > PS-PierTable2

选择的钢束 > P1TC2L, P1TC2R  钢束

钢束 > P2TC1L, P2TC1R  选择的钢束

预应力值 > 应力  ; 首先张拉 > 始点

始点 (133000 )  ;  终点 ( 0 )  

注浆 : 每( 1 )个施工阶段 

荷载工况名称 > PS  ;  荷载群名称 > PS-PierTable2

选择的钢束 >P2TC1L, P2TC1R  钢束

钢束 >P2TC2L, P2TC2R  选择的钢束

预应力值 > 应力  ; 首先张拉 > 始点

始点 (133000 )  ;  终点 ( 0 )  

注浆 : 每( 1 )个施工阶段

图38 施加预应力荷载

   使用MCT命令窗口可以更方便地输入预应力荷载。关于预应力荷载的MCT命令为“*TDN-PRESTRESS”

按上述方法加载各施工阶段的预应力荷载。

输入体现结构施工时间差的时间荷载。将桥墩1的零号块和桥墩2的零号块以及与两桥墩连接的悬臂梁的施工时间差(60天)以时间荷载的方式输入。60天时间荷载加载在施工阶段CS14，所以转换到施工阶段14的模式后再输入时间荷载。

施工阶段 > CS14

荷载 / 施工阶段时间荷载

 窗口选择 ( 图39的①部分 )

荷载群名称 > TimeLoad

选项 > 添加

时间荷载 ( 60 )  

①

图39 输入时间荷载