Midas应用及箱型截面在曲线梁桥

东沙互通：主线与F2匝道交接处：主桥板式墩向内侧偏移，匝道桥的过渡墩移动到兰线以内，开始时需设置牛腿！！

         一些异型块交接位置，桩号与跨径与桥表不一致，需调整分联位置，不再与主要桥的分孔位置保持一致，而是有一定角度，即异型块端部为两个断面，从而使分孔位置桩号及跨径与桥表一致。

箱型截面是曲线梁桥设计中常采用得截面形式。这是因为箱形截面具有抗扭刚度大、稳定性好、材料利用充分而经济、结构合理、外形简洁和便于养护等优点。

  Midas中汽车荷载：

          在荷载>移动荷载分析数据>车辆  中选择公路工程技术标准（JTGB01－2003）的荷载

      步骤：

            选择车辆

            定义车道（板单元定义车道面），车道的横向布置由用户定义。最好按偏载定义各车道位置，多车道的横向折减系数由程序自动计算。

            定义移动荷载分析工况，在子荷载工况中选择车道数（最少设置为1，最多按设置的车道）

         注意：a  在定义车道中输入的跨度的用途有两个：一个时程序根据输入的值按JTGD60－2004的4.3.1条自动选择公路－I 级荷载Pk值、按4.3.5自动选择人群荷载标准值；二是用于计算冲击系数，当用户在分析>移动荷载分析控制  中选择按输入的跨度计算冲击系数时，将按在定义车道时输入的跨度计算冲击。

         b   在定义车道时，选择跨度实始点的用途：当用户在分析>移动荷载分析控制  中选择按影响线加载长度计算冲击时，程序将根据跨度始点间的距离计算冲击。

        c    程序不能自动考虑汽车荷载的纵向折减，当跨度大于150m时，用户应在定义移动荷载分析子荷载工况时，在系数中自行输入纵向折减系数。

        g    车道荷载用于计算，车辆荷载用于验算，车道荷载的均布荷载qk不随跨度变化，集中荷载Pk随跨度变化。车道荷载加载方式：qk加载到影响线最不利效应的同号影响线上，Pk加载到同号影响线随上最大峰值处。

     人群荷载

         在荷载>移动荷载分析数据>车辆   中选择公路工程技术标准（JTG B01－2003）的荷载

注意：a  人群荷载也要单独定义一个车道

      b， 当在当在移动荷载工况中分别将汽车荷载和人群荷载定义为子荷载工况，并在 

移动荷载工况中将其定义为组合时，人群荷载的加载车道也将被认为是一个车道参与横向车道折减，定义人群荷载子荷载工况时，系数取0.8(根据通用规范4.1.6条第1项)。如果用户不想让其参与横向车道数折减，则应分别定义为移动荷载工况，然后在荷载组合中手工进行组合(自动组合功能不能将两个移动荷载工况组合一个组合名称下。)，此时在定义人群荷载子荷载工况时，系数取1.0。 

c. 人群荷载程序未计冲击力。 

d. 人群荷载是按移动荷载计算的，工况是单列的，并不需要在荷载>静力荷载工况中定义名称和类型，在荷载>静力荷载工况对话框中列出了人群荷载的目的是当用户不使用程序提供的移动荷载分析功能，而是为按外部静力荷载(比如均布力)加载时提供的功能，即让程序知道该荷载类型以便在荷载组合对话框中使用自动生成功能。 

温度：

均匀温度作用: 在荷载>温度荷载>系统温度中定义。 

注意: a. 程序根据输入的初始温度与最终温度的差计算均匀温度作用，即整体温升或温降的作用。所谓初始温度是规范4.3.10所说的结构受到约束(架梁或结构合龙)时的结构温度起点。最终温度就是规范表4.3.10-2中的有效温度标准值。 

b. 注意初始温度输入的准确性。

 c. 材料的膨胀系数使用规范的默认值(在定义材料时确定)。

 d. 温度单位(摄氏、华氏)的选择在定义材料时选择，当各材料选择的温度单位不同时，在系统温度和温度梯度作用中输入的温度程序默认为华氏温度。

  梯度温度作用: 

梯度温度有两种: 线形梯度温度和非线性梯度温度。 

线性温度梯度: 

在荷载>温度荷载>温度梯度中定义。 

注意: 该温度梯度指上、下翼缘温度值相等、符号相反的截面内直线变化的情况，当初始温度为零，上翼缘升温为20度，下翼缘升温为10度时，初了温度梯度要输入10度，在系统温度中还要输入整体温升15度。 

非线性温度梯度: 

在荷载>温度荷载>梁截面温度荷载中定义。 

注意: a. 初始温度应输入零，否则程序会根据初始温度与截面温度的差计算整体温升和温降，如果用户已定义了系统温度将会重复计算。 

b. 新规范版本中可考虑温度自应力(根据JTG D62-2004附录B)。 

c. 输入钢混叠合梁的梯度温度时，在梁截面温度荷载对话框中的材料特性中选择用户定义，分别输入混凝土部分和钢梁部分的弹性模量、膨胀系数、温度荷载。 

d. 计算反温差应力时，温度输入负值。 

e. 当用板单元建模时，可使用荷载>温度荷载>温度梯度荷载。 

f. 当用实体单元建模时，可使用荷载>温度荷载>节点温度荷载。 

二. 荷载组合 

主要根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)编制。在结果>荷载组合对话框中选择“自动生成”功能。 

a. 在荷载>移动荷载分析数据中定义移动荷载时，下面组合中的符号L用ML代替。 

b. 反应谱荷载工况的简称为ESP 

c. 在荷载>移动荷载分析数据中，将人群荷载按移动荷载定义，并在移动荷载工况中将其与其它汽车荷载子荷载工况进行组合时(在移动荷载工况中选择“组合”)，在定义人群荷载子荷载工况时，系数应取0.8(根据通用规范4.1.6条第1项)。为了考虑人群荷载单独作用的情况(系数1.0的情况)，需要另外单独定义一个人群荷载移动工况。 

d. 下面组合中考虑了可变荷载作用的不同时组合(JTG D60-2004中表4.1.5) 

e. 不考虑汽车荷载的恒荷载+其他可变荷载的组合及组合值系数需用户另外添加(规范无规定)。 

f. 永久荷载中既有对结构承载能力不利，又有对结构的承载能力有利的永久荷载时，需要用户另外添加组合或修改“永久荷载对结构的承载能力有利组合”中的系数。 

g. 在荷载组合自动生成对话框中选择“考虑弯桥制动力”时，当汽车制动力与离心力同时出现在荷载组合中时，制动力荷载的组合系数自动乘以0.7的系数。 

h. 程序会自动生成各状态组合的包络组合。 

i. 钢结构的组合依然沿用旧规范。 

j. 当有移动荷载作用时，在设计中实际采用的组合会更多(对每个荷载组合都会对弯矩最大时、剪力最大时、轴力最大时的情况进行验算)。 

k. 在荷载>静力荷载工况中定义荷载名称，但没有具体定义荷载值时，荷载组合的自动生成功能将不包含该荷载工况名称。 

l. 预应力混凝土设计荷载组合在荷载组合的“混凝土”中定义。 

六．钢筋预应力损失量的计算 

目前版本中，程序的钢筋预应力损失自动计算功能仅适用于梁单元。在板单元、实体单元施加预应力时(或用桁架单元模拟钢束时)，因为换算截面的问题、损失量的计算问题暂没有可行的方法解决，用户建模时应注意考虑这些问题。 

根据规范JTG D62-2004的6.2.1条，预应力损失因素如下： 

预应力钢筋与管道之间的摩擦 

锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩 

预应力钢筋与台座之间的温差引起的损失 

混凝土的弹性压缩 

预应力钢筋的应力松弛 

混凝土的收缩和徐变 

程序内可选体内束和体外束，体内束又可选先张法和后张法。在荷载>预应力荷载>预应力钢束特性值中选择。 

程序中先张法中可考虑损失: 、、

程序中后张法中可考虑损失: 、、、、

体外束中可考虑损失: 、、、

、、为短期损失量，、为长期损失量。 

下面介绍一下程序中各损失量的编制情况。 

1. 预应力钢筋与管道之间的摩擦损失() 

根据规范JTG D62-2004的6.2.2条编制。 

在荷载>预应力荷载>预应力钢束特性值中输入预应力钢筋与管道壁的摩擦系数和管道每米局部偏差对摩擦的影响系数(参见下图)，输入零时表示不考虑摩擦损失。预应力钢筋锚下的张拉控制应力在荷载>预应力荷载>钢束预应力荷载中输入。 

2. 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩损失 

根据规范JTG D62-2004的附录D编制，即使用了曲线钢筋由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩的预应力损失计算公式，可考虑锚固后反向摩擦的影响。规范6.2.3条的公式6.2.3仅适用于直线钢束，civil中没有采用。 

在荷载>预应力荷载>预应力钢束特性值中输入(参见下图)，输入零表示不考虑该项损失。张拉端到锚固端的距离程序自动计算。 

3. 混凝土的弹性压缩损失 

根据规范JTG D62-2004的6.2.5编制。 

因为程序在荷载>预应力荷载>钢束预应力荷载中输入的是锚下张拉控制应力，而此时的弹性变形已经是发生完成状态，即程序中不能考虑张拉当前钢束时的弹性压缩损失量，但程序可以考虑后张拉的钢束引起的混凝土弹性变形对前面已张拉钢束的影响，所以，当用户想要考虑分批张拉钢束的影响时，一定要将分布张拉的钢束预应力荷载定义为不同的荷载组，然后在不同的步骤中激活进行张拉。 

在分析>施工阶段分析控制对话框中选择。注意此时的弹性压缩损失量包括各种内力压缩引起的损失(包括预应力次应力引起的压缩、收缩和徐变二次力引起的压缩量)。 

4. 预应力钢筋的应力松弛损失 

根据规范JTG D62-2004的6.2.6和附录F编制。目前仅提供预应力钢绞线和钢丝的应力松弛的计算。 

: 张拉系数，一次张拉时，取1.0；超张拉时取0.9。程序默认为一次张拉，当为超张拉时，在下面对话框中勾选“超张拉系数”选项。 

: 钢筋松弛系数，I级松弛(普通松弛)选1.0，II级松弛(低松弛)选0.3。 

: 传力锚固时的钢筋应力(扣除短期损失量的钢筋应力)，程序内部根据自动计算。 

在荷载>预应力荷载>预应力钢束特性值中输入(参见下图)，首先要在钢筋松弛系数中选择规范JTG04(表示新公路规范JTG D62-2004)，不勾选钢筋松弛系数选项时表示不考虑松弛损失。 

分阶段考虑预应力损失的计算附录F编制，新规范认为张拉40天后钢束松弛损失全部发生。 

表F.3 钢筋松弛损失中间值与终极值的比值 

程序的计算混凝土的收缩和徐变损失并未按照规范JTG D62-2004的6.2.7计算，而是使用了一般的计算方法，其步骤如下： 

a. 计算各施工阶段的收缩和徐变. 

b. 由收缩和徐变计算收缩和徐变的一次力。 

c. 计算钢束位置的应力(损失量)。 

d. 计算钢束应力损失量引起的单元内力损失量 

e. 收缩和徐变二次内力引起的应力损失量反应在弹性变形损失中。 

简要计算公式如下： 

单元的收缩和徐变一次力: z 

使用收缩和徐变一次力计算的钢束应力: 

E 

: 钢束中心到截面中心的y向距离 

七. 预应力混凝土构件的设计与验算 

程序目前提供预应力构件的验算功能，暂不提供预应力钢束的估算功能(将在以后版本中逐步增加)。 

1. 规范JTG D62-2004要求的验算内容 

规范JTG D62-2004中对预应力混凝土构件要求验算的内容 

2. 使用MIDAS/Civil进行预应力混凝土构件建模、验算的步骤(推荐方法) 

a. 定义混凝土和钢束的材料 

模型>材料和截面特性>材料。 

b. 定义截面的几何尺寸 

模型>材料和截面特性>截面。 

c. 建立桥梁模型 

(节点、单元、边界条件) 

d. 定义结构组、边界组 

在模型>组中定义组名称，考虑施工阶段的过程定义结构组合边界组的内容。 

e. 定义自重 

在荷载>自重中定义，可单独定义为一个荷载组，并一定要在第一个施工阶段的开始步骤激活。 

f. 定义其他施工阶段荷载 

挂篮、湿重、二期恒载、其他荷载，同时定义所属的荷载组。 

g. 定义移动荷载和人群荷载 

在荷载>移动荷载分析数据中定义车辆(人群)、车道。 

h. 定义温度作用 

在荷载>温度荷载>系统温度中定义整体温升、温降 

在荷载>温度荷载>梁截面温度中定义温度梯度作用 

i. 定义支座沉降 

在荷载>支座沉降分析数据中定义。 

j. 定义钢束截面 

荷载>预应力荷载>预应力钢束特性值。 

k. 布置纵向预应力钢筋 

荷载>预应力荷载>预应力钢束钢束形状。 

l. 布置纵向普通钢筋、弯起钢筋、腹板竖筋、抗扭钢筋、箍筋 

模型>材料和截面特性>PSC截面钢筋。 

m. 定义各纵向预应力钢筋的张拉控制应力 

荷载>预应力荷载>钢束预应力。 

n. 定义各纵向预应力钢筋的张拉控制应力 

在荷载>预应力荷载>钢束预应力定义，同时定义所属荷载组。注意注浆阶段。 

o. 定义施工阶段 

在荷载>施工阶段分析数据>定义施工阶段中定义 

p. 定义分析内容 

在分析>施工阶段分析控制中选择分析方法和输出选项。 

在分析>移动荷载分析控制中选择移动荷载分析方法、冲击计算方法、输出选项。 

q. 运行分析 

分析>运行分析。 

r. 建立荷载组合 

在结果>和荷载组合的一般和“混凝土”中定义。 

s. 查看分析结果 

在结果>反力中各施工阶段、使用阶段的反力 

在结果>位移中各施工阶段、使用阶段的位移 

在结果>内力   中各施工阶段、使用阶段的内力 

在结果>应力>梁应力(PSC)  中查看法向应力、剪切应力、主应力。 

t. 进行PSC截面验算(步骤) 

1) 在设计>PSC设计>PSC设计参数中选择设计参数。 

在截面设计内力中: 二维---按弯、剪构件进行设计，且不考虑抗扭和Mz。 

二维+扭矩: 按弯、剪、扭构件进行设计，且不考虑Mz。 

三维: 按弯、剪、扭构件进行设计，且考虑Mz。 

2) 在设计>PSC设计>PSC设计材料中选择普通钢筋的强度等级。 

3) 在设计>PSC设计>PSC设计选项中选择要设计的单元和截面位置。 

4) 在设计>PSC设计中运行设计 

5) 在设计>PSC设计结果表格中查看各种验算结果 

注意: 处于钝化状态的命令有的是用于其他国家规范的设计，有的是只有分析和设计结束后才被激活。 

下面查看由徐变和收缩引起的弯矩。由徐变和收缩引起的弯矩按一次应力和二次应力分别输出。 

由于徐变系数和收缩促使结构发生变形的力叫一次应力。而当结构处于超静定状态时，结构会产生约束上述变形的约束力，这种力叫二次应力。

查看钢束伸长量

对钢束的伸长量可通过表格查看。

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