【文章內(nèi)容簡介】 條）第三章 結(jié)構(gòu)有限元模型的建造過程箱梁有限元模型采用Midas Civil軟件進(jìn)行建立，在估算并開始布置預(yù)應(yīng)力鋼束時(shí)，使用AutoCAD軟件輔助進(jìn)行建模。第一步首先手工估算預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量，根據(jù)鋼束估算量，配置預(yù)應(yīng)力鋼束，并考慮施工過程與結(jié)構(gòu)體系及截面特性的匹配關(guān)系；第二步開始整體進(jìn)行建模，設(shè)計(jì)相關(guān)的材料特性值、截面的相關(guān)參數(shù)、橋梁的跨度以及變截面等，然后進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和驗(yàn)算。 Midas Civil軟件介紹使用軟件為Midas Civil，MIDAS/Civil是針對土木結(jié)構(gòu)，特別是分析象預(yù)應(yīng)力箱型橋梁、懸索橋、斜拉橋等特殊的橋梁結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)可以做非線性邊界分析、水化熱分析、材料非線性分析、靜力彈塑性分析、動(dòng)力彈塑性分析。為能夠迅速、準(zhǔn)確地完成類似結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)，以填補(bǔ)土木結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)軟件市場的空白，而開發(fā)的“土木結(jié)構(gòu)專用的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件”。 應(yīng)用比較廣泛,如鋼筋混凝土橋梁 : 板型橋梁、剛架橋梁、預(yù)應(yīng)力橋梁 聯(lián)合橋梁 : 鋼箱型橋梁、梁板橋梁 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱型橋梁 : 懸臂法、頂推法、移動(dòng)支架法、滿堂支架法 大跨度橋梁 : 懸索橋、斜拉橋、拱橋 大體積混凝土的水化熱分析 : 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱型橋梁、橋臺、橋腳、防波堤 地下結(jié)構(gòu): 地鐵、通信電纜管道、上下水處理設(shè)施、隧道 工業(yè)建筑: 水塔、壓力容器、電力輸送塔、發(fā)電廠 國家基礎(chǔ)建設(shè): 飛機(jī)場、大壩、港口。MIDAS/Civil是個(gè)通用的空間有限元分析軟件，可適用于橋梁結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)、工業(yè)建筑、飛機(jī)場、大壩、港口等結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)。特別是針對橋梁結(jié)構(gòu)，MIDAS/Civil結(jié)合國內(nèi)的規(guī)范與習(xí)慣，在建模、分析、后處理、設(shè)計(jì)等方面提供了很多的便利的功能，目前已為各大公路、鐵路部門的設(shè)計(jì)院所采用。 MIDAS/Civil的主要特點(diǎn)如下（1）提供菜單、表格、文本、導(dǎo)入CAD和部分其他程序文件等靈活多樣的建模功能，并盡可能使鼠標(biāo)在畫面上的移動(dòng)量達(dá)到最少，從而使用戶的工作效率達(dá)到最高。（2）提供剛構(gòu)橋、板型橋、箱型暗渠、頂推法橋梁、懸臂法橋梁、移動(dòng)支架/滿堂支架法橋梁、懸索橋、斜拉橋的建模助手。（3）提供中國、美國、英國、德國、歐洲、日本、韓國等國家的材料和截面數(shù)據(jù)庫，以及混凝土收縮和徐變規(guī)范和移動(dòng)荷載規(guī)范。（4）提供桁架、一般梁/變截面梁、平面應(yīng)力/平面應(yīng)變、只受拉/只受壓、間隙、鉤、索、加勁板軸對稱、板（厚板/薄板、面內(nèi)/面外厚度、正交各向異向）、實(shí)體單元（六面體、楔形、四面體）等工程實(shí)際時(shí)所需的各種有限元模型。（5）提供靜力分析（線形靜力分析、熱應(yīng)力分析）、動(dòng)力分析（自由振動(dòng)分析、反應(yīng)譜分析、時(shí)程分析）、靜力彈塑性分析、動(dòng)力彈塑性分析、動(dòng)力邊界非線形分析、幾何非線形分析（Pdelta分析、大位移分析）、優(yōu)化索力、屈曲分析、移動(dòng)荷載分析（影響線/影響面分析）、支座沉降分析、熱傳導(dǎo)分析（熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射）、水化熱分析（溫度應(yīng)力、管冷）、施工階段分析、聯(lián)合截面施工階段分析等功能。（6）在后處理中，可以根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范自動(dòng)生成荷載組合，也可以添加和修改荷載組合。（7）可以輸出各種反力、位移、內(nèi)力和應(yīng)力的圖形、表格和文本。提供靜力和動(dòng)力分析的動(dòng)畫文件；提供移動(dòng)荷載追蹤器的功能，可找出指定單元發(fā)生最大內(nèi)力（位移等）時(shí)，移動(dòng)荷載作用的位置；提供局部方向內(nèi)力的合力功能，可將板單元或?qū)嶓w單元上任意位置的接點(diǎn)力組合成內(nèi)力。（8）可在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析后對多種形式的梁、柱截面進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。為了做預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋分析，首先新建一個(gè)項(xiàng)目，并以“預(yù)應(yīng)力簡支梁橋”為名保存文件，然后開始建立模型。 單位體系設(shè)置為“m”和“kN”。該單位體系可以根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)類型隨時(shí)隨意更換。 設(shè)定建模環(huán)境及單位體系由于是預(yù)應(yīng)力簡支梁橋，在做結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)采用3D分析，這樣既可以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，以可以直觀地看到橋梁模型。 設(shè)置結(jié)構(gòu)類型（1）定義材料輸入主梁的材料特性值，在“材料和截面”對話框中選擇“材料”，點(diǎn)擊“添加”，輸入圖中數(shù)據(jù)添加材料。 定義材料特性值（2）定義截面特性值輸入預(yù)應(yīng)力混凝土梁的截面特性值。 定義截面1 定義截面2（1）建立結(jié)點(diǎn)模型/節(jié)點(diǎn)/建立節(jié)點(diǎn)/坐標(biāo)（0，0，0）；復(fù)制次數(shù)（0）；距離（0，0，0），建立第一個(gè)結(jié)點(diǎn)。然后“復(fù)制和移動(dòng)結(jié)點(diǎn)”，等間距復(fù)制（1，0，0），復(fù)制次數(shù)（30）； 建立結(jié)點(diǎn)（2）建立梁單元選擇已設(shè)計(jì)好的材料和截面建立單元。邊界條件：節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)31：其中節(jié)點(diǎn)333與節(jié)點(diǎn)1剛性連接：節(jié)點(diǎn)335與節(jié)點(diǎn)31剛性連接。 邊界約束條件對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，需要定義荷載組。（1）定義靜力荷載工況 定義靜力荷載工況（2）定義荷載①自重荷載 自重荷載②二期荷載 二期荷載③預(yù)應(yīng)力荷載定義預(yù)應(yīng)力鋼束，先定義鋼束的特性值 鋼束特性值接下來定義預(yù)應(yīng)力鋼束形狀，輸入自己設(shè)計(jì)好的預(yù)應(yīng)力鋼束形狀的相關(guān)數(shù)值。 定義鋼束形狀 預(yù)應(yīng)力鋼束添加預(yù)應(yīng)力荷載 預(yù)應(yīng)力荷載④定義移動(dòng)荷載 移動(dòng)荷載規(guī)范選擇“China”。 定義車道 車道 定義車輛 添加車輛 添加移動(dòng)荷載 移動(dòng)荷載施工階段數(shù)量為三步，施工階段步驟如下施工階段1 ：預(yù)制主梁，持續(xù)時(shí)間17天； 施工階段2 ：張拉預(yù)應(yīng)力鋼束，持續(xù)時(shí)間12天； 施工階段3 ：進(jìn)行橋面鋪裝，持續(xù)時(shí)間7天；本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為雙向四車道，汽車荷載采用公路—I級荷載，考慮多車道加載時(shí)的橫向折減系數(shù)為：，（未計(jì)入沖擊系數(shù)）。 模型車道示意圖結(jié)構(gòu)體系在移動(dòng)荷載的作用下彎矩影響線如下圖所示：（部分影響線如下） 邊跨L/4剪力影響線 邊跨L/4彎矩影響線 跨中剪力影響線 跨中彎矩影響線第四章 主梁作用效應(yīng)計(jì)算主梁的內(nèi)力計(jì)算可分為設(shè)計(jì)和施工內(nèi)力計(jì)算兩部分。設(shè)計(jì)內(nèi)力是強(qiáng)度驗(yàn)算及配筋設(shè)計(jì)的依據(jù)。施工內(nèi)力是指施工過程中，各施工階段的臨時(shí)施工荷載，如施工機(jī)具設(shè)備（支架、張拉設(shè)備等）、模板、施工人員等引起的內(nèi)力，主要供施工階段驗(yàn)算用。主梁恒載內(nèi)力，包括自重引起的主梁自重（一期結(jié)構(gòu)重力）內(nèi)力和二期結(jié)構(gòu)重力（如鋪裝、欄桿等）引起的主梁后期恒載內(nèi)力。主梁的自重內(nèi)力計(jì)算方法可分為兩類：在施工過程中結(jié)構(gòu)不發(fā)生體系轉(zhuǎn)換,如在滿堂支架現(xiàn)澆等，如果主梁為等截面，可按均布荷載乘主梁內(nèi)力影響線總面積計(jì)算；在施工過程中有結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)該分階段計(jì)算內(nèi)力，本設(shè)計(jì)采用滿堂支架法。施工中不會(huì)進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，直接按照結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法進(jìn)行計(jì)算。 作用分類作用分類作用名稱永久作用結(jié)構(gòu)重力（包括結(jié)構(gòu)附加重力）預(yù)加力土的重力土側(cè)壓力混凝土收縮及徐變作用水的浮力基礎(chǔ)變位作用可變作用汽車荷載汽車沖擊力汽車離心力汽車引起的土側(cè)壓力人群荷載汽車制動(dòng)力 風(fēng)荷載流水壓力冰壓力偶然作用地震作用船舶或漂流物的撞擊作用汽車撞擊作用設(shè)計(jì)中要進(jìn)行兩次荷載組合。第一次荷載組合是為了估算預(yù)應(yīng)力鋼束。此時(shí)鋼束數(shù)還未確定，預(yù)應(yīng)力也就無法考慮。由于預(yù)應(yīng)力對混凝土的徐變有很大的影響，故估算鋼筋時(shí)也不考慮收縮徐變的影響。此時(shí)用的幾何特性是毛截面特性，第一次組合的內(nèi)力不是橋梁的實(shí)際受力狀態(tài)，僅供估筋參考。第二次荷載組合是根據(jù)估束結(jié)果確定鋼筋的數(shù)量和幾何特性后，考慮預(yù)加力和收縮徐變的影響重新計(jì)算的內(nèi)力。如各項(xiàng)驗(yàn)算都通過，則作為最終結(jié)果。如不滿足，則調(diào)整鋼束甚至修改截面后進(jìn)行驗(yàn)算直到全部截面都通過驗(yàn)算。（PSC）橋梁設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)驗(yàn)算內(nèi)容施工階段法向壓應(yīng)力驗(yàn)算按照公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D622004)的 、 條規(guī)定計(jì)算。預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件按短暫狀況計(jì)算時(shí)，由預(yù)加力和荷載產(chǎn)生的法向應(yīng)力按規(guī)范JTG D622004 中第 條和第 條的公式進(jìn)行計(jì)算。（1）預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，在預(yù)應(yīng)力和構(gòu)件自重等施工荷載作用下截面邊緣混 凝土的法向應(yīng)力應(yīng)符合下列規(guī)定： 壓應(yīng)力: (411)拉應(yīng)力:1）當(dāng)時(shí)，%的縱向鋼筋；2）當(dāng)時(shí)，預(yù)拉區(qū)應(yīng)配置其配筋率不小于 %的縱向鋼筋；3）當(dāng)時(shí)，預(yù)拉區(qū)應(yīng)配置的縱向鋼筋配筋率按以上兩者直線內(nèi)插取用。拉應(yīng)力不應(yīng)超過。式中：、——按短暫狀況計(jì)算時(shí)截面預(yù)壓區(qū)、預(yù)拉區(qū)邊緣混凝土的壓應(yīng)力、拉應(yīng)力；、 ——與制作、運(yùn)輸、安裝各施工階段混凝土立方體抗壓強(qiáng)度相應(yīng)的軸心抗壓強(qiáng)度、軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，可按規(guī)范 (JTG D622004） 直線插入取用。：89 施工階段法向壓應(yīng)力計(jì)算結(jié)果單元位置最大最小階段驗(yàn)算Sig_T(kN/m^2)Sig_B(kN/m^2)Sig_TL(kN/m^2)Sig_BL(kN/m^2)Sig_TR(kN/m^2)Sig_BR(kN/m^2)Sig_MAX(kN/m^2)Sig_ALW(kN/m^2)1I[1]最大預(yù)制主梁OK181441I[1]最小收縮徐變OK14841J[2]最大預(yù)制主梁OK181441J[2]最小預(yù)制主梁OK14842I[2]最大預(yù)制主梁OK181442I[2]最小預(yù)制主梁OK14842J[3]最大預(yù)制主梁OK181442J[3]最小預(yù)制主梁OK14843I[3]最大預(yù)制主梁OK181443I[3]最小預(yù)制主梁OK14843J[4]最大預(yù)制主梁OK181443J[4]最小預(yù)制主梁OK14844I[4]最大預(yù)制主梁OK181444I[4]最小預(yù)制主梁OK14844J[5]最大預(yù)制主梁OK181444J[5]最小預(yù)制主梁OK14845I[5]最大預(yù)制主梁OK181445I[5]最小預(yù)制主梁OK14845J[6]最大預(yù)制主梁OK181445J[6]最小預(yù)制主梁OK14846I[6]最大預(yù)制主梁OK181446I[6]最小預(yù)制主梁OK14846J[7]最大預(yù)制主梁OK181446J[7]最小預(yù)制主梁OK14847I[7]最大預(yù)制主梁OK181447I[7]最小預(yù)制主梁OK14847J[8]最大預(yù)制主梁OK181447J[8]最小預(yù)制主梁OK14848I[8]最大預(yù)制主梁OK181448I[8]最小預(yù)制主梁OK14848J[9]最大預(yù)制主梁OK181448J[9]最小預(yù)制主梁OK14849I[9]最大預(yù)制主梁OK181449I[9]最小預(yù)制主梁OK14849J[10]最大預(yù)制主梁OK181449J[10]最小預(yù)制主梁OK