基于MIDAS/Civil的懸臂法橋梁施工階段分析

2016-11-16 by:CAE仿真在線來源:互聯網

基于MIDAS/Civil的懸臂法橋梁施工階段分析

——XX高鐵XX特大橋(40+56+40m)施工監控計算

工程背景:本例以XX高鐵XX特大連續梁橋為背景。梁體為單箱單室、變高度、變截面結構。箱梁頂寬12.0m,箱梁底寬6.7m。頂板厚度除梁端附近外均為40cm,底板厚度40至80cm,按直線變化,腹板厚度48至80,按折線變化。全聯在端支點、中跨中及中支點處共設5個橫隔板,橫隔板設有孔洞,供檢查人員通過。橋面寬度:防護墻內側凈寬8.8m,橋上人行道鋼欄桿內側凈寬11.9m,橋梁寬12.0m,橋梁建筑總寬12.28m。梁全長137.5m,計算跨度為40+56+40m,中支點處梁高4.35m,跨中0.6m直線段及邊跨17.75m直線段梁高為3.05m,梁底下緣按二次拋物線變化,邊支座中心至梁端0.75m。全橋共分為32個梁段,中支點0號梁段長度9m,一般梁段長度分成3.5m、4.0m,合攏段長2.0m,最大懸臂澆筑塊重132.211t。

1.建模

(1)節點、單元的布置原則

出特殊的變截面處分段外(0號塊的變截面比較多,變截面間分成獨立單元),其余的按每個預應力塊分一個單元布置。模型先建立一半然后通過鏡像的方式,建立對稱部分,注意須打開“反轉單位坐標軸”,否則鏡像形成的單元局部坐標將于原來的部分相反,給后面的鋼絞線的輸入帶來麻煩。

橋墩沒有模擬,只需用約束來模擬。

(2)截面處理

詳見:MIDAS中數值型截面的導入

(3)修改標高:剛開始建模時,Z值都為0,建模完成后導出文本文件,然后在文本文件中或表格中根據實際標高修改各個節點的豎向坐標Z。

2.特性值

(1)材料:C50混凝土、剛體(支座)、鋼束三種。

(2)時間依存材料特性即材料的收縮和徐變:按規范定義。

3.邊界條件的布置

(1)一般支撐

①.滑動鉸支座;②.固定鉸支座。

長期的支座,只有激活沒有鈍化,即在邊跨合攏及之后激活。

③.2號臨時縱向約束:邊跨合攏并拆除吊籃之后,需拆除1、2號的墩梁固結,但這時中跨尚未合攏,結構的右半部分沒有縱向約束,故需要一個臨時的來限制這個機動體系,等中跨合攏(1號墩上的固定鉸支座對結構右半部分產生作用)后再鈍化。

④.墩梁固結(111111):是臨時性的,值作用于梁墩交接點(即單個節點),為了懸臂施工需要,邊跨合攏后拆除。

(2)邊界組:

分為左、右墩固結,0、2、3號墩滑動鉸支座,2號臨時縱向約束,1號固定鉸支座。

4.輸入張拉鋼束

詳見:MIDAS CIVIL中預應力鋼束的輸入

5.靜力荷載

(1)自重:為了安全,SZ可取的稍大,如SZ=—1.06。

(2)掛籃荷載:為節點荷載=掛籃自重,施加于相應位置,注意荷載組的分配。

(3)預應力荷載:采用應力、兩端張拉,注漿為1(即在張拉后下1個施工階段注漿),注意荷載組的分配(在哪個階段張拉,就屬于那個荷載組)。

(4)二期恒載:梁單元均布荷載,具體的值按設計值取。

掛藍荷載、預應力荷載、二期恒載都可通過表格方式編輯,非常方便,不易出錯,尤其是預應力荷載比較多,其優越性更加突出。

6.移動荷載

本工程位于XX高鐵之上,設計時速達到350km,根據高速暫行規定,列車活載采用ZK活載。

7.組的定義

由于是施工階段分析,需通過不同的組來模擬各個階段,故組的定義非常重要。

(1)結構組:包括各個施工段(塊)和整個上部結構塊(全部梁單元,為了后處理中查看預拱度的需要)。

(2)邊界組:前面已介紹,通過激活和鈍化來模擬體系轉換。

(3)荷載組:a.預應力塊:為了施加預應力,其定義按施工階段來。

b.掛藍塊:為了施加掛藍荷載,注意要分配給節點。

c.吊籃:吊籃即合攏時的懸掛支架。

8.施工階段

(1)0—n號塊

每個階段激活相應的結果組、邊界組和荷載組。邊界組只有0號塊時激活。荷載組中,激活下一階段掛藍塊(最后)的同時,需鈍化本階段的(最后)。激活掛藍塊是為了給下一階段做準備,而非作用于本階段。如,0號塊上沒有用掛籃施工,但在施工1號塊時,掛藍懸吊于0號塊上。所以,0號塊階段中激活掛藍塊(最后),是為了給1號塊施工左準備。另外,激活和鈍化掛藍塊都選擇在“最后”,是為了不影響下階段。n號塊激活吊籃塊。

(2)邊跨合攏

(3)邊跨吊籃拆除

(4)臨時固結拆除

(5)中跨合攏

(6)中跨掛藍拆除

(7)二期恒載:持續時間10年,施加了二期恒載。

9.后處理

懸臂法預拱度只適用于懸臂建模助手的情況,因此只有對利用懸臂法建模助手建立的模型進行施工階段分析后才能得到懸臂法預拱度的圖形和表格。自己動手建立施工階段模型時,應查看結果—一般預拱度,一般預拱度中可以提供施工預拱度和制作預拱度的控制圖和表格。制作預拱度控制圖只有在“施工階段分析控制”中選擇了“賦予各施工階段中新激活構件初始切向位移”才能被激活。如果是預制裝配施工就用制作預拱度的結果,如果是現澆的就用施工預拱度的結果。可參考《橋梁的制作預拱度和施工預拱度》和《關于位移查看時幾種位移結果的說明》。

預拱度的大小通常等于全部恒載和一半靜活載所產生的豎向撓度值,這意味著在常遇荷載情況下橋梁基本上接近直線狀態。對于位于豎曲線上的橋梁,應視豎曲線的凸起(或凹下)情況,適當增(或減)預拱度值,使竣工后的線型與豎曲線接近一致。即預拋高(反拱曲線)f=-f1-f2,其中f1=恒載位移,f2=1/2靜活載位移。也就是說,對于懸臂施工橋梁的預拱度設置,在預拱度上分兩部分: (1)懸臂施工部分的預拱度,保證懸臂施工結束后,橋梁達到設計目標線型的預拱度。 (2)成橋后保證在二恒加載,1/2汽車活載以及一定時間收縮徐變影響下的橋梁保持設計線型的預拱度設置。

備注:

(1)這是2009年上學期間做一個小項目時的學習筆記,實際就是懸臂施工監控計算,最終給出預拋高;后來寫成了一個小教程,供身邊的同學、同門等參考,同期把個人覺得關鍵的鋼束和截面兩部分放到了本博客上。時隔四年,最近有很多網友想要此教程,只要本人看到留言一般都會盡快發送。但這樣還是給網友和我帶來很大不必要的麻煩,故今天特將整個小教程貼出來,供大家參考。聲明:這只是個人的學習隨筆,沒有太多技術和價值,僅供參考!!!

(2)預應力鋼束輸入時涉及的插件,大家可以到新浪共享資料、網易土木等處輸入關鍵字搜索,很容易找到,不要再留言索要,敬請諒解!!!

(3)像MIDAS這類軟件使用起來其實很簡單,只要明白相關專業知識,軟件只是個工具,所以掌握專業知識才是關鍵。

轉自:http://syky86.blog.163.com/blog/static/2994053820134581645110/

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