梁格及PSC设计学习.pptx

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1、目 录 一、剪力-柔性梁格理论1.纵梁抗弯刚度32.横梁抗弯刚度 43.纵梁、横梁抗弯刚度 44.虚拟边构件及横向构件刚度 5 三、采用梁格建模助手生成梁格模型 二、单梁、梁格模型多支座反力与实体模型结果比较1.前言72.结构概况73.梁格法建模助手建模过程及功能亮点 114.修改梁格225.在自重、偏载作用下与FEA实体模型结果比较24 四、结合规范进行PSC设计第1页/共29页1.纵梁抗弯刚度【强制移轴（上部结构中性轴）法】一、剪力-柔性梁格理论 a.各纵梁中性轴与上部结构中性轴基本重合b.强制移轴，使各纵梁中性轴与上部结构中性轴基本重合，等效纵梁抗弯刚度第2页/共29页2.横向梁格抗弯刚

2、度3.纵梁、横梁抗扭刚度第3页/共29页4.虚拟边构件及横向构件刚度此处d为顶板厚度。此处d为顶板厚度。第4页/共29页二、单梁、梁格模型多支座反力与实体模型结果比较 比较结果：与实体模型结果相比较，可得出在自重荷载作用下，单梁模型计算的多支座反力结果失真，而梁格模型结果较合理。多支座单梁模型支座1支座2支座3支座4支座5支座602000梁格模型（梁格模型（kN）梁格模型（kN）支座1支座2支座3支座4支座5支座602000实实体模型（体模型（kN）实体模型（kN）支座1支座2支座3支座4支座5支座602000单单梁模型（梁模型（kN）单梁模型（kN）多支座梁格模型多支座实体模型第5页/共29

3、页1.前言采用梁格建模助手生成梁格模型 宽梁桥、斜交桥、曲线桥的单梁模型无法正确计算横向支座的反力、荷载的横向分布、斜交桥钝角处的反力以及内力集中效应，利用梁格法模型可以非常方便的解决以上问题。梁格法建模的关键在于采用合理的梁格划分方式和正确的等效梁格刚度。用等效梁格代替桥梁上部结构，将分散在板、梁每一区段内的弯曲刚度和抗扭刚度集中于最邻近的等效梁格内，实际结构的纵向刚度集中于纵向梁格构件内，横向刚度集中于横向梁格内。理想的刚度等效原则是：当原型实际结构和对应的等效梁格承受相同的荷载时，两者的挠曲将是恒等的，并且每一梁格内的弯矩、剪力和扭矩等于该梁格所代表的实际结构部分的内力。由于实际结构和梁

4、格体系在结构特性上的差异，这种等效只是近似的，但对一般的设计，梁格法的计算精度是足够的。梁格法作为桥梁空间分析的一种简化方法，虽然较比板壳、实体有限元方法建模简单、求解方便，但是前期的截面特性计算量大，且对于新手来讲容易出错，非常耗时。midas Civil的梁格法建模助手功能可以帮助用户轻松实现上述功能。梁格法建模助手，对于单箱多室箱梁桥、斜交桥、曲线梁桥可自动生成梁格模型。2.结构概况 本桥为29.97+30+29.97三跨预应力混凝土连续梁桥。主梁为单箱3室结构，梁宽21.2m，桥梁采用满堂施工、一次落架。通过本例题重点介绍midas Civil软件的梁格法建模助手功能以及结合规范进行设

5、计。桥梁三维几何模型图第6页/共29页2.1定义材料 模型 材料和截面特性材料为了与FEA实体模型的自重结果作比较，将端横梁容重设为0.定义Strand1860钢材定义C50混凝土第7页/共29页定义Strand1860钢材2.2定义截面 模型 材料和截面特性截面设计截面第8页/共29页2.3定义钢束特性值 荷载 预应力荷载钢束特性值第9页/共29页 模型 结构建模助手 单箱多室箱梁梁格法建模助手布置3.梁格法建模助手建模过程及功能亮点 打开建模助手数据文件“悬臂2.1m3x30单箱3室箱梁梁格.wzd”。第10页/共29页布置 模型 结构建模助手 单箱多室箱梁梁格法建模助手布置正交梁格正交梁

6、格斜交梁格斜交梁格梁格划分形式梁格划分形式梁格划分形式梁格划分形式在与固定支座的连线上切向支座方向指定支座方向指定支座方向指定支座方向指定附注：为了方便布置钢束，跨度信息中边跨包含了边支点左右的横梁宽度，实际跨度为（29.97-0.47）=29.5m。第11页/共29页 模型 结构建模助手 单箱多室箱梁梁格法建模助手跨度斜交梁格斜交梁格附注：此数据此时为随意输入，在生成后的梁格模型中按实际修改。第12页/共29页 模型 结构建模助手 单箱多室箱梁梁格法建模助手跨度斜交梁格斜交梁格第13页/共29页 模型 结构建模助手 单箱多室箱梁梁格法建模助手跨度斜交梁格斜交梁格附注：此数据此时为随意输入，在

7、生成后的梁格模型中按实际修改。第14页/共29页布置 模型 结构建模助手 单箱多室箱梁梁格法建模助手截面快速自动调整生成各截面特性快速自动调整生成各截面特性值值此处的分割距离可以自定义输入调整。第15页/共29页 模型 结构建模助手 单箱多室箱梁梁格法建模助手横桥向第16页/共29页布置 模型 结构建模助手 单箱多室箱梁梁格法建模助手荷载自动生成成桥支座沉降荷载工况。输入距离输入距离输入距离输入距离DiDiDiDi，快速定义梁格多车道位置，快速定义梁格多车道位置，快速定义梁格多车道位置，快速定义梁格多车道位置第17页/共29页布置 模型 结构建模助手 单箱多室箱梁梁格法建模助手钢束方便快捷生成

8、钢束张拉力荷载。自动生成：将对话框中输入的钢束信息，自动赋予给所有梁。x、z坐标不变，y坐标与每个梁格截面的型心相同。可以通过输入偏心值来定义添加左右钢束。第18页/共29页布置 模型 结构建模助手 单箱多室箱梁梁格法建模助手钢筋输入整体截面的钢筋信息，分割截面自动生成钢筋信息。第19页/共29页布置 模型 结构建模助手 单箱多室箱梁梁格法建模助手钢筋输入整体截面的钢筋信息，分割截面自动生成钢筋信息。建模助手生成的梁格模型第20页/共29页 模型 节点复制和移动4 修改梁格结构 建模助手的边界生成功能亮点体现在：根据桥梁结构空间自动赋予结构支座局部坐标和空间布置位置。但生成的边界的弹性连接需要

9、根据实际结构进行修改。将支点（171 172 177 178 193 194 203 204）向上复制与横梁相交，并分割横梁。删除建模助手生成的弹性连接，然后再将顶底部点进行弹性连接中的刚性连接。4.1修改端横梁位置的结构4.2修改边界 为了方便布置钢束，跨度信息中边跨包含了边支点左右的横梁宽度，实际跨度为29.5m，所以需要修改端部的结构。1、桥梁左端横梁和左端支座节点选中，沿着X轴移动 0.47m；2、桥梁右端横梁和右端支座节点选中，沿着X轴移动-0.47m；3、修改端横梁的尺寸。第21页/共29页4.3增加虚拟边构件和横向构件 为了方便布置在翼缘位置的荷载，增加虚拟边构件和横向构件。红色

10、构件为增加的虚拟边构件、边横构件虚拟边构件、边横构件截面此处d=0.25m为顶板厚度。此处d=0.25m为顶板厚度。第22页/共29页5、在自重、偏载作用下与FEA实体模型结果比较为了与FEA实体模型在同一平台上进行比较，故删除梁格模型中与FEA模型没有的信息，然后计算，查看反力结果。根据结果可得出自重情况下支反力基本相等，偏载情况下支反力相差在1.5%左右。结果比较合理。FEAFEA实体模型偏载支反力实体模型偏载支反力FBZ(V)FBZ(V)FEAFEA实体模型自重支反力实体模型自重支反力FBZ(V)FBZ(V)midas Civilmidas Civil梁格模型自重支反力梁格模型自重支反力

11、FZFZ、偏载支反力、偏载支反力FZFZ第23页/共29页四、结合规范进行PSC设计 结果 荷载组合荷载组合1、midas Civil自动生成荷载组合完全与规范规定相吻合（例如：按照04规范做公路混凝土桥梁设计，那么自动生成的荷载组合就是按照04通规生成的）。2、如果要结合规范，做混凝土设计的话，程序只调取混凝土设计中的荷载组合列表中荷载组合，然后结合规范进行设计。承载能力荷载组合用来进行结构的承载力验算（正截面抗弯、斜截面抗剪等）。使用性能荷载组合勾选E(表示弹性验算荷载组合）用来进行结构的正截面压应力、斜截面主压应力验算、受拉区钢筋的拉应力验算。使用性能荷载组合不勾选E用来进行结构的截面抗

12、裂验算（对于A类预应力混凝土构件进行正截面抗裂验算时，要考虑在荷载长期效应组合下的验算，但此时规定的荷载长期效应系指结构恒载和直接施加于桥上的活荷载产生的效应组合，不考虑间接施加于桥上其他作用效应。此时程序在验算时，会自动屏蔽掉间接荷载效应）。第24页/共29页四、结合规范进行PSC设计 PSC设计操作流程：PSC设计参数 PSC设计材料 PSC设计截面位置 PSC设计截面位置 PSC设计计算书输出内容。设计 PSC设计PSC设计参数 设计 PSC设计PSC设计材料第25页/共29页 设计 PSC设计PSC设计截面位置 设计 PSC设计PSC设计计算书输出内容第26页/共29页 设计 PSC设计运行PSC设计梁的设计通过树形菜单中的表格，点击使用阶段正截面抗裂验算，弹出相应表格。第27页/共29页 设计 PSC设计梁输出PSC设计计算书设计基本资料设计验算文本内容设计验算表格第28页/共29页