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(lián)網(wǎng)

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(jiān)控計算

工程背景:本例以XX高鐵XX特大連續(xù)梁橋為背景。梁體為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)。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(lián)在端支點、中跨中及中支點處共設(shè)5個橫隔板,橫隔板設(shè)有孔洞,供檢查人員通過。橋面寬度:防護(hù)墻內(nèi)側(cè)凈寬8.8m,橋上人行道鋼欄桿內(nèi)側(cè)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(jié)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(yù)應(yīng)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(zhuǎn)單位坐標(biāo)軸”,否則鏡像形成的單元局部坐標(biāo)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(shù)值型截面的導(dǎo)入

(3)修改標(biāo)高:剛開始建模時,Z值都為0,建模完成后導(dǎo)出文本文件,然后在文本文件中或表格中根據(jù)實際標(biāo)高修改各個節(jié)點的豎向坐標(biāo)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(guī)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(jié),但這時中跨尚未合攏,結(jié)構(gòu)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(jī)動體系,等中跨合攏(1號墩上的固定鉸支座對結(jié)構(gòu)右半部分產(chǎn)生作用)后再鈍化。

④.墩梁固結(jié)(111111):是臨時性的,值作用于梁墩交接點(即單個節(jié)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(jié),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(yù)應(yīng)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(jié)點荷載=掛籃自重,施加于相應(yīng)位置,注意荷載組的分配。

(3)預(yù)應(yīng)力荷載:采用應(yīng)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(shè)計值取。

掛藍(lán)荷載、預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力荷載比較多,其優(yōu)越性更加突出。

6.移動荷載

本工程位于XX高鐵之上,設(shè)計時速達(dá)到350km,根據(jù)高速暫行規(guī)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(jié)構(gòu)組:包括各個施工段(塊)和整個上部結(jié)構(gòu)塊(全部梁單元,為了后處理中查看預(yù)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(zhuǎn)換。

(3)荷載組:a.預(yù)應(yīng)力塊:為了施加預(yù)應(yīng)力,其定義按施工階段來。

b.掛藍(lán)塊:為了施加掛藍(lán)荷載,注意要分配給節(jié)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(yīng)的結(jié)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(lán)塊(最后)的同時,需鈍化本階段的(最后)。激活掛藍(lán)塊是為了給下一階段做準(zhǔn)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(lán)懸吊于0號塊上。所以,0號塊階段中激活掛藍(lán)塊(最后),是為了給1號塊施工左準(zhǔn)備。另外,激活和鈍化掛藍(lán)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(jié)拆除

(5)中跨合攏

(6)中跨掛藍(lán)拆除

(7)二期恒載:持續(xù)時間10年,施加了二期恒載。

9.后處理

懸臂法預(yù)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(jìn)行施工階段分析后才能得到懸臂法預(yù)拱度的圖形和表格。自己動手建立施工階段模型時,應(yīng)查看結(jié)果—一般預(yù)拱度,一般預(yù)拱度中可以提供施工預(yù)拱度和制作預(yù)拱度的控制圖和表格。制作預(yù)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(gòu)件初始切向位移”才能被激活。如果是預(yù)制裝配施工就用制作預(yù)拱度的結(jié)果,如果是現(xiàn)澆的就用施工預(yù)拱度的結(jié)果?？蓞⒖肌?/span>橋梁的制作預(yù)拱度和施工預(yù)拱度》和《關(guān)于位移查看時幾種位移結(jié)果的說明》。

預(yù)拱度的大小通常等于全部恒載和一半靜活載所產(chǎn)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(tài)。對于位于豎曲線上的橋梁,應(yīng)視豎曲線的凸起(或凹下)情況,適當(dāng)增(或減)預(yù)拱度值,使竣工后的線型與豎曲線接近一致。即預(yù)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(yù)拱度設(shè)置,在預(yù)拱度上分兩部分: (1)懸臂施工部分的預(yù)拱度,保證懸臂施工結(jié)束后,橋梁達(dá)到設(shè)計目標(biāo)線型的預(yù)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(shè)計線型的預(yù)拱度設(shè)置。

備注:

(1)這是2009年上學(xué)期間做一個小項目時的學(xué)習(xí)筆記,實際就是懸臂施工監(jiān)控計算,最終給出預(yù)拋高;后來寫成了一個小教程,供身邊的同學(xué)、同門等參考,同期把個人覺得關(guān)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(wǎng)友想要此教程,只要本人看到留言一般都會盡快發(fā)送。但這樣還是給網(wǎng)友和我?guī)砗艽蟛槐匾穆闊?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(xué)習(xí)隨筆,沒有太多技術(shù)和價值,僅供參考!!!

(2)預(yù)應(yīng)力鋼束輸入時涉及的插件,大家可以到新浪共享資料、網(wǎng)易土木等處輸入關(guān)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(guān)專業(yè)知識,軟件只是個工具,所以掌握專業(yè)知識才是關(guān)鍵。

轉(zhuǎn)自:http://syky86.blog.163.com/blog/static/2994053820134581645110/

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