Midas_顶推法桥梁的施工阶段分析
桥梁施工经济性分析案例(midas)
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内部技术资料
工箱梁自重大、工期紧等特点, 提出军用梁+ 支架法悬臂浇筑施工方案, 介绍了采用的施工 设备和具体实施方案。与常用的挂篮悬臂浇筑 方案对比, 此方法具有用钢量少、 通用程度高、 技术难度小、节约工期等优点, 客运专线双线32m整孔箱梁移动模架造桥技术 - 经过多种施工技术方案的比较, 采用自行研制 的MZ900SB型上行式移动模架造桥机原位整孔 浇筑箱梁, 并通过建模仿真分析, 提出了上行 式移动模架的提前过孔工艺。 兰州中山桥5跨简支钢桁梁整体提升关键技术 - 采用计算机同步控制提升技术及合点提升技术 对钢桁梁进行整体提升。 利用千斤顶进行预压方案的设计与施工 - 利用油压千斤顶对支架的反压来替代传统方式 的堆沙袋的预压 千斤顶贝雷反力梁在牵索挂篮预压中的应用 - 砂袋堆载法相比，千斤顶贝雷反力梁预压新方 法操作工序少，施工简单，操作方便，加载、 卸载速度快，大大节约了工期，而且预压结果 可靠，具有良好的经济效益和社会效益。 浅水中V型箱梁0#块索栓支架技术 - 在浅水中, 通过计算分析, 直接设置钢平台, 避免了在墩身或承台中预埋钢构件, 经济方 便。 轻型三角形挂篮在大跨度悬臂施工中的技术经济 性分析 - 总结了降低挂篮制作安装成本的措施， 证明该
midas施工阶段分析
目录Q1、施工阶段荷载为什么要定义为施工阶段荷载类型 (2)Q2、 POSTCS阶段的意义 (2)Q3、施工阶段定义时结构组激活材龄的意义 (2)Q4、施工阶段分析独立模型和累加模型的关系 (2)Q5、施工阶段接续分析的用途及使用注意事项 (2)Q6、边界激活选择变形前变形后的区别 (3)Q7、体内力体外力的特点及其影响 (4)Q8、如何考虑对最大悬臂状态的屈曲分析 (4)Q9、需要查看当前步骤结果时的注意事项 (5)Q10、普通钢筋对收缩徐变的影响 (5)Q11、如何考虑混凝土强度发展 (5)Q12、从施工阶段分析荷载工况的含义 (5)Q13、转换最终阶段内力为POSTCS阶段初始内力的意义 (6)Q14、赋予各构件初始切向位移的意义 (6)Q15、如何得到阶段步骤分析结果图形 (6)Q16、施工阶段联合截面分析的注意事项 (6)Q17、如何考虑在发生变形后的钢梁上浇注混凝土板 (7)Q1、施工阶段荷载为什么要定义为施工阶段荷载类型A1．“施工阶段荷载”类型仅用于施工阶段荷载分析，在POSTCS阶段不能进行分析。
如果将在施工阶段作用的荷载定义为其他荷载类型，则该荷载既在施工阶段作用，也在成桥状态作用。
在施工阶段作用的效应累加在CS合计中，在成桥状态作用的荷载效应以“ST荷载工况名称”的形式体现。
因此为了避免相同的荷载重复作用，对于在施工阶段作用的荷载，其荷载类型最好定义为施工阶段荷载。
注：荷载类型“施工荷载”和“恒荷载”一样，都属于既可以在施工阶段作用也可以在POSTCS阶段独立作用的荷载类型。
Q2、P OSTCS阶段的意义A2．POSTCS是以最终分析阶段模型为基础，考虑其他非施工阶段荷载作用的状态。
通常是成桥状态，但如果在施工阶段分析控制数据中定义了分析截止的施工阶段，则那个施工阶段的模型就是POSTCS阶段的基本模型。
沉降、移动荷载、动力荷载（反应谱、时程）都是只能在POSTCS阶段进行分析的荷载类型。
Midas斜拉桥成桥阶段和施工阶段分析
2点(163,159)
2点(161,157)
图23 生成桥墩上的主梁支座
输入边界条件
本例题中斜拉桥模型的边界条件如下。
索塔、桥墩下端: 固端 (Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)
主梁与支座的连接: 弹性连接 (Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)
图8 斜拉桥建模助手对话框
使用斜拉桥建模助手建立斜拉桥模型时，边跨和中间跨主梁均被建成为简支梁，所以在主梁与索塔相交处，将生成重复的节点。因为本例题桥梁为自锚式斜拉桥，所以主梁应为三跨连续梁形式，重复的节点需使用合并节点功能删除，从而使主梁满足连续条件。
节点号 (开) 正面
模型 / 单元 / 合并节点
图1 斜拉桥分析模型
桥梁基本数据
为了说明斜拉桥分析的步骤，本例题桥梁采用了比较简单的分析模型，可能与实际桥梁设计内容有所不同。
本例题桥梁的基本数据如下。
桥梁形式:
三跨连续斜拉桥(自锚式)
桥梁等级:
1级
桥梁全长:
100.0 m + 220.0 m + 100.0 m = 420.0 m
桥梁宽度:
15.6 m
支座的基本数据如下。
SDx :20,367,407tonf/m, SDy :7,483tonf/m, SDz :7,483tonf/m
自动对齐
模型 / 边界条件 /弹性连接
窗口缩放(图23的①)
选项 >添加/替换;连接类型 >General 类型
SDx (tonf/m)(20367407); SDy(tonf/m)(7483); SDy(tonf/m)(7483)
midas施工阶段分析方案
------本例题使用一个简单的两跨连续梁模型(图1）来重点介绍MIDAS/Civil的施工阶段分析功能、钢束预应力荷载的输入方法以及查看分析结果的方法等。
主要包括分析预应力混凝土结构时定义钢束特性、钢束形状、输入预应力荷载、定义施工阶段等的方法，以及在分析结果中查看徐变和收缩、钢束预应力等引起的结构的应力和内力变化特性的步骤和方法。
图1. 分析模型------桥梁概况及一般截面分析模型为一个两跨连续梁，其钢束的布置如图2所示,分为两个阶段来施工。
桥梁形式：两跨连续的预应力混凝土梁桥梁长度：L = 2＠30 = 60.0 m图2。
立面图和剖面图------预应力混凝土梁的分析步骤预应力混凝土梁的分析步骤如下。
1.定义材料和截面2.建立结构模型3.输入荷载恒荷载钢束特性和形状钢束预应力荷载4.定义施工阶段5.输入移动荷载数据6.运行结构分析7.查看结果------使用的材料及其容许应力❑ 混凝土设计强度：2ck cm /k gf 400=f 初期抗压强度：2ci cm /k gf 270=f弹性模量:Ec=3，000Wc1。
5 √fck+ 70,000 = 3。
07×105kgf/cm 2 容许应力:❑预应力钢束 （KSD 7002 SWPC 7B —Φ15.2mm (0.6˝strand)屈服强度: 2py mm /k gf 160=f →strand /tonf 6.22=P y 抗拉强度： 2pu mm /k gf 190=f →strand /tonf 6.26=P u 截面面积： 2387.1cm A p = 弹性模量： 26p cm /k gf 10×0.2=E 张 拉 力: fpi=0。
7fpu=133kgf/mm 2 锚固装置滑动: mm 6=s Δ 磨擦系数： rad /30.0=μ m /006.0=k------荷载❑ 恒荷载自重在程序中按自重输入❑预应力钢束(φ15。
midascivil-使用建模助手做悬臂法(fcm)桥梁施工阶段分析
m i d a s c i v i l-使用建模助手做悬臂法(F C M)桥梁施工阶段分析-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII北京迈达斯技术有限公司目录概要错误!未定义书签。
桥梁基本数据以及一般截面错误!未定义书签。
悬臂法(FCM)的施工顺序以及施工阶段分析错误!未定义书签。
使用材料以及容许应力错误!未定义书签。
荷载错误!未定义书签。
设定建模环境错误!未定义书签。
定义截面及材料错误!未定义书签。
使用悬臂法建模助手建模错误!未定义书签。
输入模型数据错误!未定义书签。
预应力箱型截面数据的输入错误!未定义书签。
预应力钢束的布置错误!未定义书签。
编辑和添加数据错误!未定义书签。
查看施工阶段错误!未定义书签。
修改施工阶段错误!未定义书签。
时间依存性材料特性的定义和连接错误!未定义书签。
分解变截面群错误!未定义书签。
运行结构分析错误!未定义书签。
查看分析结果错误!未定义书签。
使用图形查看应力和内力错误!未定义书签。
使用表格查看应力错误!未定义书签。
查看预应力的损失错误!未定义书签。
查看钢束坐标错误!未定义书签。
查看钢束伸长量错误!未定义书签。
查看预拱度错误!未定义书签。
查看预拱度管理图错误!未定义书签。
查看荷载组合作用下的内力错误!未定义书签。
概要预应力箱型梁桥(PSC BOX Bridge)的施工工法一般有顶推法(ILM)、悬臂法(FCM)、移动支架法(MSS)等。
悬臂法是由桥墩向跨中方向架设悬臂构件的方法，该工法不用水上作业，也不需要架设大量的临设和脚手架，因此可以灵活使用桥下空间。
另外，因为不直接与桥下河流或道路接触，因此被广泛使用于高桥墩、大跨度桥梁中。
使用悬臂法(FCM)施工的预应力箱型梁桥，因为各施工阶段的结构体系不同，所以只有对各施工阶段做结构分析才能最终确定截面大小。
另外，为了正确分析混凝土材料的时间依存特性和预应力钢束的预应力损失，需要前阶段累积的分析结果。
midasGen钢结构施工阶段分析
④ 混合结构
11.3.3 竖向荷载作用计算时，宜考虑钢柱、型钢混凝土(钢管混凝土)柱与钢筋混凝土核心筒竖 向变形差异引起的结构附加内力，计算竖向变形差异时宜考虑混凝土收缩、徐变、沉降及施工调 整等因素的影响。
• 条文说明：外柱与内筒的竖向变形差异宜根据实际的施工工况进行计算。在施工阶段，宜 考虑施工过程中已对这些差异的逐层进行调整的有利因素，也可考虑采取外伸臂桁架延迟封 闭、楼面梁与外周柱及内筒体采用铰接等措施减小差异变形的影响。在伸臂桁架永久封闭以 后，后期的差异变形会对伸臂桁架或楼面梁产生附加内力，伸臂桁架及楼面梁的设计时应考 虑这些不利影响。
不均匀变形引起的附加应力
需要对结构进行加固处理
W
wL2
wL2
12
12
L
+
6EI
L2
6EI
L2
L
16 /13
有限元软件施工模拟的实现
1.2为什么要考虑施工阶段模拟？
施工模拟 实现方法
3D3S
有专门的施工 模拟模块
SAP2000
有专门的施工 模拟模块
优缺点
主要针对钢结构 后处理不够强大
后处理与中国 规范结合不好
4、施工阶段分析控制
最终施工阶段： 选择用哪个施工阶段的结果与其他荷载工况(如地震、风荷载等)进 行组合。 从施工阶段分析结果的恒荷载中分离出的荷载工况 施工阶段的分析结果，除收缩徐变和预应力松弛外，都保存在CS ：恒荷载下；在此将特定工况结果从CS：恒荷载中分离出来，保 存在CS：活荷载下； 荷载组合时，施工阶段活载采用与使用阶段活载相同的组合系数；
外伸桁架的上下弦构件和柱的连接
20
拼装工程
① 拼装工程 通过拼装过程的模拟分析，分析构件应力和支座反力的变化。
基于顶推法施工的连续钢箱梁桥结构设计分析
第4期（总第199期）2018年8月CHINA MUNICIPAL ENGINEERINGNo.4 (Serial No.199)Aug. 201860基于顶推法施工的连续钢箱梁桥结构设计分析李 述 慧（长沙市规划设计院有限责任公司，湖南 长沙 410007）１ 跨线桥设计概况此桥梁为上跨城市外围高速公路连续钢箱梁桥。
由于高速公路红线保护限界及远期预留拓宽等条件限制，桥梁最小跨径为50 m。
桥梁总体布置一联两跨，跨径布置自西向东2×50 m 等截面连续钢箱桥梁，梁高2.5 m。
桥梁平面线型处于R =2 000 m 圆曲线上，集合平面线型、纵向线型、预拱度、横坡的空间曲面为一体。
钢箱梁分南北两幅，每幅宽度18 m，主桥总宽36 m。
两跨分别上跨长潭西高速公路及规划西辅道。
为不影响高速公路的正常通行，采用分幅顶推法施工。
2×50 m 跨径跨越高速的顶推施工钢箱梁在结构设计和施工控制方面都具有难度。
桥梁钢材材质采用Q345qD，钢箱梁单幅自重为1 255 t,两幅钢箱梁桥合计自重为2 510 t。
下部结构桥台为桩柱式桥台及扶壁式桥台,桥墩为双柱式门式墩,桩基采用机械成孔钻孔灌注桩端承桩。
桩端岩层为中风化含砾泥质粉砂岩，场地下伏基岩具有强度高、变形较小的特点，可作为桥梁工程桥墩、桥台及顶推临时墩的桩端持力层使用。
跨线桥桥型立面示意图见图1，跨线桥桥型横断面示意图见图2。
收稿日期：2017-12-10作者简介：李述慧（1985—），男，工程师，硕士，主要从事桥梁结构设计和研究。
摘要：以2×50 m 跨径连续钢箱梁桥为例，介绍顶推施工工艺。
采用桥梁通用有限元软件MIDAS/Civil 建立全桥板壳单元模型。
通过采用单元生死功能对模型一系列边界单元进行关闭和激活模拟钢箱梁桥的顶推过程，对连续钢箱梁桥结构进行施工阶段及成桥阶段结构受力分析。
关键词：顶推法；连续钢箱梁桥；有限元；单元生死；结构设计中图分类号：Ｕ４４８．２１３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００４－４６５５（２０１８）０４－００６０－０４ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４－４６５５．２０１８．０４．０１９长邵娄望江路10 0004 996 4 996西辅道长潭西高速5.2 m6.3 m图１ 跨线桥桥型立面示意图（ｃｍ）3 6001 8001 800250250南北170170170170220270270270270220220220图２ 跨线桥桥型横断面示意图（ｃｍ）２ 钢箱梁顶推施工风险辨识与防范在上跨高速公路桥梁的施工过程中，需要解决重点施工问题是既有高速公路运营和工程施工过程中的相互影响。
实例1 迈达斯 MIDAS
3
高级应用例题
选择单元或节点时，表明节点或单元以后用粗体字表示节点或单元号。
单选 (节点 : 7, 11) 使用单选功能选择7、11号节点。
有(拖放)字样时，表示在工作目录树中用鼠标拖动对象并放置到模型窗口上。 树形菜单 > 工作表单 单选 (单元 : 2 ) 工作 > 特性值 > 1: Steel (拖放)
拖放
6
前言
前面没有说明的对话框中其他的命令用按钮表示。 压屈荷载组合 > 荷载工况 > 工况 1 ; 分项系数 (1)
↵
在屈曲分析控制对话框的屈曲荷载组合中选择工况 1，在分项系
数中输入1之后点击
按钮。
7
窗口选择 (单元 : 图14的 ○1 部分) 使用窗口选择功能选择图14的○1 部分。
用‘ ’符号表示输入完以后点击命令按钮
、
。
工具 / 单为系统
长度 > m ; 内力 > tonf
选择长度单位为‘m’，内力单位为‘tonf’以后，点击命令按钮
。
在同一行显示相同级别的选项时，用符号 ‘ ; ’ 隔开各选项。 工具 / 单为系统 长度 > m ; 内力 > tonf ↵ 选择长度单位为‘m’，内力单位为‘tonf’。
有‘ C ’标志时，表示按鼠标右键使用鼠标关联菜单。
C 排序窗口 在关联菜单中选择排序窗口。
按钮
表示将选择的项目移动到指定的位置。
荷载工况和荷载组合列表
LCB1, LCB2