一、连续刚构桥设计要点

连续刚构桥具有一下特点:?

1）其墩梁固结的特点省去了大挎连续梁的支座，无需进行巨型支座的设计、制造、养护和更换，节省昂贵的支座费用。?

2）因墩梁固结．桥墩的厚度大大减小，约为梁在支点处高度的0.2～0.4倍，比T形刚构的墩厚小得多，减少桥墩与基础工程的材料用量。?

3）抗震性能好，水平地层力可均摊给各个墩来承受，不需像连续梁设置制动墩承受，或采用价格较昂贵的专用抗震支座。?

4）墩梁固结便于采用悬臂施工方法，省去了连续梁施工在体系转换时采用的临时固结措施。?

桥型劣势： 大跨径连续刚构桥的主要缺点是自重大。连续刚构桥为多次超静定结构，受收缩徐变、温度变化、基础不均匀沉降等影响较大、表现形式复杂。  

连续刚构桥 尺寸拟定：

1）边、主跨跨径比?

边、主跨跨径比在0.54～?0.56之间 ,?或再稍大一些时,?有可能在边跨悬臂端以导梁支承于边墩上,?合拢边跨,?而取消落地支架。今后连续刚构边、主跨跨径比,?更可能趋向于这个范围。 

2）箱梁的截面形式?

主梁底部线性先多采用1.5～1.8，从而缓和底板应力紧张的情况。跨径在大于80m时，从经济方面看，应多采用箱型截面且考虑变截面形式。在箱型截面中， 较多采用抗弯和抗扭的单箱单室。箱型截面悬臂长度一般不大于5m，当超过3m时，应设置横向预应力筋。  

3）梁高?

连续刚构桥箱梁根部的高跨比为1/15.7～?1/20.6,?其中大部分为1/18?左右,?近年来已有一些桥达到甚至低于1/20 。 主跨中部箱梁的高跨比为1/46.2～?1/85.1,?其中大部分为1/54～?1/60 ,?并有下降的.趋势。中国最小为南澳跨海大桥的1/73.7。梁高跨比的下降,?是上部构造趋于轻型化的表现。在设计过程中,?体会到 梁底按一般常用的2?次抛物线时,?往往在L?/4～?L/8?截面底板混凝土应力紧张,因而现在已有先例采用幂次为1.5～?1.8?的抛物线 ,?已开始推广采用。 

4）板厚?

对于顶板的厚度，部分已有40cm减小到30cm ，但进一步减小的可能性不大。对于底板，底板的最小厚度多数为30cm，梁根部最大处则可达100cm以上，但随着设计经验的丰富，以及采用高强混凝土，有减薄的趋势 。 对于腹板，腹板的最小厚度一般为40cm?,?个别的更小为35?cm?,?有的采用50?cm?或更大些,?最大厚度为55～?80?cm?,?其中虎门大桥辅航道桥采用40～?60?cm?,?比门道大桥65～?75?cm?要小不少 。 随着技术的发展，箱梁尺寸减小，上部结构轻型化，这是连续刚构桥发展的有一个趋势。但随着腹板的减薄，应特别重视对其预应力的控制，以免出现腹板斜裂缝。

二、悬臂法连续刚构桥MIDAS建模

悬臂法施工阶段分析应该正确反应上面的施工顺序。施工阶段分析中各施工阶段的定义，在MIDAS/CIVIL里是通过激活和钝化结构群、边界群以及荷载群来实现的。下面将MIDAS/CIVIL中悬臂法桥梁施工阶段分析的步骤整理如下。

?1. 定义材料和截面

?2. 建立结构模型

?3. 定义并构建结构群

?4. 定义并构建边界群

?5. 定义荷载群

?6. 输入荷载

?7. 布置预应力钢束

?8. 张拉预应力钢束

?9. 定义时间依存性材料特性值并连接

?10. 运行

?11. 确认分析结果

设定操作环境：

1、文件 / 新项目

2、文件 / 保存( 某连续刚构桥 )

3、在新项目选择工具>单位系

4、长度 选择‘m’, 力( 质量) 选择‘kn’

5、点击确定

定义构件材料：

1、特性 / 材料特性/材料

2、类型 / 混凝土；

规范>JTG04(RC)；

数据库>C55 回车

3、类型 / 钢材；

规范>JTG04(S)；

数据库>Strand1860

阻尼比 0.02

定义时间依存材料：

收缩、徐变是混凝土的固有特性，并随时间的变化而变化。在用Midas/Civil开展桥梁施工分析或水化热分析时，需要在模型数据中定义混凝土收缩、徐变随材龄变化的时间依存特性。

?1.定义时间依存性特性函数（包括收缩徐变函数，强度发展函数，一般国内的规范里面不考虑强度发展函数）

? 2.将定义的时间依存特性函数与相应的材料连接起来

定义构件截面：

针对本例连续刚构桥上部结构可在AutoCAD画好截面，采用MIDAS中的截面特性计算器计算出截面的特性值，保存为SEC文件的形式后，再导入MIDAS中这种数值形式来定义截面，由主梁一般构造图和梁段几何参数表可在AutoCAD画出各梁段截面。

建立结构模型：

参照下图建立预应力箱型梁模型。将每个桥梁段看作一个梁单元，以零号块和桥墩的交点、桥墩和桥墩的中心距离为基准分割单元。

为操作简便，可参照上图将各节点坐标列在Excel表中，然后直接粘到Midas节点表格里即可。

在Midas中选择建立单元功能，可通过节点连接将上部结构各节点以及下部结构各节点连接起来。

本例连续刚构桥变截面和等截面的处理

使用选择属性单元功能和工作树形菜单功能修改变截面区段和零号块梁单元截面。所以将梁段1～15和零号块端部单元的截面修改为变截面。由跨中向支座变化的截面按各梁段变化依次修改为变截面，由支座向跨中变化的截面按各梁段变化依次修改为变截面，零号块截面修改为支座截面。

对于变截面区段梁，可利用之前计算好的截面特性（保存的Sec文件）导入数据，区分i、j端，将两个截面赋在各变截面梁段两端，然后利用Midas的拖放功能赋给相应单元即可。

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所有截面都赋予相应单元后，消隐后即可得到下图。

修改单元的理论厚度：

定义结构组、边界组和荷载组：

Midas/Civil模型中对象包括单元、荷载、边界条件、预应力钢束等。为了方便定义施工阶段、输入计算结果、快速编辑对象，可将上述对象定义为结构组、荷载组、边界条件组、预应力组，并对组进行编辑。

建立结构组：

将一些节点和单元组成一个结构组（Structure Group），以便于建模、修改和输出。

对复杂的模型，当分析和设计中需要反复使用某些单元和节点时，可以将其定义为一个结构组，该功能可以用于定义桥梁各施工阶段的结构。

建立结构组

组>结构租 >新建…

定义结构组>名称( 桥墩)

定义结构组>名称( 0、1号块)

定义结构组>名称(2号块)

使用选择属性单元功能和工作树形菜单功能将生成的结构组分配给梁单元。将定义的结构群钝化后再定义新的结构群，可以通过激活和钝化随时查看定义的结构群。

注：为了利用 桥梁内力图 功能查看分析结果而将所有主梁单元定义为一个结构组。

建立模型之后，按桥梁段查看结构组。

对复杂模型，当分析和设计中需要反复使用某些边界条件时，可以将其定义为一个边界组，该功能可以用于定义桥梁各施工阶段的边界。

组>边界组>新建… 

定义边界组>名称( 桥墩约束、墩梁固结)

定义结构组>名称( 边跨临时约束) 

定义结构组>名称(成桥约束) 

定义结构组>名称(桥墩约束) 

…….

使用选择属性单元功能和工作树形菜单功能将生成的边界组分配给相应节点。

Midas/civil 将结构中的所有外部边界条件和内部约束关系统称为“边界条件”，边界条件既可以从主菜单中输入，也可以从树形菜单中输入。这些边界条件大概可以分为两类：

1.节点边界条件：主要用于约束分析模型中选定节点的自由度。

?（1）一般支承（Constraint）

?（2）弹性支承单元（Spring Support）

?（3）弹性连接单元（Elastic Link

2单元边界条件：用于处理单元与单元间的内部约束关系。

?（1）一般支承（Constraint）

?（2）弹性支承单元（Spring Support）

?（3）弹性连接单元（Elastic Link）

建立边界条件：

一般支承  用于约束选定节点的部分或全部自由度。定义或修改约束的界面。根据实际情况施加相应约束。

建立荷载组：

施工阶段荷载有结构自重、钢束的预应力荷载、挂篮(form traveller)自重、混凝土湿重(wet concrete)等四种。当激活结构物的自重时，程序将自动考虑已激活的结构组的自重 。除了自重以外的其它三种荷载在各个施工阶段要分别输入。各施工阶段的静力荷载如下。

?具有初期材龄的处于激活状态单元的自重(Self)

?作用于具有初期材龄的处于激活状态单元上的预应力荷载(PS)

?作用于处于激活状态单元端部上的挂篮荷载(FT)

?在支模和绑扎钢筋结束后，拆模前处于浇筑状态的混凝土湿重(WC) 将以上各荷载工况定义为施工阶段荷载类型。

定义各荷载工况所属的荷载组。

非预应力钢筋输入

非预应力钢筋可以使用截面钢筋来输入，具体输入方法如下：

其他截面的截面钢筋信息可以参照“跨中”截面的截面钢筋数据输入，或者直接由“跨中”截面钢筋复制生成，具体输入方法如下——

静力荷载：

输入施工阶段分析中的自重荷载、节点荷载、梁单元荷载、温度荷载等。

荷载是表示作用于结构上的主动力，如结构自重、节点荷载、梁单元荷载、支座位移、预应力、温度效应等。

Midas/Civil将作用于结构上的所有荷载分别定义为一个专门的类型，如恒荷载（D）、铺装和设备荷载（DW）、活荷载（L、LL）、预应力（PS）等，并用大写字母予以区别。一个荷载类型只能定义一个静力荷载工况。

将荷载按不同的性质分别计算的组数称为荷载工况。荷载工况可以包含有多个荷载类型的任意组合，如在一荷载工况中可以同时有节点荷载、均布荷载等。一个荷载工况智能定义为一种荷载类型，如某荷载工况被定义为恒荷载后，不能再定义为活荷载；不同的荷载工况可以属于同一种荷载类型。

静力荷载工况：

输入荷载：

预应力荷载：

结构在预应力荷载作用下的变形和内力称之为预应力效应。计算预应力效应应采用等效荷载法，即把预应力钢束和混凝土视为相互独立的脱离体，把预应力对混凝土的作用以等效荷载的形式代替。但实际上扣除预应力损失后，钢束的有效预应力沿预应力管道的分布是变化的，因此所谓的等效荷载法也是变化的。

预应力效应计算的基本思路是：首先将难以用函数式表达的空间预应力束曲线转化为若干连续的空间折线段，这样可以方便求得预应力束与结构某截面的交点，进而将扣除预应力损失后的有效预应力等效为单元若干等分点上的集中荷载。

输入预应力荷载分为：输入钢束特性值、编辑钢束形状、输入钢束预应力荷载3步。

温度梯度是指沿梁高或板厚方向呈线性分布的温度差，因此仅适用于具有弯曲刚度的梁单元和板单元。对梁单元，需要输入沿单元局部坐标系y轴和z轴方向截面边缘间的距离和温度差；对于板单元，温度梯度可用板上、下面的温度差和板厚表示。

输入移动荷载数据：

在桥梁设计时，需要沿着车辆荷载的移动路径，对车辆移动的全部过程进行结构分析，求出各位置的最大最小内力值，作为结构设计和结构验算的依据。Midas civil 程序进行桥梁结构分析时，首先需要定义移动荷载。

定义施工阶段：

影响桥梁或成桥状态的主要因素是其施工过程中结构体系转换、架设方法的变更、施工临时荷载的作用。 

对于桥梁而言，中间及最终状态的应力和变形，与施工顺序和施工过程细节直接相关。施工过程中，需要临时支承、平衡重、瞬时位移及索拉力，来防止分段结构构件中局部应力过大，保证成桥的设计线形，且为成桥前桥梁的局部结构比成桥结构轻柔易弯，易受施工荷载的影响。

因此，为了准确模拟桥梁的实际施工状况，需要定义施工阶段分析数据，以进行桥梁分析。在Midas/Civil中，结构体系的变更、边界条件的改变、施工荷载的增减是通过激活和钝化结构组、边界组、荷载组来实现的。

查看分析结果：

Midas Civil 出于对程序的效率和用户的便利将程序的环境体系区分为前处理模式（Preprocessing Mode）和后处理模式（Post-processing Mode）。建模过程中的所有输入工作只有在前处理模式才有可能，而荷载组合、反力、位移、构件内力、应力等分析结果的查看和整理工作则可在后处理模式中进行。

上述方法只能逐一查看每种组合的反力值。在桥梁设计中，需要根据最大反力值选定支座，此时采用表格工具并结合Excel辅助计算功能，可以在众多荷载组合中找到制作节点的最大反力值

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