施工阶段分析控制.docx

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施工阶段分析控制

施工阶段分析控制

功能

输入施工阶段分析的各种控制数据。

MIDAS/Civil中施工阶段分析可以考虑的事项如下:

时间依存材料特性

材龄不同的混凝土构件的徐变。

材龄不同的混凝土构件的收缩应变。

混凝土抗压强度随时间的变化。

钢束预应力的各种损失。

施工阶段的定义

结构模型的变化（结构组的激活和钝化）。

荷载条件的变化（荷载组的激活和钝化）。

边界条件的变化（边界组的激活和钝化）。

命令

从主菜单中选择分析>施工阶段分析控制...。

输入

施工阶段分析控制对话框

最终施工阶段

决定哪个施工阶段为最终施工阶段。

只有在最终施工阶段，才能与其他荷载工况（如地震、移动荷载等）进行组合。

最后施工阶段

定义的施工阶段中，排在最后的施工阶段。

其它施工阶段

在已经定义的施工阶段中选择施工阶段。

设置施工阶段接续分析

设置施工阶段分析的接续阶段。

对已分析完的施工阶段分析模型，修改第N个阶段的荷载条件后，可以从第N阶段开始接续运行施工阶段分析，节约了重复进行施工阶段分析的时间。

：

在列表重选择重新开始的阶段。

在这里勾选的阶段，将作为接续开始点保存结果。

如果勾选所有施工阶段，将会影响总体分析时间，故建议仅选择关键的几个阶段作为接续点。

接续分析使用方法：

1）在“施工阶段分析对话框“勾选”重新开始施工阶段分析”，点击“选择重新开始的阶段...”选择所需的施工阶段（可多选。

但考虑数据量，建议合理选择）；

2）运行分析；

3）查看结果后，回到前处理状态，对接续分析之后的施工阶段进行荷载组、边界组以及结构组的调整；

4）调整后点击主菜单“分析/运行施工阶段接续分析”。

可根据需要选择是否执行PostCS的分析，比如移动荷载、风荷载、温度荷载的分析。

注意事项：

在对接续分析之后的施工阶段进行荷载、边界以及结构的调整时，在施工阶段定义对话框中只能添加或删除最初模型已经定义好的结构组、边界组以及荷载组，而且不能定义新的边界和结构，只能定义新的荷载。

固在最初模型中，预先要定义好可能要修改的边界组以及结构组、荷载组以及相应的荷载、边界、单元。

分析选项

考虑非线性分析：

考虑几何非线性进行施工阶段分析。

独立模型：

将各个施工阶段形成独立模型来进行分析。

独立模型的几何非线性分析和考虑时间依存特性的分析不能同时进行。

此时，除了非线性分析控制选项之外的其它选项不能设定。

（常用于悬索桥的非线性分析）

累加模型：

累加各个施工阶段的结果来进行非线性分析。

进行累加模型的几何非线性分析时，可以考虑时间依存特性的效果和索初拉力类型（体外力、体内力），还可以考虑施工阶段新激活构件的初始切向位移（包括未闭合配合力）。

（常用于斜拉桥的施工阶段分析）

包含平衡单元节点内力：

考虑平衡力进行非线性分析。

注：

累加模型几何非线性分析注意事项：

累加模型的几何非线性分析必须是以实际总位移（请参考结果>位移>位移中的说明）为基准进行的，所以必须要勾选“赋予施工阶段中新激活构件初始切向位移”选项。

就算用户不选择此项，程序内部自动选择。

进行斜拉桥的几何非线性分析时，在激活拉索的阶段，不能同时激活其它单元、除索张力以外其它荷载、其它边界条件。

施工阶段中激活一般支承（或连接、弹簧等）边界条件时，应在相应构件激活之前一个施工阶段激活。

构件和边界条件同时激活时，边界条件将考虑前一个施工阶段引起的变形，结果会有很大的误差。

先激活构件后激活边界条件时，在激活边界条件时应选择“变形前”选项。

注：

几何非线性分析时，仅输出单元I/J两端的结果。

只考虑P-Delta效应：

只考虑P-Delta效应进行施工阶段分析。

不能与几何非线性分析同时进行。

考虑时间依存效果（累加模型）：

考虑材料的徐变和收缩、抗压强度的变化。

当选择了"考虑时间依存效果"时

徐变和收缩

考虑徐变和收缩中的任何一项时，选择此项。

类型

选择是要只考虑徐变（或收缩），还是同时考虑徐变和收缩。

当选择"徐变"时

徐变分析时的收敛控制

迭代次数：

最大反复计算次数。

达到最大迭代次数时，程序停止运算。

收敛误差：

满足收敛误差时，程序停止运算。

使用用户定义的徐变系数

使用用户在施工阶段徐变系数中定义的徐变系数。

徐变分析加载时间步骤数

该加载步骤与施工阶段的步骤数无关，仅是将徐变系数曲线划分为一些步骤。

注

该步骤数仅用于内部徐变计算上，程序不提供各步骤分析结果的输出。

自动分割时间

当某施工阶段的持续时间过长时，程序自动将其划分为一些施工步骤。

钢束预应力损失（徐变和收缩）

决定是否考虑徐变、收缩引起的钢束预应力损失，摩擦损失、锚固端和钢筋内缩损失、预应力钢筋松弛损失是在"钢束特性值"内决定。

考虑钢筋的约束效果

是否考虑钢筋对徐变和收缩的约束。

钢筋的数据在"PSC截面钢筋"输入。

抗压强度的变化

通过抗压强度的变化曲线，可以得到弹性模量的变化。

抗压强度的变化可以在"时间依存材料（抗压强度）"中定义。

钢束预应力损失（弹性收缩）

决定是否考虑因混凝土弹性收缩引起的钢束预应力损失。

当选择了"考虑非线性分析"时

当选择了在施工阶段分析中考虑非线性分析时，应输入下列数据。

各加载阶段最大迭代次数：

最大反复计算次数。

达到最大迭代次数时，程序停止运算。

收敛条件：

选择收敛的控制条件。

能量控制：

输入能量（力*位移）标准的收敛控制误差。

位移控制：

输入位移标准的收敛控制误差。

荷载控制：

输入荷载标准的收敛控制误差。

注

为了能反映各自由度方向的收敛，一般使用下面的收敛控制方法。

以位移控制为例，当某分析阶段的位移为{D1}，所有阶段的累积位移为{D2}时，计算

，当该值小于或等于收敛控制误差时，表示在该阶段收敛。

索初拉力控制

体内力：

将索的初拉力视为内力。

在拉索阶段，索两端连接的构件发生变形，拉索长度相应发生变化，拉索内力也会发生变化。

（类似于先张法预应力）

体外力：

将索的初拉力视为外力。

索的外力被视为作用在与索两端连接的构件上。

因此在拉索阶段，索的初拉力大小与初拉力值相同。

（类似于后张法预应力）

注

初拉力荷载（荷载>预应力荷载>初拉力荷载）是通过桁架单元的变形来考虑的荷载形式。

相当于将原来的桁架单元缩短长度后，连接两端构件同样的道理。

因长度变短，两端的构件将受到拉力。

缩短长度与输入的初拉力以及桁架单元的刚度有关（L=（P*L）/（E*A））。

选体内力类型，程序中将桁架单元缩短一定长度后（初拉力对应缩短）添加到模型中，根据拉索两端构件的刚度，结构发生变形。

桁架单元的长度也会随之发生变化，变短则拉索内力变小，变长则拉索内力变大。

选体外力类型，程序中将初拉力荷载做为外荷载加载在索的两端。

使最终拉索内力达到某值的加载方法。

即，激活初拉力的阶段的拉索内力等于输入的拉索初拉力值。

当有其他荷载与初拉力同时激活时，也会使拉索内力达到输入的初拉力值。

故建议激活初拉力时，不建议同时激活其他构件或其他荷载。

添加：

将初拉力添加到索上。

将新张拉的初拉力，添加给再次张拉之前的拉索内力。

替换：

以新加到索上的初拉力替换原来的初拉力。

对与斜拉桥有多次张拉的情况时，一般取用此方法。

不需要考虑第一次拉索后的内力发生多少的变化，直接替换最终索力即可。

杆系输出

计算杆系当前内力

选择是否输出施工阶段中单元的同时发生内力，即决定在计算构件的最大、最小内力（强轴力矩）时，是否计算相应的其它内力成分（剪力和轴力）。

计算输出联合截面各部分结果

选择是否计算输出联合截面各组成位置的应力和内力。

不选时，则只计算输出整个联合截面的应力和内力。

从施工阶段恒荷载中分离出荷载工况（施工荷载）

一般在施工阶段分析中，恒荷载是所有荷载中最主要的部分。

除了徐变、收缩和预应力松弛，所有的荷载工况结果都累加到CS：

恒荷载中。

在此，可以选择特定的荷载工况从恒荷载中分离出来，相应的结果保存在CS：

施工荷载中。

荷载工况

选择从恒荷载中分离出来的荷载工况。

分离出的“CS:

施工荷载”的荷载类型

定义从“CS：

恒载中”分离出来的“CS:

施工荷载”的荷载类型。

本功能适用于利用荷载组合的自动生成功能。

不使用自动生成功能时，此选择不起作用。

注1

施工阶段分析后，将自动生成以下荷载工况。

荷载工况

结果

说明

1.CS:

恒荷载

-

除了预应力、收缩、徐变以外的所有荷载引起的结果

2.CS:

施工荷载

-

从“CS：

恒载中”分离出来的荷载引起的结果

3.CS:

钢束一次

反力

-

位移

预应力荷载引起的位移

内力

预应力荷载引起的内力

4.CS:

钢束二次

反力

预应力荷载引起的超静定结构的次反力

内力

预应力荷载引起的超静定结构的次内力

5.CS:

徐变一次

反力

-

位移

诱发徐变应变所需的假想荷载引起的位移

内力

诱发徐变应变所需的假想荷载引起的内力

6.CS:

徐变二次

反力

徐变引起的超静定结构的次反力

内力

徐变引起的超静定结构的次内力

7.CS:

收缩一次

反力

-

位移

诱发收缩应变所需的假想荷载引起的位移

内力

诱发收缩应变所需的假想荷载引起的内力

8.CS:

收缩二次

反力

收缩引起的超静定结构的次反力

内力

收缩引起的超静定结构的次内力

9.CS:

合计

反力

1+2+4+6+8

位移

1+2+3+5+7

内力

1+2+3+4+6+8

注2

钢束一次（CS）与钢束二次（CS）

钢束一次为张拉力引起的内力，二次为张拉力与结构的超静定条件产生的内力。

查看结果时前者和后者可看作为内力和外力，设计时考虑中和轴的移动重新计算一次内力作为内力，外力直接取2次内力即可。

初始内力控制

转换最终施工阶段构件内力为PostCS阶段构件的几何刚度的初始荷载：

在施工阶段分析中，将最后施工阶段最后一步骤的构件内力转化为初始内力，形成成桥阶段结构的初始几何刚度。

转化的初始内力可在荷载>初始荷载>小位移>初始单元内力（CS）中查看。

对悬索桥、斜拉桥进行正装施工阶段分析后，可将最后一阶段的索单元内力作为几何刚度，进行成桥荷载的分析。

当初始单元内力与初始单元内力（CS）时，前者（初始单元内力）起作用。

只有当勾选了“在施工阶段中适用初始内力”一项时，无论任何情况都会有限取用后者-初始单元内力（CS）。

桁架单元

针对桁架单元或索（当选择累加模型非线性分析时）单元考虑初始单元呢里。

梁单元

针对梁单元考虑初始单元内力。

在PostCS阶段将索单元转换为等效桁架单元：

包含索单元的斜拉、悬索桥施工结束后，在成桥阶段还需考虑其它的静力荷载、移动荷载、支座沉降、反应谱荷载等。

需要说明的是，其中移动荷载、支座沉降、反应谱等荷载是必须要满足线性叠加原理的。

所以对于移动荷载进行分析时，不能考虑随内力的变化几何刚度发生变化的索单元。

因此程序对于此类荷载将自动把索单元转换为桁架单元来计算。

但其它的静力荷载可以根据分析类型考虑索单元的特性来计算（如非线性分析时采用悬索单元、线性分析时采用等效桁架单元）。

采用不同刚度计算的结果是不能进行荷载组合的。

为了查看荷载组合的结果，对于其它静力荷载也需要将索单元转换为桁架单元来计算。

所有成桥荷载都采用相同刚度的桁架单元计算后，荷载组合结果是正确的。

为了尽可能的考虑索单元的非线性特性，也可利用最终施工阶段的索单元内力作为计算成桥荷载的刚度。

勾选此项时：

利用最终施工阶段的索的内力计算索单元的等效刚度，同时会反映到成桥荷载的计算中。

对成桥荷载进行分析时，不进行刚度修正。

不勾选此项时：

根据荷载的类型选用不同的单元类型来计算。

对于线性静力荷载，考虑非线性时采用悬索单元、线性分析时采用等效桁架单元来计算。

对于移动荷载、支座沉降荷载、反应谱荷载，将采用普通桁架单元来计算。

在施工阶段中适用初始内力：

将初始单元内力表格中的初始内力适用于施工阶段分析中。

相应单元被激活时，被赋予初始单元内力。

可用于从任意阶段开始进行施工阶段分析的情况。

将开始之前阶段的内力作为初始单元内力，继续进行后阶段的分析。

当同时勾选了“转换最终施工阶段构件内力为PostCS阶段构件的几何刚度的初始荷载”和“在施工阶段中适用初始内力”选项时，施工阶段中将反映初始单元内力表格中的值，成桥阶段分析中将反映初始单元内力（CS）表格中的值。

赋予各施工阶段中新激活构件初始切向位移

考虑各个施工阶段发生的切向角位移，赋予给下一施工阶段，计算发生的实际总位移。

例如钢结构和预制混凝土结构的拼装时，需要考虑此切向位移。

不然，将无法无缝拼接。

全部

计算所有单元的实际总位移。

组

计算指定组的实际总位移。

注

实际总位移的结果可以在结果>变形>变形形状>阶段/步骤实际总位移查看。

可以在结果>一般预拱度>一般预拱度图形中查看预拱度。

未闭合配合力控制：

未闭合配合力内力计算。

斜拉桥的正装分析过程中，激活某根拉索阶段，索两端节点已经产生了前一个阶段荷载引起的位移。

为了安装拉索单元，需要把前一阶段变形的索两端节点拉回原来位置，此时需要的张拉力称为未闭合配合力。

利用前一阶段的索两端节点投影到拉索x轴的张拉前后长度差来计算。

利用未知荷载系数法得到的成桥初始内力，并考虑未闭合配合力，只进行正装分析也能使最终阶段结果与初始成桥分析结果相同。

（以前需要倒拆后，再正装才能得到想要的结果）

一般三跨斜拉桥的中跨跨中合拢阶段，合拢之前合拢段两端节点已产生位移，直接在此状态闭合合拢段，则整体结构的位移以及角位移将不连续，闭合后的结果与初始成桥分析的目标结果也有差异。

如果我们先计算出能够使合拢段与两端结构变形连续的强制位移，并将强制位移对应的内力赋予给合拢段，然后再进行合拢闭合。

就能够得到与初始成桥分析相同的结果。

强制位移对应的内力也可称为合拢段的未闭合配合力。

对于斜拉桥进行分析时，斜拉索和合拢段都均需要考虑未闭合配合力。

这样才能使正装的最终施工各阶段的结果与初始成桥分析结果完全闭合。

但在实际施工过程中，斜拉索的拉力很容易控制，合拢段的内力不太容易施加。

仅考虑斜拉索的未闭合配合力后的结果，如果能够满足设计要求，也可认为设计成功。

为了计算未闭合配合力，首先把要考虑未闭合配合力的斜拉索和梁单元定义为一个结构组。

并在施工阶段分析控制对话框里，选择相应组选项。

当采用索单元进行斜拉桥分析时（考虑累加模型的非线性分析），因建立索单元时要直接输入拉索的无应力状态的索长，故无需再考虑未闭合配合力。

未闭合配合力计算时采用的节点位移、内力等可在结果>分析结果表格>施工阶段>未闭合配合力>桁架单元或梁单元里查看。

考虑后张法端部锚固区应力传递长度内局部应力变化

在后张法预应力模型中选择无应力场长度区域的应力计算方法。

钢束布置形状里输入无应力场参数的情况下才能使用。

线性内插：

无应力场长度范围内应力线性内插。

常量:

应力*：

按一定的比例来考虑无应力场范围的应力。

例如取产生总应力的50％作为无应力场长度范围的应力值时，参数输入0.5即可。

截面特性值变化

指定是否考虑钢束对截面特性的影响。

常量：

不考虑钢束对截面特性的影响。

钢束引起的变化：

考虑钢束对截面特性的影响。

后张法预应力孔道注浆之前，将不考虑预应力孔道以纯截面计算截面特性。

孔道注浆以后，将考虑包含预应力钢筋的换算截面。

保存当前阶段的结果（梁/桁架）

可以保存输出当前阶段的结果。

要删除所有输入的数据，单击

。

点击此键时，程序将不做施工阶段分析。