《2018新混规》工程应用案例详解北京迈达斯技术有限公司朱锋2018年11月沈阳35+55+35m预应力混凝土弯箱梁案例详解85+150+85m预应力连续刚构案例详解工程概况工程概况：本桥为35m+55m+35m变截面预应力混凝土连续梁桥。
主梁采用C50混凝土，单箱单室截面，桥宽10m，中跨跨中梁高2.0m，支点位置梁高3.2m，平面弯曲半径120m，采用公称直径为15.2mm张拉1860MPa钢绞线，纵向受力主筋为HRB400，设计荷载公路-I级。
标准断面示意图边跨端支点中跨等截面中支点断面钢束布置示意图左边跨一半中跨腹板束布置立面图左边跨一半中跨顶底板束布置立面图前处理建模要点与技巧1. 从CAD导入线型快速生成模型快速建模技巧：对于弯桥、梁格模型，可在CAD中绘制中心线，导入Civil实现快速建模。
思考与扩展2. 横隔梁位置截面建模要点端横梁模拟中横梁模拟说明：在端横梁和中横梁处，建议不要用实心截面进行模拟，用旁边的空心截面进行模拟，实心部分用等效荷载的方式代替；若用实心截面代替，则此处截面中性轴有较大的突变。
规范原文规范条文说明3. 定义材料与截面4. 定义收缩徐变注意：☐收缩徐变定义选择最新的18混凝土规范，不要输错混凝土的强度数值；☐对于掺加粉煤灰的混凝土的徐变系数，程序根据规范要求自动修正；5. 边界模拟要点注意要点：◆对于弯桥的节点支撑模拟，需要修改节点局部坐标，输出反力时候可以按节点坐标系方向输出；◆弹性连接是单元坐标系，Dx一般是竖向，不要定义成Dz方向；◆节点弹性支承是整体坐标系，满堂支架定义是Dz(-)，需要特别注意；◆刚度数值的定义？工况定义要点：◆普通梁桥荷载工况主要考虑：结构自重、二期铺装、护栏荷载、横梁自重、预应力、移动荷载、支座沉降、整体升降温，梯度升降温等荷载工况；◆混凝土容重为25KN/m3，一般预应力钢筋混凝土或者普通钢筋混凝土需要将其改成26KN/m3，可以在自重工况考虑-1.04的系数，或者在材料定义中手动修改；◆在定义整体升降温和梁截面温度时，为了防止出现一些误解，建议初始温度选择0℃；◆注意荷载工况类型，为了方便后面设计验算，对于施工过程中激活的，建议定义成施工阶段荷载类型；注意要点：◆定义钢束特征值时，特别注意导管直径定义，有很多工程师，把导管直径定义错误，比如9cm，经常定义成0.9m，导致计算中出现奇异，容易产生误导，检查边界条件，而不会注意到钢束特征值的问题；◆定义钢束坐标时候，灵活的用Excel，定义好坐标后直接导入，更加方便，或者用mct命令流；注意要点：◆新《通用规范》车道-I级的集中荷载Pk值，当小于5m 时，由原规范180KN提高至270KN；◆新《通用规范》的多车道折减系数，单车道由原规范的1.0提升至1.2；◆需要注意是，车道荷载计算时候当考虑剪力效应时候，集中荷载Pk值需要乘以放大系数1.2；思考题某高速公路一10m 长简支箱梁桥，按新《通规》布置单车道移动荷载，请问不考虑冲击系数，在单车道移动荷载作用下，结构端部最大反力是多少？R=1.2(51.2P )1.2(10.55+1.2280)=466.2KNk k q ⨯⨯⨯⨯⨯⨯+=2017年一级注册结构工程师真题—下午卷第35题8. 移动荷载工况定义通过基频，计算冲击系数8. 移动荷载工况定义-冲击系数注意要点：◼一般的梁桥，第一阶振型往往是竖向，这时直接取竖向的一阶频率计算移动荷载冲击系数即可；但当定义支座横向刚度时候，第一阶振型可能为水平向，此时若取此频率值计算冲击系数就不合适了，因此为了避免求出水平向的振型，可将自重只转化为Z向质量；◼对于是否将“二期铺装”转换为质量加载在结构上，对于公路桥梁，按《公路桥梁设计规范答疑汇编》（中交公路规划设计院）P60的解释，不建议将二期铺装转换为质量加载结构上，质量较小，冲击系数较大，考虑偏安全设计；9. 支座沉降工况定义支座沉降有矢量性，数值为负值思考：对于4*30m，支点梁高5m，跨中1.6m，变截面现浇箱梁，会有什么问题？分析与结合规范验算要点1. 结构分析与规范验算流程⚫模型及结果导入⚫项目设计⚫结果查看⚫参数调整⚫数据更新⚫结果输出OKNG2. 荷载组合定义《公路桥涵设计通用规范JTG D60-2015》4.1.5规定3. 设计参数定义指定环境类别、设计安全等级等各项参数：考虑规范4.5.2耐久性要求支持按规范5.2.9，人为控制弯起钢筋对有效高度计算的影响按规范7.2.3调整施工阶段混凝土强度增加4.1.8抗倾覆验算4. 结构验算抗弯承载能力包络图正截面拉应力包络图主拉应力包络图主压应力包络图5. 调束小技巧调束基本流程：◼首先查看抗弯承载能力，尤其C截面，如果抗力不足，加大预应力的束数；抗剪主要通过箍筋与截面来控制；◼重点查看正截面的应力，如果A位置顶缘拉应力超标，可以考虑钢束位置上移，或者增加顶层腹板束数；如果是A位置的底缘拉应力超标，主要是腹板张拉力过大，可以减小束数或者钢束位置下移；◼再看主拉应力验算，有时B点位置的主拉应力超标，主要是B点剪应力过大造成，可以把腹板束变化段拉的平缓一些；主拉应力过大，关键是需要把剪应力减小下来；◼对于钢束的永久应力过大，主要可以通过降低钢束的张拉控制应力进行调整，可以考虑0.72fpk；◼对于连续梁配束，优先考虑腹板束布置，顶板与底板束作为配合；6. 箱梁应力验算指标空间网格模型：建立空间网格模型，顶底板按照横向0.5m间距划分网格，考虑预应力束定义，故腹板竖向不做划分，同时腹板与顶底板用刚臂相接，全桥定义自重，二期恒载，混凝土收缩徐变，温度梯度，移动荷载，支座沉降等数据，模型共计1838个节点，3394个单元。
横梁按顶底板实际截面定义，不考虑重量8. 空间网格计算结果顶板主拉应力包络图底板主拉应力包络图空间网格计算结果与思考：◼除少部分预应力张拉位置，顶底板主拉应力均在1MPa以下；◼空间网格作为一种单梁计算模型的补充与精细化分析手段，是可行的，但是应用层面需要注意一些问题；◼对于收缩徐变的定义，顶底板单元的构件理论厚度，应该输入按整个断面计算的构建理论厚度；◼对于顶底板的划分，若存在预应力束时候，不能无限划密，否则会出现某根纵梁应力过大情况；◼空间网格模型的移动荷载，应该考虑横向联系梁方式，定义车道；85+150+85m预应力连续刚构案例详解工程概况工程概况：某大桥主桥为（85+150+85）m为预应力砼连续刚构箱梁，采用悬浇施工，按全预应力结构设计，箱梁梁高和底板厚度均按2次抛物线设计，采用单箱双室预应力砼结构。
汽车荷载等级为公路-Ⅰ级，按双向四车道设计，道路两侧为人行道。
桥宽23m，边跨梁高3.5m，支点梁高9m。
⚫截面为变高截面且顶、底板厚度、腹板厚度的变化规律不一致；⚫钢束数量庞大，存在大量平纵弯钢束，部分钢束沿底板变化；1. 建模思考悬臂法施工复杂施工阶段解决方案◆应用悬臂浇筑桥梁建模助手进行模型整体框架的建立；◆生成所需单元节点，并对其根据施工阶段进行分组（结构组）；◆利用PSC建模助手，完成主梁截面的调整，补充跨度信息，定义有效宽度；◆对混凝土湿重，挂篮荷载程序自动添加并分组（荷载组）；◆对结构组、边界组、荷载组进行施工阶段设置，完成模型最后建立；2. 悬臂法建模助手生成模型技巧：建模助手截面输入可直接输一标准截面，后续修正生成等截面连续刚构模型生成悬臂法施工阶段完整模型⚫应用PSC 桥梁建模助手对模型进行精确修正。
✓整理截面信息数据✓形成excel 表格（注意应用对称性）✓修正模型后修改湿重荷载PSC 桥梁建模助手平面变化立面变化应用PSC 桥梁建模助手对模型进行精确修正；◆整理截面信息数据；◆形成excel 表格（注意应用对称性）；◆将excel 数据重新粘贴回建模助手数据；◆修正模型后修改湿重荷载；主梁截面变高与腹板变厚规律不一致解决说明：利用excel对应CAD图纸整理好截面参数变化，粘贴到PSC桥梁建模助手中，对标准截面进行修正。
4. 查看模型状态通过显示轮廓线的方式查看模型截面内部变化5. 定义边界条件常见3种边界条件2种常见边界模拟错误反力结果异常运行报错自由度不满足要求6. 温度梯度定义指定截面横坡程序自动对横坡截面施加温度梯度⚫对于无横坡的截面施加温度梯度荷载，无需指定截面横坡；说明：⚫对于有横坡的截面温度梯度，指定截面横坡后，程序将沿横坡法线方向施加温度荷载；⚫需要注意如果是联合截面，定义温度梯度时候，需要人为指定弹性模量与线膨胀系数；7. 预应力的定义A B C D◼对于随底板高度变化的底板束，无需离散为各个坐标输入，可采用BOT功能快速生成；◼BOT功能只需输入钢束控制点坐标，底板区间将自动随底板高度插值计算；注意：孔道注浆阶段的定义将影响施工过程截面特性的计算，当定义为下“0”个施工阶段注浆时，在预应力张拉阶段将采用换算截面计算应力，当填写为“1”时，则在此阶段采用净截面计算，下一阶段采用换算截面。
因此根据桥梁结构一般的施工过程，此处建议填写为“1”。
8. 移动荷载定义注意：如果存在汽车荷载与人群荷载的情况，需要分别定义各自的移动荷载工况，不要统一在一个工况内（利用子工况的方式）。
9. 查看分析结果1）打开显示选项，点开按组显示；2）打开显示选项，被钝化目标，打开显示单元；抗弯承载能力包络图抗剪承载能力包络图正截面拉应力包络图正截面压应力包络图⚫CDN 可分别进行受压构件的横桥向及纵向的抗剪验算。
⚫CDN 可分别进行偏压构件的横桥向及纵向的偏压验算及双向偏压验算。
⚫当截面钢筋受压时，裂缝宽度验算跳过，不进行验算。
桥墩双向偏压验算y 方向抗剪验算z 方向抗剪验算y 方向偏压验算z 方向偏压验算双向偏压验算桥墩抗剪验算说明：⚫Civil Designer 中可分别进行受压构件的横桥向及纵向的抗剪验算；⚫Civil Designer 可分别进行偏压构件的横桥向及纵向的偏压验算及双向偏压验算；⚫当截面钢筋受压时，裂缝宽度验算跳过，不进行验算；12. 任意截面柱P-M偏压验算任意截面受压构件P-M图⚫P-M曲线表示构件达到承载能力时多对应的轴力与弯矩的关系，与截面材料及配筋相关13. 其他问题思考问题：结构对称，边界对称，荷载对称，而变形不对称？说明：⚫悬臂两端单元底板束不对称，因此导致单元内部孔道预面积不对称，结构净截面不对称，造成悬臂两侧截面特性不相等，因此结构变形不对称。
其他特殊结构分析与设计。