斜拉桥成桥阶段和正装施工阶段分析.pdf

斜拉桥成桥阶段和正装施工阶段分析目录概要1桥梁基本数据2荷载2设定建模环境3定义材料和截面特性值4成桥阶段分析6建立模型7建立加劲梁模型8建立主塔9建立拉索11建立主塔支座12输入边界条件13索初拉力计算14定义荷载工况18输入荷载19运行结构分析24建立荷载组合24计算未知荷载系数25查看成桥阶段分析结果29查看变形形状29正装施工阶段分析30正装施工阶段分析34正装施工阶段分析34正装分析模型36定义施工阶段38定义结构组41定义边界组48定义荷载组53定义施工阶段59施工阶段分析控制数据64运行结构分析65查看施工阶段分析结果66查看变形形状66查看弯矩67查看轴力68查看计算未闭合配合力时使用的节点位移和内力值69成桥阶段分析和正装分析结果比较70斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析概要斜拉桥是塔、拉索和加劲梁三种基本结构组成的缆索承重结构体系，桥形美观，且根据所选的索塔形式以及拉索的布置能够形成多种多样的结构形式，容易与周边环 境融合，是符合环境设计理念的桥梁形式之一。为了决定安装拉索时的控制张拉力，首先要决定在成桥阶段恒载作用下的初始平 衡状态，然后再按施工顺序进行施工阶段分析。一般进行斜拉桥分析时首先通过倒拆分析计算初张拉力，然后进行正装施工阶段 分析。在本例题将介绍建立斜拉桥模型的方法、计算拉索初拉力的方法、施工阶段分 析方法、采用未闭合配合力功能只利用成桥阶段分析张力进行正装分析的方法。本例 题中的桥梁模型为三跨连续斜拉桥（如图1）,主跨110m、边跨跨经为40m。文件9 编招视图9模型也）荷裁（!）分析Q）结果设计也）粳式）查词Q）IMH）窗口小）帮助QD.牌|X|模型窗口|IIDAS/Civil V 6.9.2-C:Docuaents and S ettingsh anjinan泉面TEIPcabl e stayed forvard-模型窗口图1.斜拉桥分析模型斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析桥梁基本数据为了说明斜拉桥分析步骤，本例题采用了较简单的分析模型，可能与实际桥梁设 计内容有所差异。本例题桥梁的基本数据如下。桥梁形式 二跨连续斜拉桥桥梁跨经 40.0 m +110.0 m +40.0 m=190.0 m桥梁高度 主塔下部：20m,主塔上部：40m荷载分类荷载类型荷载值自重使用 MI D A S/C ivil自重程序内部自动计算软件内含的优化法则计算出索初拉力。索初拉力初拉力荷载满足成桥阶段初始平衡状态的 索初拉力。挂篮荷载节点荷载80 t on f支座强制位移强制位移10 cm斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析设定建模环境为了做斜拉桥成桥阶段分析首先打开新项目“cable s t ayed为名保存文件，开 始建立模型。单位体系设置为“m”和“t on f”o该单位体系可以根据输入的数据类型随时随意 更换。文件/D新项目文件/Q 保存（cable s t ayed）工具/单位体系长度 m；力 t on f J口IID AS/C ivil产W件但）篇视图9H|x 2a基本 川惚广菜单|表格姐工作平结构分析用环境设置由Q檎出由k移力荷载+b=反应有分析数据 3&时程分析数据 S总移动荀载分析+T支座沉降分析数据 TT收合截面分析数密 音水化热分析数据*函左雌分析数据一施工阶段分析数据 结果设计 查询加想查找帮助，请按F1镰-氏标超1-镇里窗口窗口也）帮助国）|(g|xV昆丛 IU应|黑，拿居口 JP 2同学|%4为砥|V 经售A就上哈哈哈哈A家11 用户定义弹性模量（2.1e7）;泊松比（0.3）容重（7.85）按上述方法参照表1输入主塔下部、主塔上部、拉索的材料特性值。表1.表1料特性值号项目弹性模量（t on f/m2）泊松比容重(t on f/m3)1加劲梁2.1X1070.37.852主塔下部2.5X1060.172.53主塔上部2.1X1070.37.854拉索1.57X1070.37.85图4.定义材料特性值斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析输入加劲梁、主塔下部、主塔上部、拉索的截面特性值。在材料和截面特性对话 框的截面表单选择，按钮。模型/材料和截面特性/A l截面数值表单截面号（1）；名称（加劲梁）截面形状实腹长方形截面截面特性值面积（0.8）J按上述方法参照表2输入加劲梁、主塔下部、主塔上部、拉索的截面特性值。表2.截面特性值号项目截面形状面积(m2)I xx(m4)lyy(m4)I zz(m)1加劲梁实腹长方形0.815.01.015.02主塔下部实腹长方形50.01000.0500.0500.03主塔上部实腹长方形0.35.05.05.04拉索实腹圆形0.0050.00.00.0图5.定义截面特性值对话框斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析成桥阶段分析建立好成桥阶段模型后计算自重和二期荷载引起的索初拉力。然后利用拉索初拉 力进行成桥阶段初始平衡状态分析。首先建立斜拉桥的成桥阶段二维模型，利用包含索力优化功能的求知府裁球功 能计算拉索初拉力。斜拉桥成桥阶段模型参见图6。J,文件9 编辑 视图9 模型）荷载 分析 结果 设计也）模式查询）工具 窗口置）帮助|?|X|福教面口|IIDAS/Civil V 6.9.2-C:Dociments and S ettingsh anjinanffiTEl Pcabl e stayed forvard -1 模型窗 口|曰图6.斜拉桥成桥阶段模型斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析建立模型首先建立成桥阶段分析模型，待成桥阶段分析结束后另存为其它名称做施工阶段 分析。建立斜拉桥成桥阶段模型的详细步骤如下。1.建立加劲梁模型2.建立主塔模型3.建立拉索模型4.生成主塔上的支座5.输入边界条件6.拉索初拉力计算：利用未知荷载系数功能7.输入荷载工况以及荷载8.运行结构分析9.计算位置荷载系数斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析建立加劲梁模型首先用/I建立方点功能建立节点后使用 电I以濯电元功能生成910+25+910m的梁单元模型。同正面心捕捉节点（开），*捕捉点栅格（开）01自动对齐（开），回节点号（开）模型/节点/M建立为点坐标（-95,0,0）J模型/单元/回扩展单元曲|全选扩展类型节点分线单元单元属性单元类型梁单元材料1:加劲梁；截面1:加劲梁生成类型复制和移动复制和移动任意间距；方向x间距910,25,9010-C:Docu*ents and S ettingsh anjinan桌面IEIPCABLE-模垩窗口回区l|拿文件但）篇也）视图9 模型 荷载9分析 结果设计也）模式Q）查询 工具窗口也帮助01）I扩展单元扩展类型节点起始号.单元起始号.,H而产1节点单元I边界条件含 国 a口伯|x|aa|等|胸藤组齿|丽画7HF国蜀晶也值|舞三包 n命令信且人分析值息/无ri如想查找帮助，请按Fl jg|tonf|Y X例：5.3.4 5.3Q5 0；生成形式图7.建立加劲梁单元斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析建立主塔在主塔下部利用 M 建立罚点功能建立节点后，利用坦I疗展功第建立10m+5m的主塔下部梁单元。模型/节点/M建立节点坐标（-55,0,-20）复制复制次数（D;距离（110,0,0）J模型/单元/电I扩展单元即窗口选择（节点：图8的；节点22,23）生成类型节点分线单元单元属性单元类型梁单元材料2:主塔下部；截面2:主塔下部生成类型复制和移动复制和移动任意间距；方向z间距10,5 J-C:Docu*ents and S ettingsh anjinan桌面IEIPCABLE-模3?窗口叵回备文件9 篇也）视图9 模型如 荷载&）分析结果设计也）模式查询 工具窗口世）帮助国）=11 匈口声|X V|阿曜用医随同力强F|41如；晶aJ 01m恒|膜$*.&再61|厅工|三uI扩展单元节点单元边界条件质量有片霰3J电模型窗口|-L国三|随袅网囱*为|好9城今 势启0节点起始号.单元配给号.选择节点22,23师查找制助，WS Fl tt I I|命令信息A分析信息/u：o.o,o|g：5 0I 山 _L177711；71 I 广|11771 巾电J。县-I*妇吟吟吟盒中小，F 台私蚓图8.建立主塔下部斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析选择节点后利用电I扩展功或建立加劲梁上部梁单元（10m+5m+310m）o模型/单元/电I扩展单元国1窗口选择（节点：图9的；节点26,27）扩展类型节点今线单元单元属性单元类型梁单元材料3：主塔上部；截面3：主塔上部生成类型复制和移动复制和移动任意间距；方向Z间距15,3010黄上的血35羊,3117,?7,?5 Y X3复制犍动旋转投影，文件但）10 视图9 模型 荷载）分析 结果设计也）模式查询 工具窗口帮助QD归才R|X|qa&I等|阿睚用位I厢画7y更了|6*晶神|世西|缴海.金D0力手3|H5|s*d|K l _31&|厢M4马I城陵。弊意。生成形式师查找帮助,iWKFl ttK 1111卜命令信息人分析值息/rai!u：,o,o Ig：o.o.I山 一Itonf l l in I H l l non A 相 II*riTT 3&l ul f i I MS A、命令信息人分析倚息/无ri u：o,o,0 g 0,o,。EIDDCIl l LI _ _L1|tonf|m|non，1 门 中图10.建立拉索斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析弹性连接单元是把 两个节点按用户所需 要的刚度连接而形成 的有限计算单元。弹 性连接单元由3个轴向 刚度值和3个旋转刚度 组成，6个自由度按弹 性连接单元的单元坐 标系输入。建立主塔支座使用摩拴连接(7as杉c N力派)建立主塔上的支座。支座的支承条件如下：SD x:500000 t on f/m,SD y:100000000 t on f/m,SD z:1000 t on f/m弹性连接单元轴向 刚度输入单位长度所 施加的力，旋转刚度 输入单位转角所施加 的弯矩值。输入剪切型弹性支 座在弹性连接单元的 位置。模型/边界条件/弹性连炉司窗口缩放(图21的)选项添加；连接类型 一般类型SD x(t on f/m)(500000);SD y(t on f/m)(100000000);SD z(t on f/m)(1000)剪切型弹性支承位置(开)到端点I的距离比：SD y；SD zBet a角 (0)2 点(26,5)2点(27,17)调整弹性连接单元 的布置方向。如携查找祜助，谙按F1健gIIDAS/Civil V 6.9.2-C:Dociments and S ettinRsh anjinanffiTEIPCABLE -口回冈J事文件 编辑 视图9 模型)荷载&)分析 结果 设计也)模式 查询工具 窗口置)帮助 _|(g|x|GS H|x 土u&d a|廊娥1年I画司7炉国海*珈帛晟或。|也恒黑 A IIL I而上0 盒半小4&蛹畿I闺基本 二1|?|节点I单元 边界条件质量I荷载I_ 3 J边界组名称图11.建立主塔支座斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析输入边界条件分析模型的边界条件如下。主塔下端：固定端（D x,D y,D z,Rx,Ry,Rz）桥台下端：较支座（D y,D z,Rx,Rz）输入主塔和桥台处边界条件。1自动对齐模型/边界条件/一般支承S|窗口选择（节点：图12的；节点22,23）边界组名称 默认值选项 添加；支承类型 D-A LL,R-A LLS|窗口选择（节点：图12的；节点1,21）边界组名称 默认值选项 添加；支承类型 D y,D z,Rx,Rz J,一u配上吟吟血中小，；、事文件但）视图9 模型 荷载）分析 结果设计也）模式查询 工具窗口型）帮助QDD H|x 夕昌4IUIG幻 Y X也查找帮助，请按F1镰Q?【可卜仆人命令值且人分析值息/Ih l I ri；u：0,0,0 一|G:0,0,rfVl l；-7i I.I I 门中:。M图12.输入边界条件斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析索初拉力计算为了改善斜拉桥成桥阶段的加劲梁、主塔、拉索、支座的受力状态，给拉索施加 初拉力荷载，使之与恒荷载平衡。斜拉桥是多次超静定结构体系，所以计算拉索初拉力需要多次的反复计算。另 外，对于每跟拉索的张力并不是只有一个解，对同一个斜拉桥不同的设计者可以选择 不同的拉索初拉力。MI D A S/C ivil的求知帮载系数功能使用了索力优化法则，可以计算出特定约束条 件的最佳荷载系数，在计算斜拉桥拉索初拉力非常有效。使用未切施载系教功能计算斜拉桥拉索初拉力的计算步骤如表3。表3.拉索初拉力计算步骤流程图斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析初始平衡状态分析为了使斜拉桥结构在恒载作用下拉索垂度、加劲梁纵段变形、拉索锚固点坐标、拉索张力、主塔坐标达到设计期望值，通过初始平衡状态分析计算初始节点坐标、拉 索变形前长度、拉索初始张拉力。斜拉桥设计时，最重要的是如何使加劲梁和主塔的弯曲内力达到最小状态。通过 初始平衡状态分析可以使恒载作用下成桥阶段变形形状接近于设计期望状态时，内力 也会达到最小状态。对于斜拉桥分析，初始平衡状态分析非常重要，且初始平衡状态分 析能够计算出变形前拉索长度、追踪拉索张力、加劲梁和主塔的预拱度、加劲梁的弯 矩图等设计参数。斜拉桥的特殊结构体系决定了主塔和加劲梁上将产生很大的轴力，这些轴力和拉 索的张力决定结构的变形形状。为了确定拉索的初始张力，桥轴方向的变形和拉索的 张力要反映到结构分析计算中。但斜拉桥是多次超静定结构体系，计算拉索初拉力需 要多次的反复计算，所以计算出满足初始状态分析的施工控制张力不是简单的事情。另外，对于每跟拉索的张力并不是只有一个解，对同一个斜拉桥不同的设计者可以计 算出不同的拉索初拉力。指定受力状态的索力优化(Tr adit ion al z，Zer o D is placem en t Met hod)目前一般的斜拉桥都会使用多拉索结构，所以拉索的横向分力对加劲梁的弯曲内 力的影响可忽略不计。可以假设加劲梁弯曲内力由斜拉索竖向分力和加劲梁恒载作用 下产生。此方法为使拉索的锚固点的竖向位移接近“0”的方法，如果设计纵段线形比 较完美时，加劲梁的弯矩分布与恒载作用下的刚性支承连续梁的状态比较接近。将梁、索交点处设以刚性支承进行分析，计算出各支点反力，利用索力的竖向分 力与刚性支点反力相等的条件，计算其索力。只要加劲梁处斜拉索端部张力的竖向分 力被确定，就不难计算出其水平分力和另一端的水平、竖向分力了。利用计算得出的各分力，施加在没有拉索体系的结构上计算出加劲梁和主塔的弯 矩分布情况。以此弯矩分布为目标，进行反复调索。反复调索步骤如下：约束主塔的水平方向位移，张拉跨中拉索使跨中的加劲梁达到“0”位移状态。解除主塔的水平方向位移，张拉边跨斜拉索使边跨加劲梁和主塔达到“0”位移 状态。上述方法如图13所示。此方法假设结构变形为线性变形，使用影响矩阵来进行计 算。最终纵段线形接近期望状态时，加劲梁弯矩分布就会与刚性支承连续梁的状态非 常接近。斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析(a)恒荷载作用下的变形(调索前)(b)固定主塔横向位移，恒荷载作用下的变形(调索前)(c)跨中调索(d)解除主塔水平方向约束(e)边跨调索图13.初始平衡状态分析步骤斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析利用MI D A S/C ivil的求知游载系教功能计算拉索初拉力给斜拉桥的拉索施加初拉力，使之加劲梁产生的弯矩趋于最小，用这种法法来设 计出更大跨经桥梁。但是计算初始张力并不是简单的事情，过去设计人员一般都是采 用经验值来计算初拉力。目前虽然计算斜拉桥拉索初拉力的方法很多，但是能够计算出满足设计条件的初 拉力非常困难。利用MI D A S/C ivil优化索力功能，可以计算出最小误差范围内的能够满足特定约束 条件的最佳荷载系数，利用这些荷载系数计算拉索初拉力。优化索力时指定位移、反力、内力的“0”值以及最大最小值作为控制条件，把拉 索初拉力作为变量来计算。计算未知荷载系数适用于线性结构体系，为了计算出最佳的索力，必须要输入适 当的控制条件。一般要满足如下控制条件：主塔不受或只受较小的弯矩作用；主塔弯矩均匀分布；最终索力不集中在几根拉索，而是均匀分布在每根拉索上。斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析定义荷载工况为了计算恒载引起的拉索初拉力，定义自重、二期荷载、拉索单位初拉力等荷载 工况。本例题斜拉桥为主塔两侧各有4根拉索的对称结构，需要的未知荷载系数为四个，定义四个荷载工况。使用MC T命令窗口 输入荷载工况更方 便。荷载/静力荷载工况名称（自重）；类型 恒荷载说明（自重）J名称（二期荷载）；类型 恒荷载说明（二期荷载）名称（拉索1）；类型用户定义的荷载说明（拉索1-单位初拉力）名称（拉索4）;类型用户自定义荷载 说明（拉索4-单位初拉力）J 名称（支座强制位移）；类型 用户自定义荷载 说明（边跨支座强制位移）输入名称（拉索1）至名称（拉索4）的荷载工况。图18.恒载和单位荷载的荷载工况斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析输入荷载输入自重、加劲梁二期荷载、拉索单位荷载、支座强制位移荷载。使用自重功能输入结构自重。二期荷载包括防撞墙、桥面铺装等荷载。为了计算拉索初拉力输入拉索的单位荷载。例对齐荷载/自重荷载工况名称 自重 荷载组名称 默认值自重系数 Z（-1）IIDAS/CivilC:Docu*ents and S ett ingsh anjinan桌面IEKPCABLE-模3?窗 口备文件g 福建）视图9 模型如 荷载t）分析结果设计也）模式查询 工具 窗口世）帮助国）旦V与石下炉阿霓&国辱；，乐小。回叵 x V H%S|25fi a也查找帮助，请按Fl镰关闭 I变 h l4仆仆叭管借用A分析值以7 INI I r.rii,u：o,o,o|g：o,o,一刁 I；I I td.冲：步 3图19.输入自重斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析输入作用于加劲梁的二期荷载。使用集星元满载功能输入防撞墙、桥面铺装荷载，荷载大小为-3.0t on f/n i。荷载/梁单元荷载（单元）S|窗口选择（节点：图20的；节点123）荷载工况名称 二期荷载；选项 添加 荷载类型 均布荷载；方向 整体坐标系Z投影 否数值 相对值；xl（0）,x2（1）,W（-3）JIIDAS/Civil V 6.9.2-C:Dociments and S ett ingsh anjinanTEIPCABLE -目向冈口味文件9 编辑 视图9 模型也）荷载1）分析 结果 设计也）模式 查询 IMd）窗口置）帮助|（g|x|怛&Q|X War田乐廊而习歹国Si|*不帛鼎小。|也限I偿*叁*II瞰&)I关闭 I上 e Q A学金，pg。s如JS查找帮助，谙按F1健用展本川,g|节点|单元边界条件.质道布践|41小|命令信息人分析信息/无！|u：,o,o|g：o,alU J rF Mt?小二图20.输入作用于加劲梁的二期荷载斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析输入拉索单元的单位初拉力。以桥梁跨中为对称轴赋予两侧相同的索初拉力，且 对称拉索赋予相同的荷载工况。荷载/预应力荷载/初拉力荷载内交叉线选择（单元：图21的；单元33,40）荷载工况名称 拉索1;荷载组名称 默认值 选项 添加；初拉力（1）荷载工况名称 拉索4;荷载组名称 默认值 选项 添加；初拉力（1）拉索2至拉索4的单位初拉力荷载参照表4输入。此时也可用MC T命令窗口来输 入。表4.荷载工况和单元号荷载工况单元号荷载工况单元号拉索133,40拉索335,38拉索234,39拉索436,37斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析确认已输入的拉索单位初拉力。图22.已输入的拉索单位初拉力斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析利用登座强雌彩功能输入边跨支座的支座强制位移荷载。支座强制位移荷载如下：竖向位移：0.01 m支座强制位移可以给任意节 点输入强制位移。荷载/支座强制位移*S|窗口选择（节点：图23的；节点1,21）荷载工况名称 支座强制位移；选项添加 位移D z（0.01）C:Docuaents and S ettingsh anjinan桌面IEKPCABLE-模型fi 口事文件史）编辑 视图9 模型 荷载分析 结果 设计也）模式 查询 工具 窗口也 帮助第=Jgj X|加才取|x|a*顺|飕母璋 质同力语 将|金*R鼎d 0 皿西黑$*.金I B厘川J&|呼 fis3 91 节点,单元:边界条件,质量荷载II节点的强制位移气占imm命令侑且人分析倩/Il 名称LC B1荷载工况 自重(ST);分项系数(1.0)荷载工况二期荷载(ST);分项系数(1.0)荷载工况拉索1(ST);分项系数(1.0)荷载工况拉索2(ST);分项系数(1.0)荷载工况拉索3(ST);分项系数(1.0)荷载工况拉索4(ST);分项系数(1.0)荷载工况支座强制位移(ST);分项系数(1.0)制|导入|自雌成|电子表格形式 完甯倒-11钢结构设计 5文件名称：gd S etl ix八h gjing桌面TEP另存为生蝴羲相合文本文件|关闭|图24.建立荷载组合一般|娥构设计|混凝土设计|SBC设计|荷财合加？荷羲工况和系教斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析计算未知荷载系数利用双椒系数功能计算荷载组合LC B 1作用下满足特定约束条件的未知荷载系 数。控制条件为约束主塔水平位移（D x）和控制加劲梁弯矩（D y）。在未切游载系数对话框输入荷载工况、约束条件、构成目标函数的方法等。衲整磁功能的详细说明请参照用户手册第二册“C ivil分析功能利用优化设 计方法求解未知荷载”和在线帮助的“结果未知荷载系数”部分的说明。结果/未知荷载系数未知荷载系数组 添加 I项目名称（未知荷载系数）；荷载组合LC B 1目标函数类型 平方；未知荷载系数符号 正负荷载工况 拉索1（开）荷载工况 拉索2（开）荷载工况 拉索3（开）荷载工况 拉索4（开）图25.未知荷载系数详细对话框编辑制除斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析在约交条序中输入主塔的水平方向位移约束条件和控制加劲梁弯矩的约束条件。约束条件I我约束名称（节点34）约束类型 位移节点号（34）位移 D x本例题将主塔水平 位移和主梁弯矩作为 约束条件。因分析模 型是对称结构所以只 定义1/2模型。约束条件 相等数值（0）约束条件:添加！:约束名称（单元5）约束类型 梁单元内力 单元号位置 I-端 内力 My 约束条件 相等；数值（-300）约束条件 i一.i约束名称（单元6）约束类型 梁单元内力 单元号（6）0位置 J-端内力 My 约束条件 相等；数值（-200）J约束条件I添加I约束名称（单元8）约束类型 梁单元内力单元号（8）0位置 J-端内力 My约束条件 相等；数值（-400）J斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析。可以使用MC T命令 窗口方便地输入计算 未知荷载系数的约束 条件。使用方法参照“斜拉桥成桥阶段分析 例题”。未知荷载系数的详绍内容项目名称：I未知荷载系数荷我犯合：lcbi 3目标函数的类型C线性 信平方 r最大绝对值约束条件00的五未知荷载系数的约束条件Q 关于未知荷载系数 计算的详细说明参见用户手册第二册“C ivil分 析功能利用优化设计 方法求解未知荷载”章 节。未知荷载系数的符号负 正5 64约束名称：节点34约束类型：I位移未知 I r r自更二期宿役校寮2拄寮3节点号：而解除选择|求未知荷载系数j 确认|取消图26.约束条件对话框在求鬼隔骤系数给窠对话框中查看约束条件和相应的未知荷载系数。未知荷载系数组求未知荷载系数!图35为使用未知帮载系数功能计算的未知荷载系数结果。R 点击生成Exce/文 用按钮，导出Excel文 件格式计算结果。未知荷载系数。炊古生成荷载组合 可自动生成未知荷载 系数的荷载组合。图27.未知荷载系数分析结果斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析利用生成帮载组合(图27的)，自动生成使用未知荷载系数的荷载组合，查看新的荷 载组合的分析结果是否满足约束条件。图28.自动使用未知荷载系数的LC B2荷载组合结果/荷载组合在图27中计算得出的拉索1(ST)至拉索4(ST)的未知荷载系数在荷载组合对话框里 的荷载工况系数中自动被输入。图29.使用未知荷载系数自动生成的荷载组合斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析查看成桥阶段分析结果查看变形形状查看拉索初拉力、结构自重以及二期荷载、支座强制位移荷载下成桥阶段变形形结果/位移/氏|位移形状荷载工况/荷载组合 C B:LC B 2位移 D XYZ显示类型 变形前（开）；图例（开）可以调整变形显示 变形二）变形图的比例（0.5）比例系数。国窗口缩放鱼文件但）视图9模型 荷载分析结果设计也）模式Q）查询工具窗口帮助QJ）口白。力士I国EII薄田诿I画叵|7声哥 IUIG A I/已-C:Docuaents and S ettingsh anjinan桌面IEIPCABLE-模星窗口适用|关闭|-I 昌 I 蛹 变二UI J1命令信且人分析M/INI I 班梅森找褶助，话按fi健_ra l u：o,o,o-1g：o,o,刁-1WA j aT I 3/3图30.查看变形形状斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析正装施工阶段分析一般通过斜拉桥的成桥阶段分析计算结构的尺寸数据和拉索的截面以及初拉力。斜拉桥的设计除了成桥阶段的分析，而且还需要施工阶段的分析。根据施工方案 的不同，斜拉桥的结构体系会发生很大的变化，且施工中会产生比成桥阶段更不稳定 的状态。因此在设计斜拉桥时，应严密准确地分析所有发生结构体系变化的各施工阶 段的稳定性以及应力变化。按施工顺序做的施工阶段分析称为正装施工阶段分析(F oew ar d A n alys is)o通过正装施工阶段分析验算施工中产生的应力、检查施工顺序、可施 工性等，找出最佳的施工方法。斜拉桥正装施工阶段分析较困难的部分是如何计算出拉索的施工控制张力。MI D A S/C ivil可以利用未闭合配合力(Lack of F it F or ce)功能，输入拉索初拉力和使合拢 段合拢时达到成桥阶段状态的配合力来进行正装施工阶段分析。为了进行施工阶段的分析，应将加劲梁、拉索、拉索锚固点、边界条件、荷载条 件等变化定义施工阶段。5TAQOPERATIONCALUKATIOH$1STRUCTURAL SVSTEM八NA、snrfM图31斜拉桥的施工顺序斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析（1）拉索未闭合配合力的计算首先，在安装拉索的前一阶段，求出拉索两端节点的位移。利用拉索两端的位移，求拉索变形前长度（L）与变形后长度（L）之差。根据 差值求出相应的拉索附加初拉力（A T）。把求出的附加初拉力（T）和初始平衡状态分 析时计算得出的初拉力（T）叠加作为施工阶段的控制张力进行施工阶段的正装分析。U-L=AL=VbCW+UbS%AT 审 ALTf=l+AT图32未闭合配合力计算一拉索（2）合拢段未闭合配合力的计算斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析三跨连续斜拉桥的中间合拢段合拢时，不会产生内力（只产生自重引起的内 力），所以合拢段与两侧桥梁段之间形状是不连续的。为了让合拢段连续地连接在两 侧桥梁段上，求出合拢段两端所需的强制变形值，将其换算成能够产生此变形的内 力，并将其施加给合拢段后连接在两侧桥梁段上。Key SegmentReference Level图33未闭合配合力计算一合拢段斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析正装施工阶段分类本例题考虑荷载和边界条件的变化，共分为13个施工阶段。利用初始平衡状态分析计算得出的拉索初拉力，直接进行了正装施工阶段分析。只对拉索、跨中的合拢段和St ag e2阶段激活的边跨加劲梁部分使用了未闭合配合力。边跨与支座连接时结构体系也会变化，所以边跨的加劲梁也考虑了未闭合配合力。本例题的施工阶段如下。表5.施工阶段列表施工阶段内 容备注St ag e 1主塔、主塔和加劲梁的临时连接St ag e 2边跨施工、支架、边跨支座考虑未闭合配合力St ag e 3施加挂篮1荷载St ag e 4拆除施工支架、生成拉索（单元34,39）考虑未闭合配合力St ag e 5生成加劲梁构件（单元6,7,14,15）St ag e 6生成拉索（单元35,36）考虑未闭合配合力St ag e 7拆除挂篮1荷载施加挂篮2荷载St ag e 7-1生成拉索（单元33,40）考虑未闭合配合力St ag e 8生成加劲梁（单元8,9,12,13）St ag e 9生成拉索（单元36,37）考虑未闭合配合力St ag e 10拆除挂篮2荷载施加挂篮3荷载St ag e 11拆除挂篮3St ag e 11-1生成合拢段（单元10,11）考虑未闭合配合力St ag e 12主塔与加劲梁连接体系转换，施加支座强制位移荷载刚体连接今 弹性连接St ag e 13二期荷载、成桥阶段斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析正装施工阶段分析正装分析是指按桥梁的施工顺序进行分析的方法。通过正装分析查看分析模型的结构变化、拉索张力变化以及弯矩的变化。正装施工阶段分析顺序如图34。口回区文件但）编辑也）视图 模型皿 荷爨&）分析结果 设计）模式查询电）工具d）窗口也 帮助也）IIDAS/Civil V 6.9.2-C:DociiBents and S ettingsh anjinan桌面IEIPCABLE图34.正装施工阶段分析的分析步骤斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析把成桥阶段分析的模型另存为其它名称用于施工阶段分析。文件 I另存为(cable s t ayed for war d)建立施工阶段分析模型的步骤如下。1正装施工阶段分析模型成桥阶段分析模型的桁架单元修改为索单元定义正装分析荷载工况2定义施工阶段名称划分施工阶段后定义施工阶段名称3定义结构组将各施工阶段激活或拆除的单元和要输入未闭合配合力的单元定义为结构组4定义边界组将各施工阶段激活或拆除的边界条件定义为边界组5定义荷载组将各施工阶段激活或拆除的荷载定义为荷载组6定义施工阶段定义各施工阶段的结构组、边界组、荷载组斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析正装分析模型为了建立施工阶段模型，首先要删除成桥阶段分析模型中的荷载组合LC B1、2以及 单位初拉力（拉索1拉索4）o正装施工阶段分析模型中要输入拉索的初拉力荷载，所以要重新定义拉索初拉力 的荷载工况。结果/荷载组合荷载组合列表 名称删除LC B 1,LC B 2 J荷载/静力荷载工况名称（拉索1）名称（拉索4）删除I 名称（拉索初拉力）；类型用户自定义荷载 说明（正装分析初拉力）J图35.拉索初拉力荷载工况的定义斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析为了考虑斜拉桥拉索垂度的影响，应进行拉索的几何非线性分析。将成桥阶段分 析中使用的桁架单元修改为索单元。模型/单元/I修改单元参数阂选择属性-单元选择类型 单元类型节点（关）；单元（开）（桁架）参数类型 单元类型（开）形式原类型 桁架（开）；修改为 只受拉/钩/索单元（开）索（开）J-C:Docuaents and S ettingsh anjinan泉面IEIPcabl e stayed fon等I文件任）编辑幽）视图9 模型也有羲 分析 结果 设计也）模式）查询电）工具Q）窗口也）帮助国）：J,0 4。X夕土?士自住选择属性 q好色（）国乡y s 显翦&用题3?全部|无|反转|前次|r节点|“单元|33to40绕翘r材料号c截面号形式层：怖架单元J 蜘|只受拉/钩/索单元；桁架 钩 G索tt/L 刁|1 适用Q）|关闭C）|截吟妇吟脸A生小府台元元 单单元 力变单元 8 革板平轴实选择属性:夕典查找第助，谓按F1镰会 I Inon，I IT-I 3/三图36.桁架单元转换为索单元斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析R 定义相同名称以序 列号定义多个施工阶 段.&输出分析结果时，保存每个施工阶段的 结果。定义施工阶段首先定义各个施工阶段名称。本例题定义了包括成桥阶段在内的13个施工阶段。荷载/施工阶段分析数据便定义施工阶段 _丝座_I 定义施工阶段施工阶段 名称（St ag e）;后缀（lt o7）保存结果 施工阶段（开）0 确认|生成（I施工阶段名称（St ag e7-1）保存结果施工阶段（开）确认生成心）|施工阶段名称（St ag e）;片 保存结果施工阶段（开）确认生成）|百缀（8t oll）施工阶段名称（St ag ell-1）保存结果施工阶段（开）确认 生成G）I施工阶段名称（St ag e）;后缀（12t ol3）保存结果施工阶段（开）确认I工工工工工工工工工工工工T菸工阶段ele2e3e4e5e6e7e7-e8e9eloell。ggggggggggggb aaaaaaaaaaaao ttttttttttttt ssssssssssssc设定施工阶段图37.施工阶段对话框斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析名称|持续.I日期S tagel 0 0S tage2 0 0S tage3 0 0S tage4 0 0S tage5 0 0S tage6 0 0S tage?0 0S tage7-1 0 0S tage8 0 0S tage9 0 0S tagel O 0 0S tagel l 0 0果工工工工工工工工工工工工T 向施施施施施施施施施施施施怖 骤步 oooooooooooon施工阶段设定施工阶段添加子步骤时间：I(例：1,3,1,14 天)自动生成步骤号：5三自动生成步骤 I添加 I删除)I 编辑)I清除位)I 步骤 I天I保存结黑r施工步骤瑜A|取消|适用持爱时间：I。图38.施工阶段对话框又设定崩工阶段施工阶段铜辑/显示)I 删除也)添加Q)|名称 持续.日期 步骤 结果关闭工工工工工工工工工工工工T 施施施施施施施施施施施施施图39.施工阶段对话框斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析名称 持续.日期 步骤 结果S tagel 0S tage2 0S tage3 0S tage4 0S tage5 0S tage6 0S tage?0S tageT-l 0S tage8 0S tage9 0S tagel O 0S tagel1 0rrrrrrrrrrrrT施施施施施施施施施施施施施前插也)后插添加Q)蛹辑/显示fflu关图40.施工阶段对话框菸工阶段 工工工工工工工工工工工工TS tagel 0S tage2 0S tage3 0S tage4 0S tage5 0S tage6 0S tage?0S tageT-l 0S tage8 0S tage9 0S tagel O 0S tagel1 0图41.施工阶段对话框斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析定义结构组将各施工阶段添加或拆除的单元定义为结构组。首先定义结构组名称，然后将相应单元赋予给结构组。组表单目组结构组新建名称（St ag e）;后缀（lt ol3）名称（未闭合配合力）_ A dd|7 IIDAS/Civil V 6.9.2-【C:Docuaents and S ettingsh anjinan桌面IEl Pcabl e stayed forward-模型窗 口-。X事文件&）口4Q Wk 菜单.表格编辑 视图也学耳&尊 结果3 设计Q）根式 查询3 工具G 阑司尹雨者 116 al.F 3点、s w国区*的国生a Inti k 皿口 _窗口帮助*原M6，|凹但瓢”足口居尸乙S tage2|S tage3|S t.“4 I S tage5|S tage6|S t7 I S tageS|S taSe9|S t*K10 S tage。S tage 12 S tK13单元R=0 单赧=0 单赧=0 单定R=0单赧=S单梯=0单元数=0 单横二S单元数R 单元数力 单元数=0 单元数R定义结构组 区）回学|出马浅|：7垃3可与后3|1如想查找帮助,请技?1键a 1|结构组出交叉线选择（图44的）St ag e 4（拖成）Si窗口选择（图44的）St ag e 5（拖放）d S ettingsh anjinan桌面TEIPcabl e st ayed forward-模型窗口 L|6 jXA IIDAS/Civil色 0 曲：，谶不畲叁口密|叵