预应力箱型梁截面特性值的计算.pdf

MIDAS/Civil技术资料

预应力箱型梁截面特性值的计算

北京迈达斯技术有限公司
2004.12

1MIDASInformationTechnologyCo.,Ltd.

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1.概要

目前许多设计程序在计算预应力箱梁的特性值时，或仅提供部分特性值，或省略加腋承托部
分和悬臂部分，按封闭截面的公式计算特性值。但是对于非对称截面或风荷载容易引起较大扭矩
的桥梁结构中，抗扭惯性矩是抵抗扭矩作用的一个比较重要的参数，因此提供准确的抗扭特性值
在结构分析中是非常重要的。
同样剪切面积作为抵抗剪切变形的特性值，在预应力箱梁的分析中也是重要的参数之一，而
目前许多设计程序不提供预应力箱梁和任意截面的有效剪切面积。
另外，一般的通用的有限元程序，虽然能给出上述截面特性值，并给输出预应力箱梁由轴力、
剪力、弯矩引起的应力值，但很少有软件提供扭矩引起的剪应力。
在MIDAS/CivilVer.6.7.0中，程序采用了新的计算方式，可以提供考虑预应力箱梁加腋承托
部分和悬臂部分的较为准确的抗扭惯性矩(Ixx)和有效剪切面积(Asy、Asz)，并提供弯矩、轴力、
剪力和扭矩引起的应力。
下面简单介绍程序中提供的截面特性值的四种计算方法，并通过将程序计算的截面特性值与
其他两个通用程序结果的比较，以及通过与用实体单元建立的模型精密分析的结果的比较，验证
其精确性。

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2.MIDAS/Civil中截面刚度计算方法

如下图1的①所示，MIDAS/Civil中提供数据库标准截面、用户自定义截面、SRC截面、型钢组
合截面、PSC预应力截面、变截面、联合截面等多种样式的截面。定义截面的特性值可在“显示截
面特性值”中查看。图1中的②显示的是抵抗内力的刚度(Stiffness)值，③中显示的是用于计算
中和轴和应力的特性值。

①

②

③

图1.预应力箱梁截面特性值

MIDAS/Civil中提供的截面特性值有下列四种。

ƒ用户自定义截面的特性值
ƒ标准截面的特性值
ƒ任意截面的特性值
ƒ桥梁结构中的预应力箱型截面的特性值

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1)用户自定义截面的特性值

图2显示的是有加劲肋的箱型截面的截面特性值，如图所示用户只需输入基本的几何数据，程
序就会自动计算其特性值，其中有效剪切面积(Asy、Asz)和抗扭惯性矩(Ixx)是按图6~图11中的公
式计算的。

图2.用户定义截面对话框

2)标准截面的特性值

图3显示的是标准H型钢的数据库截面的特性值，像H型钢这样有工厂轧制成型的标准截面，程
序中提供了14个国家和地区的数据库，其中的截面特性值，包括有效剪切面积(Asy、Asz)和抗扭
惯性矩(Ixx)均采用的是各国标准型钢库中值。

图3.标准型钢库截面对话框

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3)任意截面的特性值

对于MIDAS/Civil的截面数据中未提供的截面，程序提供了截面特性值计算器SPC(Section
PropertyCalculator)。图4显示的是使用SPC计算的钢混叠合梁的截面特性。目前SPC仅提供截面
的面积、抗弯惯性矩、抗扭惯性矩、中和轴位置、有效抗剪面积等特性值参数。

图4.使用SPC计算截面特性

4)预应力箱型截面

很多程序使用图5中的封闭截面的公式，不考虑悬臂和加腋部分简化计算预应力箱型截面的特
性值。MIDAS/CivilVer.6.7.0内涵了可考虑悬臂和加腋部分精确计算特性值的计算内核。
.

悬臂翼缘

封闭截面

加腋

图5.预应力箱型截面形状

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