Midas和桥梁博士先张法预应力混凝土构件计算方法研究

文 /李木松

Midas和桥梁博士先张法预应力混凝土构件计算方法研究

文 /李木松

结合理论和商业软件优势，介绍了midas/civil和桥梁博士计算先张法预应力混凝土构件的新方法，提供了新方法的计算原理和EXCEL软件的编写程序计算公式并举例说明了新方法的具体应用。

先张法；预应力；混凝土；midas；桥梁博士；构件；计算

随着计算机技术的发展，桥梁设计计算工作的效率越来越高，尤其当前比较流行的用于桥梁计算的2种有限元软件midas/civil和桥梁博士，然而这2款被广泛应用的软件对于先张法预应力混凝土构件的计算却有缺陷。midas/civil不能计算：锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩损失σl2；预应力钢筋与台座之间的温差σl3；混凝土的弹性压缩σl4。桥梁博士不能计算：预应力钢筋与台座之间的温差σl3。

本文结合理论和软件优势，利用EXCEL软件弥补midas/civil和桥梁博士计算先张法预应力混凝土构件的缺陷，提高对于先张法预应力混凝土构件的设计计算效率。

1 计算原理

利用midas/civil和桥梁博士计算先张法预应力混凝土构件关键在于考虑预应力损失：预应力钢筋与管道壁之间的摩擦损失σl1；锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩损失σl2；预应力钢筋与台座之间的温差损失σl3；混凝土的弹性压缩损失σl4；预应力钢筋的应力松弛损失σl5；混凝土的收缩和徐变损失σl6。

而上述损失中关键是如何考虑 σl2、σl3、σl4、σl5。σl2、σl3可直接根据规范公式手算得到，σl4、σl5与控制应力有关；σl6可由软件自动计算。

按JTGD 62—2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》相应公式计算出手算的4项应力损失和，即S手1=σl2+σl3+σl4+σl5，从而得扣除了 4项应力损失后的应力σ手算=σcon－S手1，其中σcon为设计人员确定的控制应力；利用软件midas/civil和桥梁博士软件计算时，在软件输入的控制应力σ电con中综合考虑软件不能计算的各项损失，保证软件计算时σ手算=σ电con－软件本身能计算的各项损失（σl6除外），即计算σl6之前保证此等式成立，也就是说利用midas/civil或桥梁博士计算时，在midas/civil或桥梁博士中输入的控制应力已经是扣除掉了其不能计算的损失并综合考虑了与控制应力有关损失。

2 计算步骤

1）确定好计算参数。

2）应用表1所示进行计算。

表1 EXCEL计算表格

续表1

3）将表1得出的计算数据输入软件相应的位置。

3 计算举例

利用桥梁博士软件计算20 m先张法预应力混凝土空心板梁。

预应力钢筋布置见图1。预应力损失计算的相关参数：张拉台座长度按50 m计，一端张拉，锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值取用6 mm，预应力钢筋与张拉台座间的加热养护温差取20℃，年平均相对湿度55%。

图1 预应力钢筋布置

具体计算见表2。

表2 计算结果

续表2

根据表2计算结果，应用桥梁博士计算时，综合考虑桥梁博士不能计算的各项损失的张拉控制应力σ电con=1 324.07 MPa；应用midas/civil计算时，综合考虑midas/civil不能计算的各项损失的张拉控制应力σ电con=1 224.88MPa。有了控制应力就能完成桥梁剩下的设计计算工作，从而提高了计算精度和效率。

4 结语

本文结合理论和软件优势，利用EXCEL软件能够有效弥补midas/civil和桥梁博士计算先张法预应力混凝土构件的缺陷，提高对于先张法预应力混凝土构件的计算效率，为设计人员就先张法预应力混凝土构件的计算提供参考。

U442

C

1008-3197（2013）06-47-03

10.3969/j.issn.1008-3197.2013.06.019

2013-03-20

李木松/男，1983年出生，工程师，上海市城市建设设计研究院天津分院，从事桥梁设计工作。