《曲线梁桥》程序使用说明

曲线梁桥设计计算程序(Windows版)使用说明工学博士、副研究员 孙广华 目 录前言 -11用户界面总体介绍 -21-1 页面一：计算文件名的选择或建立 -21-2 页面二：建立数据文件、计算及查看计算成果 -41-2-1 使用荷载计算 -41-2-2 普通配筋 -61-2-3 预应力计算 -71-2-4 预应力生成数据 -81-2-5 预应力生成图形 -81-2-6 原始数据 -92原始数据的输入结构和使用荷载输入 -93原始数据的输入预应力计算数据的输入 -174用户已建数据文件的读入 -22前言笔者开发的曲线梁桥设计计算程序（DOS 版）,在国内已经应用了近20年，由于它独特的优点，受到众多用户的欢迎。它的Windows版，也是在这些用户的督促下，开发完成的。相对于DOS版，Windows版的变与未变之处大体如下：1继承了原来程序在理论方法上的优点，如采用梁桥内力横向分配理论、借用德国工业标准DIN1075计算梁桥翼板计算宽度（附带说明：该标准的相应条文有可能引进到我国正在修改的公路钢筋混凝土桥涵规范）、结合我国混凝土结构设计规范计算曲线梁桥的抗扭强度（附带说明：我国公路钢筋混凝土桥涵规范也在沿此方向修改）、利用压力线和压力线限制区指导调索，等。2用户会感到新版方便的地方是：免除了以往手算对截面进行简化、计算截面类型数、计算墩台及支座约束系数，不必记住和键入各程序段的名字，避免了输入数据文件的格式错误，查阅输出数据更加方便，等等。新程序对梁截面的几何形状，是如实输入，因此截面类型数的计算、截面形状的简化、截面几何性质计算，更加准确。本程序的图形显示比AutoCad快，切不需要键入文件名，显示的图形也可以放大缩小移动。用户也可以打开AutoCad观察图形。3功能扩充：（1）现程序对墩台、支座建立有限单元，因此可以计算刚构体系。 （2）对太阳照射引起的上部结构竖向温度曲线，有4种选择，对每种温度曲线可以输入两种温度模式。 1用户界面总体介绍1-1 页面一：计算文件名的选择或建立运行本程序，首先出现的是如下页面：该页面上显示了最近一次计算过的桥梁的文件主名、工程全称、在硬盘上的存放位置。上面有6个按钮：新建文件、已建文件、另外存放、将当前文件部分或全部删除、确定、退出，它们的功能分别是：确定：是对页面上显示的当前文件名的确定。点选确定，将出现一个新的按钮下页，点选下页，即可对当前文件名指示的桥梁进行计算或查看计算成果。新建文件：点选它，表示要新建文件，这时，文件主名框、工程全称框、存放位置框都成为空白，等待用户输入。输入新建文件名（回车）、输入工程全称并回车后，出现两个新按钮：存放于新建文件夹、存放于已建文件夹，点选其中任何一个，都会出现一个驱动器列表框和一个目录列表框，被选择的驱动器和目录，会立刻显示在下边的“存放位置” 框里。如果选择的是存放于新建文件夹，则在存放位置框必须输入新建文件夹的名称，如果未输入或输入的文件夹名与已有文件夹重名，在点击确定时会给出错误提示。已建文件，点选它，表示要找出过去的已建文件重新计算或查看计算成果。点选后出现一个文件列表框，显示共有多少个已建文件及文件名、工程全称，点选其中任何一个，其文件名、工程全称、存放位置即显示在相应框里。另外存放：对于点选出来的已建文件，如果再点选另外存放，也会出现两个新按钮：存放于新建文件夹、存放于已建文件夹，供用户选择或建立新的存放位置，然后在新的存放位置对文件进行操作。将当前文件部分或全部删除，点选后出现如下提示，供用户选择。其中的选项“删除全部预应力原始数据和生成数据文件”，是在结构、预应力数据文件已经建立以后，又对桥长或单元数进行了修改，而仍然利用原来的文件名和存放位置，这种情况下，再对预应力数据文件进行修改，会发生一系列错误，甚至程序运行不下去。这时，删除全部预应力原始数据和生成数据文件，反而更加方便。退出：退出本程序。1-2 页面二：建立数据文件、计算及查看计算成果这个页面上的一级菜单有7项：原始数据、使用荷载计算、普通配筋、预应力计算、预应力生成数据、预应力生成图形、返回。原始数据将在后面重点介绍，先介绍其它几项。1-2-1 使用荷载计算：是指结构在恒载、活载、温度荷载、风荷载、支座沉降作用下的内力及变形计算。 使用荷载计算 下的二级菜单有12项。使用荷载计算首次计算调整中墩偏心翼板共同作用宽度图T 型梁的预制宽度主梁扭力数据全桥扭矩包络值墩台受力数据影响线图弯矩包络图剪力包络图扭矩包络图跨中恒、活载挠度 首次计算是指原始数据输入后、或对原始数据修改后的首次计算。点选后显示计算的秒数及计算进度的大致百分比。计算成功结束后，屏上给出下一步操作提示。如果计算不成功，也有可能原因的提示。 调整偏心后计算：对于有点铰式独柱墩的曲线梁桥，如果扭矩包络图不够理想，可以点选此项，在按照屏幕提示输入中墩的预设偏心值后，再次进行计算，屏幕画面与上面相同。使用荷载计算 下的其它二级菜单：翼板共同作用宽度图、T型梁的预制宽度、影响线图（下面还有三级菜单，指示何种影响线）、弯矩包络图 、剪力包络图 、扭矩包络图，点选后即显示相应图形。主梁内力数据 （下面还有三级菜单：极限状态法组合结果、容许应力法组合结果、组合前单项内力）、全桥扭矩包络值、墩台受力数据、跨中恒、活载挠度是用来查阅有关数据。比如点选主梁内力数据 下面的容许应力法组合结果，出现下面画面：选择了主梁号、截面号以后，显示出有关内力组合结果。1-2-2普通配筋 下的二级菜单两项：按强度及抗裂性配筋、配筋计算结果，点选后分别进行计算和查看结果。点选按强度及抗裂性配筋，出现一下钢筋表，要求输入。1-2-3预应力计算下有5个二级菜单项：首次计算压力线，是指预应力计算的原始数据输入后的首次计算压力线。 调索或调结构，点选后出现个施工阶段钢索的图形和数据，可对钢索进行增减、调整坐标张力等，也可调整支座形式，若要修改结构尺寸，则需要从菜单原始数据 新建或已建000文件、使用荷载计算开始进行调整和重算。调索或调结构后需要点选此项。主应力计算强度计算，当压力线和压力线限制区图形达到满意后，点选此两项，预应力计算结束。预应力计算首次计算压力线调索或调结构再次计算压力线主应力计算强度计算1-2-4 预应力生成数据下面有10个二级菜单项，全部是用来查看数据。预应力生成数据所需最小预加力钢索坐标-长度-伸长量钢索空间等效作用力各阶段支座受力各阶段主梁累计恒、预内力各阶段主梁预压力、钢索有效张力主梁内力数据全桥扭矩包络值各阶段主应力强度计算结果1-2-5预应力生成图形下面有9个二级菜单项，其中弯矩包络图 、剪力包络图 、扭矩包络图，这是考虑了分阶段施工、混凝土收缩徐变后的包络图，与使用荷载计算阶段生成的包络图可能有差别。如果点选压力线图近期压力线，屏幕上立刻（比AutoCad快！）出现如后面所示的压力线图。该图面有菜单项图形切换，点选后出现下拉列表框显示该文件名开头的所有图形文件(*.scr)，点选任一个 *.scr文件，图形立刻发生切换。预应力生成图形弯矩包络图剪力包络图扭矩包络图平面网格模型分阶段施工图钢索大样图压力线图分阶段弯矩图分阶段挠度图本程序的图形界面有一定的编辑功能，但还比不上AutoCad。当用户有剪切、局部放大、修改需求时，可进入AutoCad进行操作。图形界面的上边写有“当前图形文件名”,若用户进入了AutoCad，键入 SCR 命令，然后选择该图形文件名即可。1-2-6原始数据下有3个二级菜单： 新建或已建000文件、估计钢索根数、新建或已建PRE文件。第一项用于输入结构和使用荷载，第三项用于输入钢索及分阶段施工数据。下面分别详细介绍。原始数据新建或已建 000 文件估计钢索根数新建或已建 PRE 文件2原始数据的输入结构和使用荷载输入点选新建或已建000文件，如果是已建文件，则逐项显示已有数据和结构图形。下面按新建文件介绍输入过程。首先出现的界面如下，左边一列10个按钮，黑色按钮指示当前已经或可以输入的数据，灰色按钮表示暂时还不能输入的数据。随着数据输入，右边图框逐渐现出桥梁的立面图和平面图。按钮一，输入上部结构立面，点选后依次出现下面的输入框，每一框数据输入完后回车（或点击确定），即出现下一输入框。注意：输入数据单位，除特别提示外，均为Kn、M。选择“等高度梁，梁底为二次抛物线”。其中第一行的提示是“输入？个墩台处梁底纵向水平线段长度”,虽然梁底是抛物线，但在墩台处，总有一段水平线，以便布置支座；如果没有水平线，其长度就输入0。梁底纵向水平线段长度之外，就是抛物线的范围。上面三组数据，已经足够画出各中跨的抛物线和两个边跨的半抛物线。墩台截面横隔板被画在立面图上。输入每跨划分的单元数，回车，右边单元长度框里程序自动划分的该跨各单元长度。程序自动划分的公式是：跨长/（跨单元数-2）=中间各单元长，然后两个端单元各分割出一个等于1/2梁高的小单元，变成4个单元。建议每跨输入的单元数为10或18、或22等等，这样跨长除以8、16、20,单元长度不会成为循环小数。自动划分的单元长度有可能出现负数或很小的正数，需要用户对单元数或单元长度进行调整。有限单元法要求单元长度不宜悬殊过大。建议全桥最大、最小单元长度之比不大于10。用户也可以输入自己决定的单元长度。每跨单元长度确定后，立刻画在立面图上。注意：本程序对数组的输入和显示，都借用了FORTRAN的简化输入法，例如：3 3 3 4 5 5 6，可以输入为 3*3,4,2*5,6。数字之间用逗号或空格都可以。各跨单元数和单元长度输入之后，屏幕询问：跨间是否设横隔板（墩台截面的横隔板前面已经输入）？选择“设横隔板”后，出现以下图框，要求逐跨输入横隔板个数、厚度、位置。跨间横隔板也立刻被画在立面图上。按钮二输入上部结构平面，点选后，屏幕首先询问：“桥梁设计中线前进方向的平面线形，按照圆曲线、圆直缓和曲线、直圆缓和曲线、直线，共分为几段？”输入段数后，再逐段选择线形，并输入曲线参数。上部结构立面和平面全部输入后，屏幕右边大图框画完了桥梁的立面图和平面图。按钮三输入截面沿纵向变化规律，可能要求输入：桥梁设计中线到左悬臂端宽度、桥梁设计中线到右悬臂端宽度、左横坡、右横坡、桥梁设计中线下梁全高、左悬臂静宽度、右悬臂静宽度、中间顶板最小厚度、底板最小厚度、腹板厚度、马蹄高度、马蹄宽度、左行车道宽度、右行车道宽度等，最多14项参数沿纵向变化规律。程序假定这些参数沿纵向都呈折线形变化，因此要输入变化点数（即折线点数）、变化点间距、变化点的厚度或宽度数值。折线点间距之和应等于桥梁设计中线长，否则点选确定后会给出出错提示。这些参数输入后，截面类型数就完全确定了。每项参数都有图形和文字予以说明。以三跨连续箱型截面为例，输入底板最小厚度的提示如下：如果选择的是预制空心板形截面，程序目前允许的计算规模是： 三孔空心板，横向最多 12 块，纵向最多 3 跨连续，每跨 12 单元； 双孔空心板，横向最多 12 块，纵向最多 4 跨连续，每跨 12 单元； 单孔空心板，横向最多 12 块，纵向最多 5 跨连续，每跨 12 单元。 如果您计算的桥梁横向的空心板多于 12，请把前面输入的桥面宽度、行车道宽度减小，使之与 12 块空心板对应。 此外，空心板形截面的连续梁桥，一般施工方法是先简支、后连续，除边跨外，中间各跨内力差别很小，因此，计算的跨数太多没有必要。对计算对象作上述处理，不会造成很大误差。按钮四确定截面尺寸，横截面形状的一些其它参数，如腹板个数、腹板间距、腹板倾斜度及顶底板加腋尺寸等，要在这里确定。点选后出现如下画面，上边是根据已有数据画的桥梁纵剖面图，红色竖短线指示截面类型1的位置。页面中间闪烁的光标指示：对于截面类型1首先要输入主梁（即腹板）个数。输入4，回车。屏幕上出现要求修改或默认左右悬臂板、顶底板加腋、外露腹板倾斜程度数据的图框。程序假定这些数据沿全桥都是不变的。上述参数修改完毕，点返回键，中间顶板、底板、腹板的可能厚度出现在数据框里，等待用户的修改或默认。本例把中间的底板厚度修改为0，使之成为双箱双室。点击对左边数据的确定 横截面画图，页面下边的图框里画出了截面类型1的形状，同时标出了底板角点（对于内腹板则是腹板中心线与梁底的交点）间距。修改这些间距，可以调整截面形状与设计一致。点击下一个，进入下一个截面类型，直至完成。按钮五输入横隔板横向厚度变化。前面已经输入了墩台截面处及跨间横隔板的个数、位置、厚度。但横隔板在横桥向的厚度可能有变化，比如双箱双室横截面，双室之间的横隔板厚度，在有的截面处可能为0，在另外截面处可能不为0。点击此按钮，出现下面画面，可依次对所有横隔板的横向厚度变化予以确定。按钮六输入桥面静荷载，点击后出现一张表，应逐项填写或默认。按钮七输入可变荷载，点击后出现一张表，应逐项填写或默认。其中“桥面永久性集中力的个数”输入值若大于0，则出现一个新表，要求逐个输入桥面永久性集中力的位置、大小。若选择有特种车辆荷载，会出现下面图表输入特种车辆的轴数、轴距、轴重、轮数、轮距后，出现新的与输入一致的图表。“日照产生的竖向温度曲线”，有4种曲线供选择。（1）顶板升温为常数（现公路桥规），（2）顶板上部1/2升温为常数，顶板下部1/2渐变为 0，（3）沿梁全高任意温度曲线 (较适合等高度梁)，（4）上下两段温度曲线中段直线自动内插 (较适合变高度梁)。选择后，出现下表，要求输入两种温度模式（通常一个升温，一个降温）按钮八输入墩台沉降组合，输入沉降组合数，回车；再按提示输入每种组合的墩台沉降量。按钮九输入墩台约束条件，点选后出现如下页面，光标提示首先应输入墩台混凝土标号、墩台最大高度，然后对墩台1选择其结构形式，例如“单柱或多柱，圆形（截面）”，在按右边图形提示输入该形式墩台的必要数据，点击确定，转入下一墩台。墩台输入结束，出现“支座设置”页面。页面下边图框，显示墩台1的水平截面图。页面上边，是有待选择的支座形式、个数、偏心、滑动方向，点击确定、画墩台顶支座平面图，可转入下一墩台。至此，结构及使用荷载输入结束，000文件完全建立。3原始数据的输入预应力计算数据的输入 估计钢索根数，在使用荷载下结构计算结束后，点选此按钮，出现如下输入框：输入一孔钢束的控制张拉力后，即可自动打开一个数据文件，显示各主梁、各截面必须的钢束的最少根数（孔数）。它是后面配索的重要参考。新建或已建 PRE 文件点击后出现如下界面。对于新建 PRE 文件，只有第一个按钮可以点选，其余四个按钮都是灰色的，不可以操作。对于已建 PRE 文件，五个按钮都可以点选，可以选择任一部分数据进行阅读或修改。按钮一预应力计算基本数据输入，点击后出现如下数据表，要求输入或默认。其中，若选择“支架拆除顺序对结构内力”“有影响”，会出现新的图框询问“是否采用挂篮施工？”，若选择采用，则出现下面图表，要求输入挂篮自重数据：需要注意的是：输入的是挂篮自重，不包括悬挂在它上面的梁段的重量；挂篮分左行挂篮和右行挂篮，它们在桥上的位置，是用它们安装的梁段定义的。按钮二预应力钢索几何数据输入，用以输入全桥的钢索。同一片主梁的两根索，几何形状、张力完全相同、位置不同，应作为两根索输入。页面上边的图框画着主梁1的立面图、单元节线、若干截面号，淡兰色水平阴影线表示所需钢索的多少。以后输入的每一根索，都立刻画在上面，当前索是大红色，以前索是黄色；如果当前索与某以前参照钢索对称或几何形状相同，参照钢索呈紫红色。首先要求选择钢索的输入方式：样条插值法，还是导线法？若选择导线法，接着又要求输入“允许的钢索竖向弯曲最小半径(m)”，之后要求输入“一片主梁内可能布置的最大钢索数 （可略为偏大估计）”，回车后依次出现一系列新的数据框：“输入主梁1的钢索”“本主梁内钢索根数:”对钢索1，它的形状有两种选择，选择后要求输入左右端截面号、控制张拉力、横截面积、张拉端选择。确定后，出现的数据框要求输入该钢索的几何数据：确定后，1号钢索画出。主梁1钢索输完，点击下一主梁，主梁2，首先询问：“本主梁内钢索布置是否与前一主梁相同？”选择“相同”，则进入主梁3，选择“不完全相同”，则进入与主梁1 同样的输入过程。每个主梁钢索输完后页面如下：按钮三各施工、使用阶段数据输入，点击此按钮，输入各计算阶段数据，每个阶段最终形成的界面如下。数据框及提示，都是逐次出现的。需要解释的项目是“本阶段内新增加或约束条件改变了的墩台个数”，如果某个墩台在先后计算阶段被重复输入，后一次输入时，就被程序认为是约束条