城市高架桥静动力简易分析毕业论文.doc

宁夏大学 2012届交通工程专业 毕业设计城市高架桥静动力简易分析毕业论文目 录第1章 设计概况11.1本次毕业设计课题的目的、意义11.2 高架桥简介11.3 国内高架桥发展21.4 银川交通现状31.5 桥型选择4第2章 主梁设计（手算）52.1 设计资料52.2 主梁间距和主梁片数52.3 主梁跨中截面细部尺寸52.4 主梁恒载内力72.5 恒载内力92.6 各主梁横向荷载分布系数计算112.7 活载内力计算192.8 荷载组合29第3章 行车道板计算323.1设计资料323.2 内力（以纵向1m宽的板条进行计算）32第4章 SAP2000有限元分析354.1 SAP2000简介354.2 SAP2000计算横向荷载分布系数364.3 FRAME单元模拟374.4 SHELL单元模拟434.5 SAP2000分析与手算结果比较504.6 SAP2000分析主梁（静力）504.7 SAP2000动力（地震）定义514.8 SAP2000动力（地震）分析56参 考 文 献58谢 辞5958第1章 设计概况1.1本次毕业设计课题的目的、意义本设计立足于近年来银川交通拥堵日益严重，结合银川地理、经济综合情况，以建设高架桥出发计算高架桥的静动力。通过本设计不但复习了大学四年的专业知识也学习到了以前没有掌握的指示和技巧，能够综合性地运用几年内所学知识去分析、解决一个问题，在毕业论文的过程中，所学知识得到疏理和运用，它既是一次检阅，又是一次锻炼。使我的实践动手、动笔能力得到锻炼，增强了即将跨入社会去竞争，去创造的自信心。毕业设计以下具有目的：(1) 系统的复习了以前学习到的知识。(2) 学习新的知识，掌握CAD、SAP2000、以及毕业设计的相关软件。(3) 综合运用所学专业理论知识和技能提高独立分析问题和解决实际问题的能力。 (4) 提高能力，为将来工作做好准备。1.2 高架桥简介高架桥，即跨线桥，一种桥梁。指搁在一系列狭窄钢筋混凝土或圬工拱上，具有高支撑的塔或支柱，跨过山谷、河流、道路或其他低处障碍物的桥梁。高架线路桥的上部结构，一般多采用简支梁或连续梁（或刚架），悬臂梁较为少见。用简支梁时，为保证桥面行车平顺，常做成桥面连续的简支梁。如连续梁和墩顶刚接，便成为连续刚架桥。桥的跨度不大时，为了美观，可用板式结构，板的厚度可以是不变的，或只有沿横桥方向是变化的，也有做成菌状结构的。跨度较大时，常作成肋式或箱形截面（见实腹梁桥）。箱形截面的两侧伸出桥面板以扩大桥面，其下用窄墩，形成“脊骨式”的结构，特别是在曲线桥 中，较为美观、实用、经济，很受欢迎。本设计高架桥采用T型简支梁桥，具有造价低，施工、计算简单的优点。在本设计中采用手算和SAP2000有限元分析软件来分析高架桥的静力和动力。静力部分包括行车道板、主梁恒载内力、活载内力和内力组合。动力部分以地震荷载为主，采用大震、中震和小震具体分析主梁的受力状况。1.3 国内高架桥发展国内高架桥发展以北京、上海最为典型。北京第一座立交桥（立体交叉桥）是复兴门桥，修建于1978年，分四个匝道，极大地缓解了西二环路与长安街的交通压力第一座三层立交桥是西直门立交桥，修建于1980年，上层和中层是环岛，中间为中空，该立交桥缓解了西北二环的交通压力，该桥已于2001年拆除，改建新桥，而新桥的效果远远不及80年的老桥，被称为“世界上最难走的桥”第一座大型立交桥是三元桥，修建于1984年，分为6个匝道，横跨东三环路、香河园路、东外斜街，是去往机场、顺义、密云的交通要道南二环路最大的立交桥是玉蜓桥，修建于1992年，横跨北京南护城河、南二环路和天坛东侧路北京第一座连体立交桥是月坛北桥和月坛南桥，修建于1993年北京大规模修建立交桥的时期有三个：第一个是在1992年，当时是西厢工程、东厢工程，也就是北京外城环路（外二环路）工程；第二个是在1996年左右，当时是三环路全立交改造；第三个是2001年-2005年，主要是四环路、五环路、六环路部分、西外大街等路段的全立交改造上海从上世纪90年代开始建设高架桥，时至今日著名的高架桥有卢浦大桥、南浦大桥、杨浦桥、徐浦大桥等。据最新出版的上海市市政工程管理局2002年报披露，截止2002年底，上海城市桥梁合计1594座，其中嘉定区以拥有218座桥梁而折冠，而曾享有“江南水乡”美誉的青浦区则以210座桥梁紧随其后。地处市中心的静安区，更以仅拥有2座桥梁而记录在案。与城市桥梁相比，上海公路桥梁的“底气”就更足了，5659座桥梁让上海公路遇河就能轻松“跨越”，碰上车水马龙的主干道，架起的立交桥就能“一飞冲天”。另外，好路好桥也需精心养护维修，合理投入，据年报统计，在过去的一年，上海各区在市政养护经费上的投入也是历年来最多的，其中犹以普陀区为最甚，该区以4900万元的养护维修投入确保了一方的平安。宝山区则以3948.55万元的投入名列市政养护经费投入排行榜第二。在公路养护经费投入上，浦东新区则以16610万元遥遥领先，几乎是金山区公路养护经费投入的10倍。在城市道路面积上，浦新区依旧在各区县中“领跑”，1166.2万平方米的城市道路面积给浦东新区的开发开放创造了最佳的硬件条件。南江区以823.82公里的公路总里程，在各区县公路里程中勇拔头筹。1.4 银川交通现状随着社会的快速发展，堵车已不单是个别大城市的问题，而是迅速向二三线城市蔓延。宁夏回族自治区银川市虽然城区人口只有80余万，但交通拥堵问题也逐渐暴露出来。为缓解拥堵，银川市近期在老城区大面积实施单行，并不断调整单行方案，频繁变更有时给市民出行带来新的不便。据统计，截至目前，银川市机动车保有量达40万辆左右，并以每天300辆的速度增加。急剧增加的机动车让银川市尤其是兴庆区这样的老城区交通拥堵比较严重。然而，大面积实施单行，带给市民最直观的感受不是交通顺畅了，而是出行更加不便。由于道路改为单向，导致目的地近在咫尺却不得不绕行。市民 普遍反映，银川城区已成为“单行迷宫”，出行前不仅要仔细规划路线，而且路途也被拉长。不仅如此，据了解，实施单行虽然缓解了单行道上的交通压力，却把压力转嫁给相邻的双向道路。文化街位于湖滨街和解放街两条单行线之间，是一 条双向车道的道路。下班晚高峰时，记者在文化街看到，道路上的车辆非常拥挤，行驶速度缓慢。文化街口的一个小型停车场的收费人员告诉记者，单行实施几个 月来，以他的直观感受，文化街比以前堵得严重多了。伴随着银川市经济的快速发展、区域地位的提升，以及居民生活水平的提高，机动车数量迅猛增长，城市交通现状越来越不能满足经济发展。目前，银川市城市综合交通存在诸多问题，如公共交通客运主体地位未能确立，对外通道不完善及城市慢性系统滞后等问题。 在银川都市圈初步形成及区域一体化发展的背景下，这些原有的交通体系面临着一系列重大机遇和挑战。为促进银川市城市综合交通的发 展，满足居民出行的需要，改善交通状况，提高城市交通服务能力，全市迫切需要构筑与区域合作、城市发展、土地利用和环境保护相适应，各种交通方式协调发展 的综合交通体系。 自治区党委常委、银川市委书记徐广国指出，交通工作要站在更高的位置、民生的角度去思考，要千方百计提高银川人民的幸福指数，营造 风清气正的发展环境、建设“两个最适宜”城市都要从这些具体工作做起。他强调，交通规划建设要增强超前意识，树立大交通概念，发展综合立体、全方位的交 通，早动手去研究解决“城市病”。他要求，交通工作要靠制度规范，解决问题要分节点、分阶段，要把当前、明年和未来5年的发展结合起来，从群众最关注的问 题解决做起。徐广国最后要求，要通过科技手段提高交通组织水平，建设智慧交通，并要加强信息沟通、宣传，让市民了解交通工作，为交通工作出谋划策。 1.5 桥型选择城市高架桥和立交桥的桥型结构，通常以选用梁式桥为主。梁的截面形式常用的有预应力混凝土空心板梁、T型梁和箱形梁。T型梁在早期修建的城市高架桥中应用居多，它的优点是可以预制装配、工程造价低、施工周期短，缺点是建筑高度大、桥下外观不好。特别是城市立交桥，一般桥下净空高度为1.5m，当T梁跨度增大，梁的高度相应增加时，梁高与桥下净高会比例失调，呈现压抑感。但是考虑到经济因素和施工组织本设计采用预应力T型简支梁桥。第2章 主梁设计（手算）2.1 设计资料2.1.1设计跨径：标准跨径30.00m（墩中心距离），简支梁计算跨径(相邻支座中心距离)29.50m，主梁全长29.96m。2.1.2荷载：公路-I级；人群：3KN/m2；每侧栏杆、人行道的重量分别为1.52KN/m和3.6KN/m。2.1.3材料及工艺：混凝土：主梁用C50号，人行道，栏杆及桥面铺装用C20号。预应力钢束采用符合冶金部YB255-64标准的5mm碳素钢丝，每束由24丝组成。普通钢筋直径大于和等于12mm的用16Mn钢或其它级热轧螺纹钢筋；直径小于12mm的均由级热轧光钢筋。 钢板和角钢：制作锚头下支承垫板、支座垫板等均用普通A3碳素钢，主梁间的联接用16Mn低合金结构钢钢板。按后张法工艺制作主梁，采用45号优质碳素钢结构钢的锥形锚具和直径50mm抽拨橡胶管。2.2 主梁间距和主梁片数主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标很有效，故在许可的条件下应适当加宽T梁翼板。但标准设计主要为配合各种桥面宽度，使桥梁标准化而采用统一的主梁间距。交通部公路桥涵标准图（78年）中，钢筋混凝土和预应力混凝土装配式简支T形梁跨径从16m到40m，主梁间距均为1.6m (留2工作缝，T梁上翼沿宽度为158cm)。考虑人行道适当挑出，净7附20.75m的桥宽则用五片。2.3 主梁跨中截面细部尺寸2.3.1主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/151/25，本设计取1.75 m。主梁截面细部尺寸：为了增强主梁间的横向连接刚度，除设置端横隔梁外，还设置3片中横隔梁，间距为47.375m，共5片，采用开洞形式,平均厚度0.16m。T型梁翼板厚度为8cm，翼板根部加到18cm以抵抗翼缘根部较大弯矩。为了翼板与腹板连接和顺，在截面转角处设置圆角，以减小局部应力和便于脱模。在预应力混凝土梁中腹板处因主拉力很小，腹板厚度一般由布置孔管的构造决定，同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的1/15。标准图的T梁腹板厚度均取16cm。马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要来确定，实践表明马蹄面积占截面面积的1020为合适。这里设置马蹄宽度为36cm，高度19cm。马蹄与腹板交接处做成45斜坡的折线钝角，以较小局部应力。这样的配置，马蹄面积占总面积15.75，按上述布置，可绘出预制梁跨中截面。马蹄从四分点开始向支点逐渐抬高，在距梁端一倍梁高范围内将腹板加厚到与马蹄同宽。变化点截面（腹板开始加厚区）到支点的距离为138cm。预制梁跨中截面图（单位：cm）2.3.2 桥面铺装：采用20号混凝土，坡度由桥面铺装层找平。桥横截面（单位：cm）主梁纵截面（单位：cm）2.4 主梁恒载内力2.4.1恒载集度（1）主梁：（2）横隔粱：横隔粱尺寸图（单位：cm）各部分面积计算：总面积计算：（3）综上对于边主梁：对于中梁：桥面铺装层：栏杆和人行道：作用于边主梁的全部荷载为：作用于中主梁的恒载强度为：mkNggi/204.2100.28356.4.235.14133.01=+=2.5 恒载内力计算边主梁的弯矩和剪力，计算图示如下：剪力计算图示弯矩计算图示公式为：计算结果如下表：截面位置x内力剪力Q（kN）弯矩（kN.m)X=0311.7750X=l/4155.8871724.533X=l/202299.385边主梁恒载内力表格截面位置x内力剪力Q（kN）弯矩（kN.m)X=0312.7590X=l/4156.3801729.948X=l/202306.598中主梁恒载内力表格2.6 各主梁横向荷载分布系数计算2.6.1 支座处各主梁的横向分布系数（杠杆法）在支座处或支座附近，荷载的绝大部分均通过相邻的主梁支座直接传到桥台。再从集中荷载直接作用在端横隔梁上的情形来看，虽然端横隔梁是连续与几根主梁相连接，但由于主梁的间距较小，且支座的弹性压缩和主梁的压缩变形微小，显然端横隔梁上荷载将主要传至相邻的两根主梁支座上。因此，用杠杆原理法计算支座处横向分布系数是完全可行的。根据公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）规定，在横向影响线上确定荷载沿横向最不利的位置布置。所以按照杠杆原理绘制1、2、3、4、5号梁的荷载横向影响线如下图：荷载分布示意图1、 对于1号梁；车道荷载：人群荷载：2、 对于2号梁； 车道荷载：人群荷载：3、 对于3号梁；车道荷载：人群荷载：4、 对于4号梁；车道荷载：人群荷载：5、 对于5号梁；车道荷载：人群荷载：综上计算结果见下表：2.6.2 跨中各主梁横向分布系数 该桥在跨中、四分之一跨度处及支座处均设有横隔梁，所以具有可靠的横向联结且桥的宽跨比。因此，可以用偏心压力法计算跨中的横向分布系数。但考虑到偏心压法会导致边梁受力偏大的情况，为进一步提高计算准确性，采用考虑主梁抗扭刚度的修正偏心压力法。主梁截面尺寸如图：主梁截面尺寸示意图1、计算I和;由桥梁博士求出主梁抗弯惯性矩: 主梁抗扭惯性矩由桥梁工程公式2-5-41查表2-5-2计算：对于翼板，查表得：对于梁肋，查表得：对于梁肋，查表得：2、计算抗扭修正系数；由表2-5-1知：n=5时，代入式2-5-403、计算横向荷载分布系数；此桥在跨度内设有横隔粱，具有强大的横向连接刚性。本桥各根主梁的截面均相等，梁数为5，梁间距为1.60m，则：各梁荷载均按最不利位置布置，如图：荷载分布示意图1号梁计算；1号梁横向影响线的竖标值为：由和绘制1号梁的横向影响线，如图：1号梁影响线图示车道荷载：人群荷载：号梁计算；2号梁横向影响线的竖标值为：由和绘制2号梁的横向影响线，如图：2号梁影响线图示车道荷载：人群荷载：3号梁计算；3号梁横向影响线的竖标值为：由和绘制3号梁的横向影响线，如图：3号梁影响线图示车道荷载：人群荷载： 4号梁计算；4号梁横向影响线的竖标值为：由和绘制4号梁的横向影响线，如图：4号梁影响线图示车道荷载：人群荷载： 5号梁计算；5号梁横向影响线的竖标值为：由和绘制5号梁的横向影响线，如图：5号梁影响线图示车道荷载：人群荷载：综上计算结果见下表：2.7 活载内力计算2.7.1 计算车道荷载的跨中弯矩 简支梁桥的中主梁基频：式中：l为结构的计算跨径，l=29.5m;E为混凝土弹性模量，;Ic为结构跨中的惯性矩，；为结构跨中处单位长度质量， 据公桥规4.3.2条，当时：同理可得，边主梁基频： 汽车荷载及人群荷载都是移动荷载，其内力计算公式：式中：汽车冲击系数，人群=0；内力影响线的面积；内力影响线的最大竖标值；汽车荷载折减系数；横向分布系数其他符号意义同前所述。弯矩影响线图所以：； （由内插法求得）；所以，由公式 计算结见下表：2.7.2 人群荷载跨中弯矩由公式计算结果见下表：2.7.3 计算跨中截面车道活载最大剪力鉴于跨中剪力影响线的较大坐标位于跨中部分，故也采用全跨统一的荷载横向分布系数来计算。跨中剪力影响线如图：跨中剪力影响线如图所以的影响线面积：由公式所以，计算结果见下表：2.7.4 计算跨中截面人群荷载最大剪力由公式,计算结果见下表：2.7.5 计算车道荷载的1/4处弯矩1/4处弯矩影响线计算图，如下：1/4跨弯矩影响线所以，影响线面积为：所以，由公式 计算结见下表：2.7.6 计算人群荷载1/4跨弯矩由公式,计算结果见下表：2.7.7 计算1/4截面车道活载最大剪力1/4处剪力影响线计算图，如下：1/4处剪力影响线图所以的影响线面积：由公式所以，计算结果见下表：2.7.8 计算1/4跨截面人群荷载最大剪力由公式,计算结果见下表：2.7.9 计算支点截面车道荷载最大剪力绘制支点剪力影响线示意图如下：支点剪力影响线示意图如上图所示，横向分布系数变化段长度：a=7.5m影响线面积为：因此按如下公式（2-5-76）计算：其中的计算公式如下：其中：，综上数据计算，见下表:由以下公式（2-5-76）计算最终剪力，计算结果见下表：2.7.10 计算支点截面人群荷载最大剪力人群荷载由公式（2-5-76）和公式（2-5-77）求得，计算结果见下表：2.8 荷载组合荷载组合公式：其中 ，跨中弯矩组合梁号恒载（KN/m）活载(KN/m)组合值(KN/m）汽车人群1号梁2299.3852023.75629163.81452155775.993072号梁2306.5981850.56808104.82856655476.1209063号梁2306.5981526.24171548.9514959.4811214号梁2306.5981850.56808104.82856655476.1209065号梁2299.3852023.75629163.81452155775.993071/4跨弯矩组合梁号恒载（KN/m）活载(KN/m)组合值(KN/m）汽车人群1号梁1724.5331517.779816122.86239714331.9372272号梁1729.9481387.89185978.622388554107.0432783号梁1729.9481144.6530836.71373719.5712564号梁1729.9481387.89185978.622388554107.0432785号梁1724.5331517.779816122.86239714331.937227跨中剪力组合梁号恒载（KN/m）活载(KN/m)组合值(KN/m）汽车人群1号梁0130.28275025.553098438188.61532052号梁0119.13346493.553551563170.76682853号梁098.2544041.659375139.41466564号梁0119.13346493.553551563170.76682855号梁0130.28275025.553098438188.61532051/4跨剪力组合梁号恒载（KN/m）活载(KN/m)组合值(KN/m）汽车人群1号梁155.887269.059731224.98931945591.73606152号梁156.38261.91233115.99122295572.24343313号梁156.38202.9148417.4673480.10015334号梁156.38261.91233115.99122295572.24343315号梁155.887269.059731224.98931945591.7360615支点剪力组合梁号恒载（KN/m）活载(KN/m)组合值(KN/m）汽车人群1号梁311.775267.991494928.02347297780.70438262号梁312.759276.021753210.94233781773.99667283号梁312.759316.6816715.0934375824.36978944号梁312.759276.021753210.94233781773.99667285号梁311.775267.991494928.02347297780.7043826第3章 行车道板计算3.1设计资料荷载为公路I级。桥面铺装为8cm沥青混凝土和9cm的C30混凝土。3.2 内力（以纵向1m宽的板条进行计算）3.2.1 板上的恒载g：桥面铺装层： T梁翼板自重： 合计：3.2.2 每延米宽板条的恒载内力弯矩： 剪力： 3.2.3 汽车20级产生的内力将加重车后轮作用于铰缝中轴上(如图3.1)，后轴作用力为P2120kN，轮压分布宽度如图3.2所示。对于汽车20级加重车后轮的着地长度为，（由桥规查得），则得： 悬臂板计算图式汽车20级计算图式荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：mdlaa38.34.171.0254.0201=+=+=冲击系数： 作用于每延米宽板条上的弯矩为：作用于每延米宽板条上的剪力为：3.2.4 荷载组合第4章 SAP2000有限元分析4.1 SAP2000简介SAP2000是由美国Computer and Structures Inc.（CSI）公司开发研制的通用结构分析与设计软件。SAP2000已有近四十年的发展历史，是美国乃至全球公认的结构分析计算程序，在世界范围内广泛应用。SAP2000中文版是一个集成化的通用结构分析与设计软件。它可以对建筑结构、工业建筑、桥梁、管道、大坝等不同体系类型的结构进行分析和设计，也可以根据需要完成世界大多数国家和地区的结构规范设计。SAP2000中文版软件集成化的特性还体现在集成化的软件环境，也就是结构建模、分析和设计的所有工作都是在同一界面中完成的，并且所有的数据都是在同一数据库中进行的，不需要数据的相互传输。SAP2000中文版的界面是一个标准的Windows界面系统，SAP2000是SAP系列程序功能最为强大的版本，它同时具有友好的用户界面。在1996年刚发布的时候，SAP2000是SAP的第一个完全集成到Microsoft Windows中的版本。强大的图形界面在易用性和高效性上无可匹敌。模型的创建和修改、执行分析、校核、设计优化和输出结果都在一个环境中实现。可以在一个模型中进行多种不同类型的分析和设计。 SAP2000采用基于对象的非线性有限元技术，成为集成化的结构工程软件，重新定义有限元技术发展水平。SAP2000可以模拟能量耗散装置、管道系统、逐步倒塌分析、材料非线性等一系列的特性，基于对象的有限元技术可以采用复杂的自动网格划分功能；SAP2000强大的分析功能包括：顺序施工、Pushover分析、混凝土徐变与收缩、冲击分析、多基激励、基础隔震与阻尼器、大位移分析、土壤结构相互作用、屈曲分析、频域分析等，可以几乎覆盖结构工程的所有计算分析问题。 自从SAP于四十多年前诞生以来，已经成为了结构工程分析方法发展技术水平的代名词，SAP2000延续着这个传统，针对交通设施、工业建筑、公共建筑、体育场馆以及其他的基础设施，提供了精妙的用户界面，无可匹敌的分析引擎，和全面完善的设计工具。它可以针对混凝土框架、钢结构框架、铝框架以及多种混合材料结构进行计算与设计。SAP2000中文版包括了中国及欧美常用的设计规范，对于涉外工程项目的分析具有很大的优势。同时，软件可以输出英文计算书直观的界面使得用户可以快速生成结构模型，而无需长时间学习。用户可以驾轻就熟地利用SAP2000的强大功能来处理所有的分析与设计任务，包括一两天的小问题。可以通过程序内建的模板来生成复杂模型和进行剖分。先进的分析技术可以用于逐步大变形分析，P-Delta分析，特征向量和Ritz向量分析，索分析，仅拉或仅压分析，屈曲分析，爆炸分析，阻尼器、基础隔震和支座塑性的快速非线性分析，位移控制的能量方法，顺序施工分析等。桥梁设计人员可以使用SAP2000桥梁模板来生成桥梁的结构模型、自动进行桥梁活荷载分析与设计、桥梁的基础隔震，桥梁的施工顺序分析，斜拉桥和悬索桥的大变形分析，以及Pushover分析。从强大的三维基于对象的图形化模拟环境，到各种集成化的分析与设计选项，SAP2000持续地证明了它是土木结构工程最有效和最实用的软件。从2003年开始，北京金土木软件技术有限公司、中国建筑标准设计研究院同美国CSI公司展开全面合作，已将中国设计规范全面地贯入到SAP2000中。2005年11月3日SAP2000中文版通过建设部评估鉴定，鉴定委员会一致认为：SAP2000中文版软件达到了国际领先水平。该软件符合中国建筑结构设计新规范的要求，能够处理各种复杂的结构体系，可以更好地提升我国的结构设计效率和水平，提高我国设计行业整体的竞争力，具有很大的推广使用价值。SAP2000中文版包含的中国规范主要涉及到：建筑荷载规范GB50009-2001、建筑抗震设计规范GB50011-2001、混凝土结构设计规范GB50010-2002、钢结构设计规范GB50017-2003。SAP2000中文版正在加入我国的桥梁设计规范、水工港口设计规范，以及其他的相关规范内容。SAP2000既可以用来进行结构分析的教学指导，更可以用在大型项目的非线性有限元分析；无论你是大学的研究生和教师，还是从事工程设计的工程师，SAP2000都可以成为你的日常分析与设计辅助工具。从CCTV新楼，到奥运工程的“水立方”、“鸟巢”等一大批国家重点项目都凝聚和体现了SAP2000的强大分析技术，SAP2000中文版将继续为我国的建设事业发挥重要作用。4.2 SAP2000计算横向荷载分布系数对于一座由多片主梁组成并通过桥面板、横隔梁僵住两横向连接在一起的梁桥来说，当桥上作用车辆荷载P时，必然使荷载在X、Y方向同时传布，是所有主梁不同程度的参加工作。前人做了许多研究工作，把空间问题转化为平面问题，从而方便手工求解，比如常用的杠杆法、偏心压法、修正偏心压法、横向铰接法、横向刚接法、比拟正交异形法等。SAP2000也可以通过综合分析5片梁整体受力和一片梁单独受力的情况来求解很像荷载分布系数。从建模方式上可以分为FRAME单元模拟和SHELL单元模拟两种方法。4.3 FRAME单元模拟已知简支梁桥跨径30m，计算跨径29.5m。梁间距1.6m，梁高1.75m，梁面积0.516平方米，换算惯性矩0.196 。主梁使用C50混凝净土，横隔梁使用C40混凝土。材料定义如下图：C50混凝土定义C40混凝土定义主梁定义如下图：主梁截面横隔梁定义如下图：横隔梁截面材料和截面定义完成后开始用SAP2000建立5片主梁和单片T型梁的建模，建模结果如下图：根据规范在最不利位置添加荷载，荷载添加结果见下图：荷载添加位置大图级局部图建模到此结束，可以利用SAP2000的分析结果中得挠度参数来求解横向荷载分布系数。首先分析单片梁受力后的挠度变形，分析结果见下图：单片梁挠度由上图可知单片梁挠度为U3=0.0125然后求解各个主梁的挠度，分析结果如下：1号梁：挠度为0.064，则1号梁的横向荷载分布系数为0.0064/0.0125=0.512。2号梁：挠度为0.057，则2号梁的横向荷载分布系数为0.0057/0.0125=0.456。3号梁：挠度为0.005，则2号梁的横向荷载分布系数为0.005/0.0125=0.4。4号梁和5号梁分别和2号梁1号梁对称，不再单独计算。综上FRAME单元模拟结果如下4.4 SHELL单元模拟SHELL单元模拟于FRAME单元模拟材料相同，SHELL单元将主梁分为翼板和腹板两个部分，横隔梁为一个整体。然后利用单元划分、节点连接来建立模型。翼板截面如下图：腹板截面如下图：横隔梁截面如下图：建立模型如下图：车辆荷载按最不利位置布置：弯矩分析结果见下图：同样利用挠度参数求解横向荷载分布系数，单梁分析结果为：挠度为0.0005597.1号梁：挠度为0.00002869，则横向荷载分布系数为0.00002869/0.00005597=0.516.2号梁：挠度为0.00002557，则横向荷载分布系数为0.00002557/0.00005597=0.4573号梁：挠度为0.00002232，则横向荷载分布系数为0.00002232/0.00005597=0.4同样，4号梁和5号梁分别和2号梁1号梁对称，不再单独计算。综上SHELL单元模拟结果如下4.5 SAP2000分析与手算结果比较比较结果见下表：由上表可知手算结果和软件分析结果存在一定差异，分析原因如下：杠杆法计算横向荷载分布系数基本假定是忽略主梁之间横向结构的联系作用。适合于支点处分布系数的计算，对于一般多梁式桥，计算的横向荷载分布系数通常对于中间梁会偏大些，计算结果相对较大。偏心压力法具有概念清楚、公式简明和计算方便等优点，但是在其推演过程中作了横隔梁近似绝对刚性和忽略主梁抗扭刚度的两项假定，这就导致了边梁受力偏大的结果。所以由上表得出边梁SAP2000分析结果小于修正偏心压法。SAP2000分析分为farme单元和shell单元，但是主要误差来源于建模存在细部的不完美和真实受力存在差异。4.6 SAP2000分析主梁（静力）对于由多片主梁组成的梁桥，通过荷载横向分布系数计算，可以得知在活载情况下，哪片主梁受力最大，车辆作用下它分担了多少荷载，然后对这根主梁进行应力分析。采用SHELL单