桥梁博士教程之16m简支空心板桥中板计算

1、16m简支空心板桥中板计算to本次16m简支空心板桥计算的目的是让同学熟悉桥梁博士 V3.03软件的基本操作。 桥梁博士是桥梁专业设计的有限元软件。有限元软件的基本操作可以归结为三大类：前 处理(PreProCCSS)、计算(SOlVe)和后处理(POStPrOCeSS)O在使用有限元软件之前，我们必须有一些预备知识，例如节点和单元的概念等，这些都 在结构力学和有限元等课程中有详细介绍。作为桥梁专业软件，使用桥梁博士进行桥梁 设计就必须掌握桥梁的相关专业知识，这些都是桥梁工程的主要教学内容。下而介绍如何使用桥梁博士设计一座16m简支空心板桥的中板。下图为16m板桥 中板立而图及横截而图匚打7前

2、处理输入桥梁博士的前处理包括六大步骤：输入总体信息、输入单元信息、输入钢束信息、输入 施工信息、输入使用信息、输入优化信息。（一）总体信息输入1. 计算类型计算类别-G只计算内力位移估算结构配筋面积C全桥结构安全验算广优化计算拉索面积计算类别中有四个选项，其中的区别请自行查阅软件的帮助文件，本次计算中直接选用 “全桥结构安全验算”。2. 计算内容计算内容V计算预应力Pr计算收缩P计算徐变0计算活載粱-柱非线性厂几何非线性计算内容中的6个选项，根据实际需要选取,对于一般的预应力桥梁前4项是最为常用, 后两项为非线性计算内容。3. 桥梁环境-桥衆环境湿度；I野外一般条件二Pr相对湿度（o7s J匚

3、环境有强烈的腐惋性这个选项一般情况下不需要做太多修改，但是如果桥梁环境有特殊情况则需要修改。4. 设计规范规范3设计规范中有交通规范和铁路规范。在这里选择相应的规范，软件就可以自动对规范中 一部分的条文和计算公式进行校核。5. 其他信息英他信息中还有很多相当重要的内容，只是在16m板桥中不需要使用，而在苴他的桥 梁设计中扮演重要角色。（二）单元信息输入单元信息输入中需要输入：盯点坐标、单元连接方式、单元类型、截而和材料特征、自重荷载等。1. IT点坐标和单元连接方式这个方面其实就是将桥梁结构离散化的体现。节点号左节点号：Iii右节点号：2-顶缘坐标x ） 左端oo右端o截面鬲度中点处坐标如果是

4、一些特立的线形可以用快速编辑器批量输入，本次计算为一直线梁，故可以使用 快速编辑器中的直线编辑器。快速编笹器-控制断面定义距离截面拟合类型截面拟合类型一辛/1；.二.1."'.1二書營脣書二'.'.'.'.'.'.'I <?直线內插广向前抛物线广向后抛物线控制点距起点距离15. 96 ro 截面特征Q) I 添加(A) I 修改© I 删除I编辑内容编辑节点号V编辑节点坐标Pr编辑截面特征P编辑单元其它特征模板单元号：R-分段方向e水平竖直广斜向分段长度.2*0. 25 0. 48 22*0. 5 0.

5、42 2*0. 25起点 X= Y= > 终点F jl5. 96 Y= 0 m 确定 取消 I帮助(E)2.单元类型-单元性质：C钢筋?&构件e预应力腔构件r组台构件U钢构件C拉索r垢壬构件0全预应力构件17现场浇注构件V昱否桥面单元单元类型的输入主要在单元性质中完成。3. 截而和材料特征截而和材料特征的输入在截面描述中输入，分别选择“左截面”和“右截而”输入。截 而的几何特征通过“截而几何描述”输入，类型有如下图所示的4种方法。对于特殊截面或 者任意截而可以通过在单元信息输入截而中点右键调岀快捷菜单选中'从AUtOCAD导入截 而”输入CAD文件中dxf文件完成，如要注

6、意的是dxf文件中需要用单线和不同的颜色表 示不同的区域，单位必须为亳米。在桥梁博士输入是需要选左单元、截面和dxf文件中的图 层信息。此外，我们还需要输入材料类型、截面钢筋，在这里需要注意的是选择的材料必须 与总体信息输入的规范信息相吻合。二J強霜Xri30够唆£理眩甘易魚理；B!高岌中点处生标IT点号左节点号：34顶綠黑标单元tlft：r 拘件 Jw3¾拘件 r组刪件 广 iFW 广性索r垮工初件斗面描址I左秋面Q I右总BC儘i曲耐i© I!S 幷 nc!台 I>!疔:圭Q 平行 对触! 壬移K rt(ITtP林習类型：i中交新混凝土:C40混濺土 t

7、tJ有数英度歡面用筋(0 I弦面几何描述 类型坐标截面左窈 )B. 7) 前 5. 96 厂签ISi高圧Xg Y(n)(:囹形航x© I节线笹M)I坐标入c I存入文件趣I重新设定与大气接慰的周边长度二o-谀入文件(Q顶缘有宽度* 3M*ME杵 P是否桥面单元E更新呈示灼IT帧11g堂系妆ho M?期(夭区ff8Qt)坐标(Q)1o(> Iav.UmoCad导入(5显 WAJIflCA Ct 岀霖面 岀協蛋 ajioCArv±wa自 6S½ S.S 低主成絆本好立件I療l3佰虜7 m-*sttsXLLffa 5入隹用佰見 Jjtt<sS4. 自重荷载的

8、调整自重荷载在默认输入中为1即为25kNm实际计算中我们一般使用26kNm所以需 要对自重荷载进行相应调整。调整的方法为点击“快速编辑器”中“单元”，填好需要修改 的单元号，选中“就该自重提高系数”输入104,点击“确认=5. 其他选项本文中没有介绍其他选项，其中有很多技巧和需要注意的地方请自行参考帮助文件。（三）钢束信息输入输入钢束信息主要是输入结构的预应力钢筋，其中包括钢束的材料信息、截而信息、施 工方法信息、几何信息以及其他信息。当市钢東织号：I往： c钢東几何描述-竖弯Q）I平弯回I几貧文件>前一I 岳他I诩裒钢氏 片交8帧应力标270K级钿绞娱仃52升 二钩東根影：钢東東栽：|

9、1 栩羽惓固旳旁性审Tft计总变形（rm）: 厂歩考点0YW O域斜角度進,i58m为正o- 自动形戍钢和L何<Y） I快逮瞬® I戲Dfl束味谊腔制应力（N“395fC卷入钢張（D義程铁皮勿型 a機发管te芯吃型srtfJfea;r用户自走义成孔面积wm2PW?器付溝an；厂也除钢義尬c,iSJE3?J rv= I .SPfSSi k=厂相关单元号：F存入文杵（E）t1元号；厂唸于文杵（VIU Fe L左端*垃右t± r伟外衷Qom I Ia史黔显示【 文冇 DDoctofBde30MmS栏板设计示- OI松地时何（天）P1. 材料信思材料信息主要是输入材料类型在钢

10、朿钢质里输入，同时需要注意选择的预应力钢筋须与 总体信息中的规范向对应。2. 截而信息对于预应力钢筋的截而信息从有限元的角度来看需要明确的是截而而积。从桥梁博士中 我们是通过钢束编朿根数和钢朿束数来确定的。3. 施工方法信息施工方法信息中需要输入“钢朿锚固时弹性回缩合计中变形”、“张拉控制应力”、“超张 拉系数”、“成孔方式”、“成孔而积”和“张拉方式”。这些参数的输入必须同钢筋的类型和 施工的方法相关。4. 几何信息几何信息是指钢束在结构的布苣，包括竖弯、平弯和参考点及倾斜角。在钢朿的几何信 息输入中，需要明确的是总体坐标系和钢束坐标系的关系，即钢朿坐标系的原点在总体坐标 系的坐标为参考点的

11、坐标，钢朿坐标系与总体坐标系的夹角为倾斜角度。5. 其他信息英他信息除了有“其他信息”的输入框还有界而中英他的输入选项。通过这些可以指泄 预应力作用在哪些单元和不作用在哪些单元。还有钢朿的参考线采用何种曲线。具体的运用 参见帮助文件。在本设讣中采用的钢束信息在施工图中有着详细的描述：立-在桥梁博士中以N2钢筋为例输入如下:B束娶青几何参数金入对话低X-谕入方式 卷查信息V导i相对坐标输入几何参数（单D序号节点糸节点丫节点R上下参考线强制直线1-7.800OeIOODDD025848019512.5000r35 430.19512.5000047 £030610OOT300587891

12、0注：1）上下步老线：1上参考线；CIi下参考线（可不爺）2）强制直线：1-J为言线：O不限制（可不爺）¾f I 極入行 I册除行 11匚二魏產二二I取消 I 帮助 I（四）施工信息输入施工信息的输入是指在有限元中模拟结构形成的过程,通过单元的逐步安装或者拆卸完 成结构的施工过程的模拟。特别是大跨度和复杂结构的桥梁，在施工过程中有着多次的体系 转变，这意味着，结构在施工过程中受力大小和受力形式有着巨大的变化。此外，桥梁的施 工过程对桥梁成桥状态的确定有着至关重要的影响。由于超静立和混凝土的收缩、徐变等因 素，成桥状态的内力分布和线形也取决与施工状态。本桥施工简单，采用预制成形、放置形

13、成强度后吊装，然后施工桥而附属设置。所以在 有限元模拟中可以采用一次施工完毕的模拟方法，分为3个施工阶段：第一施工阶段：预制、放置形成强度后吊装。施工天数为28天。在这个施工阶段中需 要安装全部单元、张拉全部预应力钢筋、施加约朿条件模拟吊装后的状态。约朿条件为简支梁的约朿条件，考虑到支座的实际位置，针对相应的Yj点施加约束。边界条杵节点号水平刚性竖冋刚性转动刚性爪平系数竖冋系数转动系数萼剪系数 水平竖冋转动双向双向双向釣東信息节点号阪厂Sssil 弹性系数F 竖直刚性约衷弹性系数o 厂转动刚性约束弹性系数0弯剪系数|0KN-In/mKN/mKN/mKNwW帮助(H)第二施工阶段：施工桥而附属设

14、置。施工天数为10天。在这个施工阶段中需要添加永 久荷载，例如桥而铺装、人行道板、栏杆等。本次计算的是中梁，所以仅有桥面铺装荷载, 其荷载集度为5.25kNn点击“永久荷载”输入如下图所示：总个1>鞘肖別除®)作用杆号：1-54 劲载检置Ql 侖欽位置辺 张平力(kWro):厂 婪问力Ikt():卜5252Hl<fl总卜线形荷乾Q诵定I 谕 I顾d强迫位侈(QSSrf件号 -¾M1xm<r比久命低Il年用杆号荷戟位置荷鞅置朮平力竖囱力疾中荷我(E)第三施工阶段：收缩、徐变阶段。施工天数为3650天。但是没有任何施工动作。这个 施工阶段也可以在使用信息中输入

15、，但是根据该程序的开发人员介绍，推荐在施工阶段完成 收缩.徐变的信息输入工作。（五）使用信息输入使用信息输入是指在桥梁运营阶段中，桥梁受的其他可变荷载，例如风荷载、车辆荷载、 人群荷载、温度荷载等等。本桥中的中板所受的荷载有温度荷载（包括体系温度荷载和桥面板温度梯度荷载）、车 辆荷载。体系温度为升温荷载和降温荷载点击“活荷载描述”，在输入对话框中输入公路-I级、不计挂车荷载、忽略人行荷载、 输入横向分布系数（这里偏安全的输入0.5）并自左义冲击系数（冲击系数的确左根据新规 范中的条文说明计算确左）。活筍殴入×-汽车荷载r汽-ICI颔r汽-15飯汽-20艱r汽超-20烦r不计汽车荷载r

16、加级厂如级G公路卫Q公路F级W车輛载人行荷载横向分布调整系数主桥面挂车荷载-厂挂-8嫁挂-IOQC 挂-12Q不计挂车荷莪(kNvn)挨路荷裁厂中-活载厂轻轨活载轻轨定义QI I贸活较定岌卽确定<m帮助Op（六）优化信息输入1）汽车荷载2挂车荷载3）人群荷载4）满人荷载5）特殊荷裁6特魏车列D中-活载8）轻轨（ZK）0.5附加桥面附加抒面A厂折线系数主子百刃-其它信息厂横向加载宙J報有0.区或二厂自动计入汽车车列折溺系数在本次讣算中没有优化信息的输入，如果需要参见帮助文件。计算求解计算选项一共有4个：分别为输入数据诊断、执行项目计算.重新执行项目和停止项目 计算。依次执行输入数据诊断、执行项目计算即可。三、后处理阶段后处理阶段的主要目的是分析计算结果、提取有用信息、验算相关公式。桥梁博七后处 理有多种方式。主要有4中査看手段，如下图所示：/ W4S LeDf-T doDIGglljl ¾ll 刮 I3Rj SQfi0 帯JE51蓟钧啕划创创1J dlXJ里里J3Hga 紛滾那胺傩吗MV-氏綁氏佗CJQl«51J铀QTt塔工図&创 细取锁期XBO*Mffat±*i CttffrfilAnIglL)CtfSflEJ ji½x%JaMh3本文主要釆用第二中手段，以岀图方式查看结果。选择计算文件中的Prj文件。j樓P匹! ”弊