橋梁博士連續(xù)梁橋設計建模步驟與橋博建模技巧.doc

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一、橋梁博士連續(xù)梁建模步驟 一、Dr.Bridge系統(tǒng)概述 Dr.Bridge系統(tǒng)是一個集可視化數據處理、數據庫管理、結構分析、打印與幫助為一體的綜合性橋梁結構設計與施工計算系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于鋼筋混凝土及預應力混凝土連續(xù)梁、剛構、連續(xù)拱、桁架梁、斜拉橋等多種橋梁形式的設計與計算分析，不僅能用于直線橋梁的計算，同時還能進行斜、彎和異型橋梁的計算，以及基礎、截面、橫向系數等的計算。在設計過程中充分發(fā)揮了程序實用性強、可操作性好、自動化程度較高等特點，對于提高橋梁設計能力起到了很好的作用。 利用本系統(tǒng)進行設計計算一般需要經過：離散結構劃分單元，施工分析，荷載分析，建立工程項目，輸入總體信息、單元信息、鋼束信息、施工階段信息、使用階段信息以及輸入優(yōu)化階段信息（索結構），進行項目計算，輸出計算結果等幾個步驟。 二、離散結構與劃分單元 1、在進行結構計算之前，首先要根據橋梁結構方案和施工方案，劃分單元并對單元和節(jié)點編號，對于單元的劃分一般遵從以下原則： (1)對于所關心截面設定單元分界線，即編制節(jié)點號； (2)構件的起點和終點以及變截面的起點和終點編制節(jié)點號； (3)不同構件的交點或同一構件的折點處編制節(jié)點號； (4)施工分界線設定單元分界線，即編制節(jié)點號； (5)當施工分界線的兩側位移不同時，應設置兩個不同的節(jié)點，利用主從約束關系考慮該節(jié)點處的連接方式； (6)邊界或支承處應設置節(jié)點； (7)不同號單元的同號節(jié)點的坐標可以不同，節(jié)點不重合系統(tǒng)形成剛臂； (8)對橋面單元的劃分不宜太長或太短，應根據施工荷載的設定并考慮活載的計算精度統(tǒng)籌兼顧。因為活載的計算是根據橋面單元的劃分，記錄橋面節(jié)點處位移影響線，進而得到各單元的內力影響線經動態(tài)規(guī)劃加載計算其最值效應。對于索單元一根索應只設置一個單元。 2、本例為3x30m的三跨連續(xù)梁，截面在支座處加大以抵抗較大建立，同時利于端部錨固區(qū)的受力，所以該變截面點處取為單元節(jié)點，端點也應取為節(jié)點，每跨跨中是取為節(jié)點，其余節(jié)點是根據計算的精度要求定取。 本例共33個節(jié)點，劃分為32個單元，離散圖如下所示： 三、模型的建立 1、項目的建立 通過“文件”下拉式菜單，選擇“新建項目組”或“打開項目組”，再通過“項目”下拉式菜單選擇，“創(chuàng)建項目”輸入項目名稱、通過點擊“瀏覽”來選擇存儲路徑，在下拉條中選擇項目類型，此處選擇直線橋梁設計計算。 2、輸入總體信息 主要用于輸入計算類別、計算內容、橋梁環(huán)境設置、附加信息以及控制信息的的輸入，由于此例只需要建立模型，具體選型及參數可以按默認值設置即可。 3、模型的建立 在橋梁博士的建模中，橋梁的幾何模型（平面模型，梁格模型）、截面、鋼束信息均可由CAD文件導入，直接形成橋博原始數據，而且橋博中的模型、截面、鋼束信息也可輸出到 CAD文件中，此處即采用CAD交互的方式快速建模。 (1)模型的導入的步驟： a.按照平面桿系的模型設置規(guī)則，在AutoCAD中將模型畫好，注意圖層的設置即可； b.將圖形保存成為dxf格式的文件； c.將模型讀入到橋博中。 (2)截面的導入 截面的導入步驟同模型的導入類似。 在截面的導入過程中，可以直接將所有單元的截面都通過上述方式導入，也可以將導入的截面生成截面文件，然后采用快速編輯器中的“截面”按鈕對其他單元的截面進行批量修改，此法比較方便。各截面及全橋三維圖形如下： (3)鋼束的導入 對于鋼束的輸入，通?？梢圆捎脤Ь€輸入或者非導線輸入的方式，此處按非導線輸入的方式即可。此例中共計8束全跨布置的鋼束，共兩種布置方式，除此之外還在跨中梁底及支點梁頂布置了局部預應力鋼束，每種鋼束也只需要建立一個獨立的圖層即可，導入結果見下圖。 4.約束的設置 此處只考慮一個施工階段，該階段所有預應力筋均已張拉灌漿，約束為永久約束，對于三跨連續(xù)梁，可以在第二支座處設置水平和豎直方向的雙向支座約束，在第一、三四號支座處只設置豎向約束，從而保證其在溫度效應下的水平位移。 至此，全部模型建立的過程結束，后續(xù)只需工程情況填寫相應的施工階段信息和使用階段信息即可完成全部的輸入過程，接著只需驚醒項目計算即可獲得全橋的內力信息等。 全橋模型如下：  二、橋博建模技巧 0、橋博內裂縫輸出單位為mm，內力輸出單位為KN,彎矩輸出單位KN*m,應力輸出單位Mpa 1、從CAD中往橋博里面導入截面或者模型時，CAD里面的坐標系必須是大地坐標系。 2、橋博里面整體坐標系是向上為正，所以我們在輸荷載的時候如果于整體坐標系相反就要輸入負值。 3、從CAD往橋博里導截面時，將截面放入同一圖層里面，不同區(qū)域用不同顏色區(qū)分之。 4、橋博使用階段單項活載反力未計入沖擊系數。 5、橋博使用階段活載反力已計入1.2的剪力系數。 6、計算橫向力分布系數時橋面中線距首梁距離：對于杠桿法和剛性橫梁法為橋面的中線到首梁的梁位線處的距離；對于剛接板梁法則為橋面中線到首梁左側懸臂板外端的距離，用于確定各種活載在影響線上移動的位置。 7、當構件為混凝土構件時，自重系數輸入1.04. 8、橋博里通過截面修改來修改截面鋼筋時，需將“添加普通鋼筋”勾選去掉，在截面里輸入需要替換的鋼筋就可以把鋼筋替換掉。 9、在施工階段輸入施工荷載后，可以通過查看菜單中的“顯示內容設定”將顯示永久荷載勾選上，這樣就可以看看輸入的荷載位置、方向是否正確。 10、橋博提供自定義截面，但是當使用自定義截面后，顯示和計算都很慢，需要耐心。 11、橋博提供材料庫定義，建議大家定義前先做一下統(tǒng)一，否則模型拷貝到其他電腦上時材料不認到那時就頭疼了。 12、有效寬度輸入是比較繁瑣的事情，大家可以用腳本數據文件，事先在excel中把有效寬度計算好，用Ultraedit列選模式往里面粘貼，很方便！ 14、當采用直線編輯器中的拋物線建立模型時，需要3個控制截面，第一個控制截面向后拋物線，后兩個控制截面向前拋物線，橋博里面默認的是二次拋物線！ 15、當采用直線編輯器建立模型時，控制截面要求點數必須一致，否則告訴你截面不一致。 16、修改斜拉索面積時用斜拉索單元編輯器，在拉鎖面積里需要輸入拉索個數*單根拉索的面積。 17、掛籃操作的基本原理： 掛籃的基本操作為：安裝掛籃（掛籃參與結構受力同時計入自重效應）、掛籃加載（澆筑混凝土）、轉移錨固（掛籃退出結構受力、釋放掛籃內力及轉移拉索索力）和拆除掛籃（消除其自重效應）。具體計算過程如下： 前支點掛籃：（一般用于斜拉橋懸臂施工） 如果掛籃被拆除，則掛籃單元退出工作，消除其自重效應。 如果掛籃轉移錨固，則掛籃單元退出工作，釋放掛籃內力，并將拉索索力轉到主梁上。 如果安裝掛籃，則將掛籃單元置為工作單元并與主梁聯結，計算掛籃自重產生的結構效應。 如果掛籃上有加載，則計算加載量值，并計算其結構效應。（掛籃加載時，掛籃必須為工作狀態(tài)）； 一般施工過程：安裝空掛籃、調索、澆筑部分砼、調索、澆筑全部混凝土、調索、拉索錨固轉移、移動掛籃，其中移動掛籃過程采用在同一階段拆除和安裝掛籃來模擬。 后支點掛籃：（一般用于無索結構的懸臂施工，如連續(xù)梁、T構等）。 如果掛籃被拆除，則掛籃單元退出工作，消除其自重效應。 如果掛籃轉移錨固，則掛籃單元退出工作，釋放掛籃內力。 如果安裝掛籃，則將掛籃單元置為工作單元并與主梁聯結，計算掛籃自重產生的結構效應。 如果掛籃上有加載，則計算加載量值，并計算其結構效應。（掛籃加載時，掛籃必須為工作狀態(tài)）； 一般施工過程：安裝空掛籃、澆筑砼、張拉預應力、釋放掛籃、移動掛籃，其中移動掛籃過程采用在同一階段拆除和安裝掛籃來模擬。 18、橋博計算速度很慢，有可能是因為自定義截面，或者是沒有定義運算步長（不定義步長則按相鄰支撐點之間的最小距離1/50） 19、當橫向力分布系數輸入1時，則計算出的活載反力為單列車活載反力，單列車活載反力對于我們計算下部時經常用到 20、大家在計算橋面是雙面坡的連續(xù)梁時，由于橋博梯度溫度默認是從截面最高點往下開始計算的，所以梯度溫度計算的偏小，解決的辦法就是將主梁做成平坡，梁高取平均梁高來計算 21、橋梁博士計算斜截面抗剪時，當既有箍筋還有豎向預應力鋼筋時，計算混凝土與箍筋承擔的剪力時豎向預應力鋼筋替換箍筋（即僅考慮豎向預應力箍筋） 22、橋博鋼束導入非導線輸入鋼束時，當輸入折線分段數后，輸入鋼束仍然是按照曲線輸入，沒有出現把曲線分成若干段直線的結果，不知道為何？ 23、橋博中變位輸入采用一行輸入一個支點（對于雙薄壁墩，一行內輸入相鄰的2個節(jié)點），程序能夠自動進行組合挑選最不利工況。不過與midas比較，感覺橋博的變位算的有點小，不知那塊計算的不同？？ 24、上面我們討論過的雙面坡主梁在計算溫度梯度時采用雙面坡和平坡計算的溫度梯度應力最大值相差很小，最小值平坡計算的比雙面坡計算的大0.4Mpa--0.6Mpa，總的來說計算結果相差的不大，但是由于采用雙面坡計算時對于超過2個肋的主梁由于邊肋和中肋鋼束位置不同需要分別輸入，整體來說鋼束質心的位置會有一些偏差，還是建議大家按照平坡輸入（帶坡與平坡的轉化原則：保證主梁抗彎慣距相同，頂板底板腹板厚度相同，面積相差不大，最后把相差的面積以力的形式加入）！ 25、我們在使用橋博建模過程中經常遇到很多鋼束形狀相同，需要多根鋼束復制，以前一直是把鋼束一根一根復制，今天聽同事說可以多根鋼束同時復制。過程是：在模板鋼束里輸入要復制的鋼束編號例如1-20，生成鋼束編號21-40，復制完鋼束之后在在修改參考點X的坐標就ok了。 26、對于變截面的連續(xù)梁再輸入鋼束的時候我通常都采用圓曲線擬合拋物線，這么做對于二次拋物線可能和圓曲線相差的不多，但是我們大部分設計梁底拋物線都是1.8次、1.6次，這樣用圓曲線擬合就相差的很多了，這時候推薦大家用鋼束參考線，首先在總體信息里定義鋼束參考線（利用自動生成選定單元即可），再在鋼束信息里先指定用到的上參考線和下參考線名稱，輸入鋼束形狀時只需要指定距離上下參考線的距離及打的半徑就ok了??！很方便！ 27、變截面連續(xù)箱梁建模是一個很費事的功夫，橋博提供了一個通用截面擬合，他可以很方便的建立變截面連續(xù)箱梁，網上有很多網友寫的關于通用截面擬合的例子，特上傳（不知道是誰原創(chuàng)的，如果原創(chuàng)作者看到，請留言，獎勵）大家可以看看的設計思路(此附件用橋博3.2可以打開，3.03打不開)??！ 28、橋博中斜拉索計算整體溫差時，由于斜拉索輸入的是面積，沒有高度，一直以為無法計算，今天偶然知道原來可以輸入，只不過輸入方法選用“高度為距下緣比值”，分別輸入0和1000時的溫度（橋博幫助中的解釋：如果高度為至截面下緣高度比值,則將整個高度作為1,所處高度與截面高度的比值乘以1000來輸入），由于溫度梯度正負占用了溫度1和溫度2，而索的升溫（或降溫）占用溫度3，要計算索的降溫（或升溫）需點選計入負荷載效應的溫度3。 29、使用橋博計算大跨特殊預應力結構時，二次距計算有問題，問過橋博任老師，建議這種結構不要點選計算二次距。 30、橋博在計算施工階段A0、I0時，當此階段張拉和灌漿鋼束，A0應該為扣除管道面積的凈面積，而橋博給出的整個截面的面積，慣距也是一樣的。 31、橋博在計算主梁是偏心受壓構件的情況時，當受拉區(qū)無鋼束時，橋博采用的是受壓區(qū)高度界限系數計算出一個抗力，這個抗力沒有意義，建議在受拉區(qū)輸入普通鋼筋。 32、橋博中計算主梁是偏心受壓構件的情況是，不考慮偏心距增大系數。 33、組合梁（疊合梁）建模時，混凝土橋面板做附加截面，鋼梁為主截面；如果是局部溫差升溫模式為橋面板矩形升溫，附加截面和主截面之間應注意留有1mm的空隙；新規(guī)范溫度模式不必這樣做。 34、在橋博平面桿系中的，活載產生的位移極值輸出在使用階段》使用荷載》活載彎距、軸力、剪力極值效應表格中： 其中：最大、最小彎距表中的轉角位移是該截面的最大、最小活載轉角位移，該截面的其他兩項位移都是產生最大轉角位移工況下對應的豎向位移和水平位移。圖中顯示的是最大、最小轉角位移包絡圖。 最大、最小剪力表中的豎向位移是該截面的最大、最小活載豎向位移，該截面的其他兩項位移都是產生最大豎向位移工況下對應的轉角位移和水平位移。圖中顯示的是最大、最小豎向位移包絡圖。 最大、最小軸力表中的水平位移是該截面的最大、最小活載水平位移，該截面的其他兩項位移都是產生最大水平位移工況下對應的轉角位移和豎向位移。圖中顯示的是最大、最小水平位移包絡圖。 上述活載位移均沒有考慮剛度折減和長期荷載效應的影響。 35、橋梁規(guī)范裂縫寬度的公式基本是借鑒混凝土規(guī)范的，但在引用的時候，漏掉了原規(guī)范的一個規(guī)定，對小偏心受壓eo/h<0.55構件，可不計算裂縫寬度；因此，若使用橋博在該種情況下出現裂縫寬度的不合理現象，請不要怪橋博，橋博是嚴格按橋規(guī)執(zhí)行的； 36、現在已經確認，橋博對箱梁受彎構件的C3值取的是1.15，而規(guī)范要求取1.0，因此目前版本（3.2）對箱型斷面的裂縫寬度是算大了15%的，顯然目前的結果是偏安全的，對以往設計不造成不安全影響；下一版本將會改正； 37、偏壓預應力混凝土構件規(guī)范沒有提供算法，由于在預應力構件中存在非預應力軸力的影響；因此，對預應力橋面板做箱梁閉合框架驗算時，按規(guī)范的算法計算B類構件裂縫寬度是不妥當的！ 38、在橋博的施工階段荷載分類中，有移動荷載一項；現將該項的使用說明如下： a、移動荷載不能理解為如汽車、人群、活動機具的荷載，其正確的理解含義是對一組固定間距節(jié)點集中力進行編組，然后使用坐標輸入的方法施加到結構上；如斜拉橋中的橫梁荷載、齒塊荷載等等；這類荷載的位置距梁段端部有特征性；使用移動荷載輸入集中力的優(yōu)點是無需在荷載作用處劃分節(jié)點； b、在施工階段結果查看移動荷載的內力位移效應時，其結果是輸到臨時荷載里的；但不意味該荷載會和臨時荷載一樣在下一階段系統(tǒng)會自動拆除； c、在斜拉橋等掛藍施工中，如果在掛藍加載階段施加了加載單元上的移動荷載，請注意，在轉移錨固時還需要在重新施加一次該處移動荷載；這點請切記！因此在轉移錨固時，所有等代到掛藍單元上的效應都會被拆除！ 39、橋博在橫向分布系數、橫向加載時均存在多車道折減問題，大家在使用此兩項功能時需注意以下問題： a、橋博未考慮多車道折減后計算結果不得低于兩車道的規(guī)范規(guī)定。因此在計算時大家需輸入兩車道算一次，多車道算一次；結果取兩者最大值。 b、多車道中考慮折減系數后，多車道之間是否取最大值，規(guī)范沒有明確規(guī)范；橋博也未對問題進行最不利判斷，我個人推薦取最大值!因此，使用橋博時應逐次從2車道算到最大車道，并取最大值。 40、橋博荷載組合的規(guī)范對應： 85規(guī)范：一恒加汽，二恒加汽+溫度，三恒加掛，五施工，六地震 ； 04規(guī)范：一基四撞六地震，一長二短三標準五施工 ； 鐵路規(guī)范：一主二附四撞六地震，一主二附三抗裂五施工 。 41、橋博是如何使用有效截面的（輸入有效分布寬度的截面） ： a、內力分析時，單元的單剛特性采用換算全截面特性（考慮孔道、鋼筋影響），但在計算預應力等效荷載時，主彎矩（M=N*e）的鋼束距離中性軸距離e是鋼束到有效截面的中性軸距離。 b、計算彎矩應力（M/I*Y）時，截面慣性矩和應力點距中性軸距離均是根據有效截面的特性計算的。而軸向應力(N/A0)的A0v是換算全截面（考慮孔道、鋼筋影響）的特性。 42、橋博進行調束時要求單元為橋面單元，否則無法調束。 43、斜拉索在橋博施工階段荷載類別中采用階段臨時荷載模擬，而不是大家普遍認為的預應力。 44、摘抄橋博說明中關于臨時荷載（一般為施工機具等荷載，下一階段將自動去除）與施工荷載（一般在需要驗算某階段幾種加載情況下，結構安全性是否滿足要求，一般只在特殊的階段需要驗算）的區(qū)別： l臨時荷載將計入本階段的累計效應中（本階段結束時結構效應）， l施工活載則不計入到本階段累計效應中，僅在本階段施工階段驗算中計入到本階段組合效應中。 45、豎向預應力：如果結構配有豎向預應力，則應輸入各有關單元豎向有效預加力(扣除全部損失和考慮折減后)的大小，以便系統(tǒng)進行剪應力、主應力的驗算。豎向預應力由用戶折算為單元每延米預應力的大小，直接輸入。 46、橋博自定義報告功能很實用，用戶通過模板的數據檢索信息讀取橋梁博士相對應的數據，能夠指定到橋博原有的所有輸出內容。由于自定義報告涉及的變量內容較多，希望大家對橋博自定義報告章節(jié)多下功夫，這對于橋博中很多看不到的數據都可以通過報告輸出來，而且很容易進行累加（這一點對于計算預拱度有深刻體會，尤其是懸臂澆注結構，要分別計算各個階段恒載位移累加、預應力位移累加、階段臨時荷載累加，我建的模型一共338個主梁單元，50個施工階段，如果一個一個的挑再加簡直要累死人的） 47、橋博中荷載對預應力鋼束的作用最終采用彈性壓縮預應力損失（第四項損失）計入的。 48、橋博中自重系數輸入為0時，附加截面也同樣不計自重。 49、附加截面計入自重參與受力后就不能在拆除了。 50、組合截面在連接之后就共同受力，組合截面上緣受拉下緣受壓（假設），而采用兩個單元（上面單元為附加截面，下面單元為主截面，兩個單元采用鋼臂連接）模擬組合截面時，附加截面上緣受拉，下緣受壓，與組合截面上緣全部受拉不同，所以采用這種模擬方法不對。 51、橋博中采用體外預應力計算上部時，對于強度結果是沒有影響的（承載能力組合1在加體外預應力前后無變化）。 52、橋博中采用直線內插劃分單元時，控制截面要求坐標原點在同一位置。這樣以后更改附加截面時不會發(fā)生錯位。 53、在用橋博進行舊橋加固計算時，由于原主梁和新加橋面整體化混凝土收縮不一致，橋面整體化混凝土需采用微膨脹混凝土（可以不考慮收縮或者收縮時間比較短暫，個人理解）。 54、橋博在進行斜截面抗剪時，需要進行上限值和下限值的判斷，在判斷上限和下限值時取用的剪力設計值是受拉端的剪力值。而在進行截面驗算時取用的剪力設計值是受壓端的剪力值。 55、經常聽人說橋博里的二次距（可能還有其他一些參數都是固化在程序內部）計算之后輸不出來，不知道是多少，而midas中是可以看到，其實橋博中是可以輸出來的，不過要用橋博中的模板功能。還是那句話，要想領會橋博的精髓，還要對模板多下功夫！切記！ 56、在計算3x22.5m預應力混凝土連續(xù)箱梁時發(fā)現兩個中支點短期效應上緣應力相差很多，剛開始以為是模型里面什么地方輸的不對，檢查了半天，未果，最后把鋼束由單端張拉改為雙端張拉，應力就相等了！總結是由于單端張拉鋼束兩個支點應力損失不同造成。 57、大家再用圖形編輯器編輯輸出長期效應和短期效應正應力和主應力的時候，習慣上把右下角最大正應力取用組合3勾選上，其實這個功能只適用正應力，對于主應力就不用了！ 58、以前在計算簡支轉連續(xù)通常需要計入附加截面，附加截面需指定計入自重階段和參與受力階段，而通常我們10cm整體化混凝土考慮8cm計入截面，另2cm計入受力。問題就出在這2cm計入受力上，一直計算上都是先上附加截面等附加截面參與受力后才上2cm荷載，今天偶然發(fā)現這與實際施工不匹配，翻閱以前的計算才發(fā)現以前計算的都是不對了，今天特此更正：應該在8cm附加截面計入自重時，同時把2cm荷載施加上！ [此文檔可自行編輯修改，如有侵權請告知刪除，感謝您的支持，我們會努力把內容做得更好] 最新可編輯word文檔