桥梁博士连续梁桥设计建模步骤与桥博建模技巧.docx
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桥梁博士连续梁桥设计建模步骤与桥博建模技巧
桥梁博士连续梁桥设计建模步骤与桥博建模技巧
一、桥梁博士连续梁建模步骤一、Dr.Bridge系统概述
Dr.Bridge系统是一个集可视化数据处理、数据库管理、结构分析、打印与帮助为一体的综合性桥梁结构设计与施工计算系统。
该系统适用于钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁、刚构、连续拱、桁架梁、斜拉桥等多种桥梁形式的设计与计算分析～不仅能用于直线桥梁的计算～同时还能进行斜、弯和异型桥梁的计算～以及基础、截面、横向系数等的计算。
在设计过程中充分发挥了程序实用性强、可操作性好、自动化程度较高等特点～对于提高桥梁设计能力起到了很好的作用。
利用本系统进行设计计算一般需要经过:
离散结构划分单元～施工分析～荷载分析～建立工程项目～输入总体信息、单元信息、钢束信息、施工阶段信息、使用阶段信息以及输入优化阶段信息,索结构,～进行项目计算～输出计算结果等几个步骤。
二、离散结构与划分单元
1、在进行结构计算之前～首先要根据桥梁结构方案和施工方案～划分单元并对单元和节点编号～对于单元的划分一般遵从以下原则:
（1）对于所关心截面设定单元分界线～即编制节点号,
（2）构件的起点和终点以及变截面的起点和终点编制节点号,（3）不同构件的交点或同一构件的折点处编制节点号,
（4）施工分界线设定单元分界线～即编制节点号,
（5）当施工分界线的两侧位移不同时～应设臵两个不同的节点～利用主从约束关系考虑该节点处的连接方式,
（6）边界或支承处应设臵节点,
（7）不同号单元的同号节点的坐标可以不同～节点不重合系统形成刚臂,
（8）对桥面单元的划分不宜太长或太短～应根据施工荷载的设定并考虑活载的计算精度统筹兼顾。
因为活载的计算是根据桥面单元的划分～记录桥面节点处位移影响线～进而得到各单元的内力影响线经动态规划加载计算其最值效应。
对于索单元一根索应只设臵一个单元。
2、本例为3x30m的三跨连续梁～截面在支座处加大以抵抗较大建立～同时利于端部锚固区的受力～所以该变截面点处取为单元节点～端点也应取为节点～每跨跨中是取为节点～其余节点是根据计算的精度要求定取。
本例共33个节点～划分为32个单元～离散图如下所示:
三、模型的建立
1、项目的建立
通过“文件”下拉式菜单～选择“新建项目组”或“打开项目组”～再通过“项目”下拉式菜单选择～“创建项目”输入项目名称、通过点击“浏览”来选择存储路径～在下拉条中选择项目类型～此处选择直线桥梁设计计算。
2、输入总体信息
主要用于输入计算类别、计算内容、桥梁环境设臵、附加信息以及控制信息的的输入～由于此例只需要建立模型～具体选型及参数可以按默认值设臵即可。
3、模型的建立
在桥梁博士的建模中～桥梁的几何模型,平面模型～梁格模型,、截面、钢束信息均可由CAD文件导入～直接形成桥博原始数据～而且桥博中的模型、截
面、钢束信息也可输出到CAD文件中～此处即采用CAD交互的方式快速建模。
（1）模型的导入的步骤:
a.按照平面杆系的模型设臵规则～在AutoCAD中将模型画好～注意图层的设臵即可,
b.将图形保存成为dxf格式的文件,
c.将模型读入到桥博中。
（2）截面的导入
截面的导入步骤同模型的导入类似。
在截面的导入过程中～可以直接将所有单元的截面都通过上述方式导入～
也可以将导入的截面生成截面文件～然后采用快速编辑器中的“截面”按钮对
其他单元的截面进行批量修改～此法比较方便。
各截面及全桥三维图形如下:
（3）钢束的导入
对于钢束的输入～通常可以采用导线输入或者非导线输入的方式～此处按非导线输入的方式即可。
此例中共计8束全跨布臵的钢束～共两种布臵方式～除此之外还在跨中梁底及支点梁顶布臵了局部预应力钢束～每种钢束也只需要建立一个独立的图层即可～导入结果见下图。
4.约束的设臵
此处只考虑一个施工阶段～该阶段所有预应力筋均已张拉灌浆～约束为永久约束～对于三跨连续梁～可以在第二支座处设臵水平和竖直方向的双向支座约束～在第一、三四号支座处只设臵竖向约束～从而保证其在温度效应下的水
平位移。
至此～全部模型建立的过程结束～后续只需工程情况填写相应的施工阶段信息和使用阶段信息即可完成全部的输入过程～接着只需惊醒项目计算即可获得全桥的内力信息等。
全桥模型如下:
二、桥博建模技巧
0、桥博内裂缝输出单位为mm～内力输出单位为KN,弯矩输出单位KN*m,应力输出单位Mpa
1、从CAD中往桥博里面导入截面或者模型时～CAD里面的坐标系必须是大地坐标系。
2、桥博里面整体坐标系是向上为正～所以我们在输荷载的时候如果于整体坐标系相反就要输入负值。
3、从CAD往桥博里导截面时～将截面放入同一图层里面～不同区域用不同颜色区分之。
4、桥博使用阶段单项活载反力未计入冲击系数。
5、桥博使用阶段活载反力已计入1.2的剪力系数。
6、计算横向力分布系数时桥面中线距首梁距离:
对于杠杆法和刚性横梁法为桥面的中线到首梁的梁位线处的距离,对于刚接板梁法则为桥面中线到首梁左侧悬臂板外端的距离～用于确定各种活载在影响线上移动的位臵。
7、当构件为混凝土构件时～自重系数输入1.04.
8、桥博里通过截面修改来修改截面钢筋时～需将“添加普通钢筋”勾选去掉～在截面里输入需要替换的钢筋就可以把钢筋替换掉。
9、在施工阶段输入施工荷载后～可以通过查看菜单中的“显示内容设定”将显示永久荷载勾选上～这样就可以看看输入的荷载位臵、方向是否正确。
10、桥博提供自定义截面～但是当使用自定义截面后～显示和计算都很慢～需要耐心。
11、桥博提供材料库定义～建议大家定义前先做一下统一～否则模型拷贝到其他电脑上时材料不认到那时就头疼了。
12、有效宽度输入是比较繁琐的事情～大家可以用脚本数据文件～事先在excel中把有效宽度计算好～用Ultraedit列选模式往里面粘贴～很方便:
14、当采用直线编辑器中的抛物线建立模型时～需要3个控制截面～第一个控制截面向后抛物线～后两个控制截面向前抛物线～桥博里面默认的是二次抛物线:
15、当采用直线编辑器建立模型时～控制截面要求点数必须一致～否则告诉你截面不一致。
16、修改斜拉索面积时用斜拉索单元编辑器～在拉锁面积里需要输入拉索个数*单根拉索的面积。
17、挂篮操作的基本原理:
挂篮的基本操作为:
安装挂篮,挂篮参与结构受力同时计入自重效应,、挂篮加载,浇筑混凝土,、转移锚固,挂篮退出结构受力、释放挂篮内力及转移拉索索力,和拆除挂篮,消除其自重效应,。
具体计算过程如下:
前支点挂篮:
一般用于斜拉桥悬臂施工,
如果挂篮被拆除～则挂篮单元退出工作～消除其自重效应。
如果挂篮转移锚固～则挂篮单元退出工作～释放挂篮内力～并将拉索索力转到主梁上。
如果安装挂篮～则将挂篮单元臵为工作单元并与主梁联结～计算挂篮自重产生的结构效应。
如果挂篮上有加载～则计算加载量值～并计算其结构效应。
挂篮加载时～挂
篮必须为工作状态,,
一般施工过程:
安装空挂篮、调索、浇筑部分砼、调索、浇筑全部混凝土、调索、拉索锚固转移、移动挂篮～其中移动挂篮过程采用在同一阶段拆除和安装挂篮来模拟。
后支点挂篮:
一般用于无索结构的悬臂施工～如连续梁、T构等,。
如果挂篮被拆除～则挂篮单元退出工作～消除其自重效应。
如果挂篮转移锚固～则挂篮单元退出工作～释放挂篮内力。
如果安装挂篮～则将挂篮单元臵为工作单元并与主梁联结～计算挂篮自重产生的结构效应。
如果挂篮上有加载～则计算加载量值～并计算其结构效应。
挂篮加载时～挂篮必须为工作状态,,
一般施工过程:
安装空挂篮、浇筑砼、张拉预应力、释放挂篮、移动挂篮～其中移动挂篮过程采用在同一阶段拆除和安装挂篮来模拟。
18、桥博计算速度很慢～有可能是因为自定义截面～或者是没有定义运算步长,不定义步长则按相邻支撑点之间的最小距离1/50,
19、当横向力分布系数输入1时～则计算出的活载反力为单列车活载反力～单列车活载反力对于我们计算下部时经常用到
20、大家在计算桥面是双面坡的连续梁时～由于桥博梯度温度默认是从截面最高点往下开始计算的～所以梯度温度计算的偏小～解决的办法就是将主梁做成平坡～梁高取平均梁高来计算
21、桥梁博士计算斜截面抗剪时～当既有箍筋还有竖向预应力钢筋时～计算混凝土与箍筋承担的剪力时竖向预应力钢筋替换箍筋,即仅考虑竖向预应力箍筋,22、桥博钢束导入非导线输入钢束时～当输入折线分段数后～输入钢束仍然是按照曲线输入～没有出现把曲线分成若干段直线的结果～不知道为何,23、桥博中变位输入采用一行输入一个支点,对于双薄壁墩～一行内输入相邻的2个节点,～程序能够自动进行组合挑选最不利工况。
不过与midas比较～感觉桥博的变位算的有点小～不知那块计算的不同,,
24、上面我们讨论过的双面坡主梁在计算温度梯度时采用双面坡和平坡计算的温度梯度应力最大值相差很小～最小值平坡计算的比双面坡计算的大0.4Mpa--0.6Mpa～总的来说计算结果相差的不大～但是由于采用双面坡计算时对于超过2个肋的主梁由于边肋和中肋钢束位臵不同需要分别输入～整体来说钢束质心的位臵会有一些偏差～还是建议大家按照平坡输入,带坡与平坡的转化原则:
保证主梁抗弯惯距相同～顶板底板腹板厚度相同～面积相差不大～最后把相差的面积以力的形式加入,:
25、我们在使用桥博建模过程中经常遇到很多钢束形状相同～需要多根钢束复制～以前一直是把钢束一根一根复制～今天听同事说可以多根钢束同时复制。
过程是:
在模板钢束里输入要复制的钢束编号例如1-20～生成钢束编号21-40～复制完钢束之后在在修改参考点X的坐标就ok了。
26、对于变截面的连续梁再输入钢束的时候我通常都采用圆曲线拟合抛物线～这么做对于二次抛物线可能和圆曲线相差的不多～但是我们大部分设计梁底抛物线都是1.8次、1.6次～这样用圆曲线拟合就相差的很多了～这时候推荐大家用钢束参考线～首先在总体信息里定义钢束参考线,利用自动生成选定单元即可,～再在钢束信息里先指定用到的上参考线和下参考线名称～输入钢束形状时只需要指定距离上下参考线的距离及打的半径就ok了:
:
很方便:
27、变截面连续箱梁建模是一个很费事的功夫～桥博提供了一个通用截面拟合～他可以很方便的建立变截面连续箱梁～网上有很多网友写的关于通用截面拟合的例子～特上传,不知道是谁原创的～如果原创作者看到～请留言～奖励,大家可以看看的设计思路（此附件用桥博3.2可以打开～3.03打不开）:
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28、桥博中斜拉索计算整体温差时～由于斜拉索输入的是面积～没有高度～一直以为无法计算～今天偶然知道原来可以输入～只不过输入方法选用“高度为距下缘比值”～分别输入0和1000时的温度,桥博帮助中的解释:
如果高度为至截面下缘高度比值,则将整个高度作为1,所处高度与截面高度的比值乘以1000来输入,～由于温度梯度正负占用了温度1和温度2～而索的升温,或降温,占用温度3～要计算索的降温,或升温,需点选计入负荷载效应的温度3。
29、使用桥博计算大跨特殊预应力结构时～二次距计算有问题～问过桥博任老师～建议这种结构不要点选计算二次距。
30、桥博在计算施工阶段A0、I0时～当此阶段张拉和灌浆钢束～A0应该为扣除管道面积的净面积～而桥博给出的整个截面的面积～惯距也是一样的。
31、桥博在计算主梁是偏心受压构件的情况时～当受拉区无钢束时～桥博采用的是受压区高度界限系数计算出一个抗力～这个抗力没有意义～建议在受拉区输入普通钢筋。
32、桥博中计算主梁是偏心受压构件的情况是～不考虑偏心距增大系数。
33、组合梁,叠合梁,建模时～混凝土桥面板做附加截面～钢梁为主截面,如果是局部温差升温模式为桥面板矩形升温～附加截面和主截面之间应注意留有1mm的空隙,新规范温度模式不必这样做。
34、在桥博平面杆系中的～活载产生的位移极值输出在使用阶段》使用荷载》活载弯距、轴力、剪力极值效应表格中:
其中:
最大、最小弯距表中的转角位移是该截面的最大、最小活载转角位移～该截面的其他两项位移都是产生最大转角位移工况下对应的竖向位移和水平位移。
图中显示的是最大、最小转角位移包络图。
最大、最小剪力表中的竖向位移是该截面的最大、最小活载竖向位移～该截面的其他两项位移都是产生最大竖向位移工况下对应的转角位移和水平位移。
图中显示的是最大、最小竖向位移包络图。
最大、最小轴力表中的水平位移是该截面的最大、最小活载水平位移～该截面的其他两项位移都是产生最大水平位移工况下对应的转角位移和竖向位移。
图中显示的是最大、最小水平位移包络图。
上述活载位移均没有考虑刚度折减和长期荷载效应的影响。
35、桥梁规范裂缝宽度的公式基本是借鉴混凝土规范的～但在引用的时候～漏掉了原规范的一个规定～对小偏心受压eo/h<0.55构件～可不计算裂缝宽度,因此～若使用桥博在该种情况下出现裂缝宽度的不合理现象～请不要怪桥博～桥博是严格按桥规执行的,
36、现在已经确认～桥博对箱梁受弯构件的C3值取的是1.15～而规范要求取1.0～因此目前版本,3.2,对箱型断面的裂缝宽度是算大了15%的～显然目前的结果是偏安全的～对以往设计不造成不安全影响,下一版本将会改正,37、偏压预应力混凝土构件规范没有提供算法～由于在预应力构件中存在非预应力轴力的影响,因此～对预应力桥面板做箱梁闭合框架验算时～按规范的算法计算B类构件裂缝宽度是不妥当的:
38、在桥博的施工阶段荷载分类中～有移动荷载一项,现将该项的使用说明如
下:
a、移动荷载不能理解为如汽车、人群、活动机具的荷载～其正确的理解含义是对一组固定间距节点集中力进行编组～然后使用坐标输入的方法施加到结构上,如斜拉桥中的横梁荷载、齿块荷载等等,这类荷载的位臵距梁段端部有特征性,使用移动荷载输入集中力的优点是无需在荷载作用处划分节点,
b、在施工阶段结果查看移动荷载的内力位移效应时～其结果是输到临时荷载里的,但不意味该荷载会和临时荷载一样在下一阶段系统会自动拆除,
c、在斜拉桥等挂蓝施工中～如果在挂蓝加载阶段施加了加载单元上的移动荷载～请注意～在转移锚固时还需要在重新施加一次该处移动荷载,这点请切记:
因此在转移锚固时～所有等代到挂蓝单元上的效应都会被拆除:
39、桥博在横向分布系数、横向加载时均存在多车道折减问题～大家在使用此两项功能时需注意以下问题:
a、桥博未考虑多车道折减后计算结果不得低于两车道的规范规定。
因此在计算时大家需输入两车道算一次～多车道算一次,结果取两者最大值。
b、多车道中考虑折减系数后～多车道之间是否取最大值～规范没有明确规范,桥博也未对问题进行最不利判断～我个人推荐取最大值!
因此～使用桥博时应逐次从2车道算到最大车道～并取最大值。
40、桥博荷载组合的规范对应:
85规范:
一恒加汽～二恒加汽+温度～三恒加挂～五施工～六地震,04规范:
一基四撞六地震～一长二短三标准五施工,
铁路规范:
一主二附四撞六地震～一主二附三抗裂五施工。
41、桥博是如何使用有效截面的,输入有效分布宽度的截面,:
a、内力分析时～单元的单刚特性采用换算全截面特性,考虑孔道、钢筋影响,～但在计算预应力等效荷载时～主弯矩,M=N*e,的钢束距离中性轴距离e是钢束到有效截面的中性轴距离。
b、计算弯矩应力,M/I*Y,时～截面惯性矩和应力点距中性轴距离均是根据有效截面的特性计算的。
而轴向应力（N/A0）的A0v是换算全截面,考虑孔道、钢筋影响,的特性。
42、桥博进行调束时要求单元为桥面单元～否则无法调束。
43、斜拉索在桥博施工阶段荷载类别中采用阶段临时荷载模拟～而不是大家普遍认为的预应力。
44、摘抄桥博说明中关于临时荷载,一般为施工机具等荷载～下一阶段将自动去除,与施工荷载,一般在需要验算某阶段几种加载情况下～结构安全性是否满足要求～一般只在特殊的阶段需要验算,的区别:
l临时荷载将计入本阶段的累计效应中,本阶段结束时结构效应,～l施工活载则不计入到本阶段累计效应中～仅在本阶段施工阶段验算中计入到本阶段组合效应中。
45、竖向预应力:
如果结构配有竖向预应力～则应输入各有关单元竖向有效预加力（扣除全部损失和考虑折减后）的大小～以便系统进行剪应力、主应力的验算。
竖向预应力由用户折算为单元每延米预应力的大小～直接输入。
46、桥博自定义报告功能很实用～用户通过模板的数据检索信息读取桥梁博士相对应的数据～能够指定到桥博原有的所有输出内容。
由于自定义报告涉及的变量内容较多～希望大家对桥博自定义报告章节多下功夫～这对于桥博中很多看不到的数据都可以通过报告输出来～而且很容易进行累加,这一点对于计算
预拱度有深刻体会～尤其是悬臂浇注结构～要分别计算各个阶段恒载位移累加、预应力位移累加、阶段临时荷载累加～我建的模型一共338个主梁单元～50个施工阶段～如果一个一个的挑再加简直要累死人的,
47、桥博中荷载对预应力钢束的作用最终采用弹性压缩预应力损失,第四项损失,计入的。
48、桥博中自重系数输入为0时～附加截面也同样不计自重。
49、附加截面计入自重参与受力后就不能在拆除了。
50、组合截面在连接之后就共同受力～组合截面上缘受拉下缘受压,假设,～而采用两个单元,上面单元为附加截面～下面单元为主截面～两个单元采用钢臂连接,模拟组合截面时～附加截面上缘受拉～下缘受压～与组合截面上缘全部受拉不同～所以采用这种模拟方法不对。
51、桥博中采用体外预应力计算上部时～对于强度结果是没有影响的,承载能力组合1在加体外预应力前后无变化,。
52、桥博中采用直线内插划分单元时～控制截面要求坐标原点在同一位臵。
这样以后更改附加截面时不会发生错位。
53、在用桥博进行旧桥加固计算时～由于原主梁和新加桥面整体化混凝土收缩不一致～桥面整体化混凝土需采用微膨胀混凝土,可以不考虑收缩或者收缩时间比较短暂～个人理解,。
54、桥博在进行斜截面抗剪时～需要进行上限值和下限值的判断～在判断上限和下限值时取用的剪力设计值是受拉端的剪力值。
而在进行截面验算时取用的剪力设计值是受压端的剪力值。
55、经常听人说桥博里的二次距,可能还有其他一些参数都是固化在程序内部,计算之后输不出来～不知道是多少～而midas中是可以看到～其实桥博中是可以输出来的～不过要用桥博中的模板功能。
还是那句话～要想领会桥博的精髓～还要对模板多下功夫:
切记:
56、在计算3x22.5m预应力混凝土连续箱梁时发现两个中支点短期效应上缘应力相差很多～刚开始以为是模型里面什么地方输的不对～检查了半天～未果～最后把钢束由单端张拉改为双端张拉～应力就相等了:
总结是由于单端张拉钢束两个支点应力损失不同造成。
57、大家再用图形编辑器编辑输出长期效应和短期效应正应力和主应力的时候～习惯上把右下角最大正应力取用组合3勾选上～其实这个功能只适用正应力～对于主应力就不用了:
58、以前在计算简支转连续通常需要计入附加截面～附加截面需指定计入自重阶段和参与受力阶段～而通常我们10cm整体化混凝土考虑8cm计入截面～另2cm计入受力。
问题就出在这2cm计入受力上～一直计算上都是先上附加截面等附加截面参与受力后才上2cm荷载～今天偶然发现这与实际施工不匹配～翻阅以前的计算才发现以前计算的都是不对了～今天特此更正:
应该在8cm附加截面计入自重时～同时把2cm荷载施加上:
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