第五讲实例演示钢混组合梁1Word格式.docx
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（1）和建立梁单元计算模型类似，通过输入单元集、材料、截面、积分方法等参数建立网格划分控制信息;
（2）执行网格划分。
网格划分控制信息的建立分以下几种情况:
1、当桥的内横梁及边横梁垂直于桥中线（对于弯桥横梁沿径向），开始建模时，可完全按单根梁模型来建，建完后定义一下每个梁单元的积分方法，再执行网格划分，基本的空间块单元模型便可建立。
在建立单根梁模型时，梁可以位于桥的中线，此时需定义梁为中纵梁;
梁也可定位于桥的边缘，此时需定义梁为边纵梁。
2、对于其它异型桥，网格划分控制信息建立有两种方式:
（1）梁边缘控制法;
（2）腹板节点控制法。
具体可参照说明书。
在本例题中，由于桥为直桥且等宽，因此建立起单根梁模型后就可以执行网格划分。
总体建模思路是:
（1）不考虑横隔板将主梁模型建立起来;
（2）按基本类似的步骤在主梁模型上增加横隔板或先单独建立横隔板模型文件再将该文件合并到主梁模型中。
四、建模步骤:
第一步:
用AUTOCAD绘制辅助线。
要求画出梁中线、支座中心线、横隔板中线及边缘线（应思考好横隔板和主梁的连接）、腹板变化处等,用直线的端点或交点表示出节点的位置。
划完后，用DXFOUT命令写成DXF文件。
有一点提请注意:
在执行DXFOUT命令之前，需要先执行EXPLODE命令将所有需要转换的插入块及标注解体。
图2AUTOCAD绘制的辅助线
第二步:
调“新建”菜单创建一个新文件，用来存贮用户将要建立的计算模型信息。
单击该菜单，将打开文件名输入对话框。
文件名可任意输入，位置也任意。
如输入的文件名不带后缀，程序将自动加上后缀BST。
当磁盘上已有同名文件时将提示用户是否覆盖它。
当系统已打开了其它文件时，系统在创建新文件之前，提示用户存盘。
第三步:
调“读DXF”菜单将上面用AUTOCAD绘制的辅助线读进奥思特。
在同一数据文件中可反复读取不同的DXF文件，例如开始读入了表示计算模型的DXF文件之后，还可以再次读入表示预应力的DXF文件。
第四步:
调“绝对坐标系”菜单定位绝对坐标系，即计算模型的坐标原点。
程序对该点无任何要求，但它的定位最好应使以后输入的节点坐标易读。
对于梁式桥来说，一般将其定位于最左端，且位于单元的上缘。
可先采用AUTOCAD用直线的端点来表示出绝对坐标系的原点位置，再用捕捉的方式来定位。
捕捉时要密切注意准确捕捉后应有斜的十字叉出现。
后输入的原点将取代前次输入的原点。
该坐标系用粗实线表示。
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图3读DXF文件
第五步:
选定计算模式
点取该菜单，则出现下图所示的对话框，对话框中各项意义分别是。
（1）如果计算模型是单根纵梁（含曲梁），则选择按影响线布置活载，否则选择按影响面。
（2）“预应力”、“徐变”、“收缩”可分别单独选择。
如果模型中有预应力束且在该对话框中选择了“预应力”,则程序计算预应力效应;
如果模型中有预应力束但在该对话框没有选择“预应力”,则程序不计算预应力效应;
余类似。
（3）活载布载即桥面网格划分密度仅当用户采用膜、板、块单元进行计算时起作用。
程序在进行网格划分时，将根据网格密度来划分活载布载网格的横向密度。
网格密，精度高，但计算速度慢。
网格密度一般根据箱室数及其大小来选择。
箱室大，箱室少网格宜加密，但如不计算横桥向内力，多数只要选择“一般”。
单元网格自动划分密度是用来控制块单元网格划分密度的。
它的选择原则同桥面网格。
（4）“存在两次浇筑完成的截面”意指同一单元同一个截面分两次浇筑才完成。
典型的情况为钢和混凝土组合结构，第一次“浇注”的截面为钢截面，第二次“浇注”的截面为钢与混凝土组合完成后的截面。
当选择“存在两次浇筑完成的截面”时，单元的材料可有两种不同的材料构成，可分别定义;
截面可分两次输入，首先在总模型上输入第一次“浇注”截面，其次在单元截面发生变化的施工阶段输入第二次浇注完成后的完整截面。
材料按实际填写，截面尺寸也按实际输入，无需转换。
（5）本程序长度单位除标明之外均为米。
力的计算单位可根据自己的习惯选择，但要注意所有参数如容重、弹性模量等单位的一致性。
程序的缺省值为吨。
（6）由于单元的内力已被自动转换到单元的局部坐标系之中，因此无论是纵梁、横梁还是其它梁（含积分梁），Fx始终是单元的轴力，Fy始终是单元的剪力，Fz始终是单元的侧面剪力，Mx是单元的扭矩，My是单元的侧面弯矩，Mz是单元的弯矩。
通常情况下，我们所关心的活载内力是剪力Fy，扭矩Mx，弯矩Mz。
如连续梁结构～在车载作用下～单元的轴力为0～可不用计算。
由于活载计算很费时间～因此不关心的内力或肯定是0的内力不要选择计算。
但不论如何选择，在施工阶段及除车载和人群之外的其它活载，程序均计算单元的6种内力。
建议在实际计算时，先不要选择这些内力也就是不计算活载，待恒载计算完成
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并检查计算结果正确也就是确认模型没有明显错误以后再计算活载比较好，因为活载计算比较费时间。
（7）节点的位移是在绝对坐标系中。
同单元内力类似，多数情况下，对于车载我们只关心它所产生的竖向位移，因此，为了节省计算时间，只选择δy计算。
同样，不论如何选择，在施工阶段及除车载和人群之外的其它活载，程序均计算节点的6个方向的位移。
（8）有时我们希望知道，某单元当它的内力最大或最小时，相应的车载布置位置。
这时，选择“输出影响线/面及活载布置”即可。
由于影响面及活载布置数据量较大，因此需要较大的磁盘空间。
程序将有关影响面及活载布置的数据存储在后缀为flu文件中。
当磁盘空间有限时，可将该文件删除或干脆不选择输出。
（9）当结构分为多层结构时，选择“多层主梁”。
这时，在输入单元集时，需要指定单元集的层号。
在选择车载类型时，需分别指定每一层的车载类型。
（10）新交规JTGD62-2004和原交规JTJ024-85在计算徐变和收缩时方法有差别。
如选择该项则按JTGD62-2004规范计算徐变和收缩，否则按原交规计算。
（11）计算方法选择完毕，点击“退出”对话框关闭。
根据以上解释，在本例题中可按以下对话框选择。
图4选定计算模式
第六步:
增节点。
即增加计算模型的节点。
有两种方式。
逐一:
一个接一个地增加节点。
可通过捕捉直线端点、终点来输入。
按ESC键或鼠标右键结束操作。
窗口:
如果在调用“增节点”命令之前，将屏幕下方的“窗口”打开，如图5所示，则节点的增加将采用窗口方式。
此时点取一个窗口，程序便根据捕捉状态，将位于窗口内的特征点全部作为节点。
例如捕捉直线的端点开关打开，则位于窗口内的直线端点全部作为新增节点。
按ESC或鼠标右键结束操作。
增加节点时，程序自动排除在同一点多次输入节点的情况。
同时打开一捕捉开关～图示为直线的端点窗口模式控制开关
图5用窗口模式增节点时控制开关方位图
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在本例题中，首先打开屏幕下方的窗口模式及捕捉端点开关，再窗选所有辅助线的上端点，程序便在窗口内所有直线的端点加上了控制节点。
图6增节点
第七步:
增单元集。
由三类菜单组成。
1）纵梁、边纵梁、横梁、其它
操作步骤为:
（1）如果为多层结构，且输入的为中纵梁、边纵梁或横梁，则出现下图所示的对话框，请输入单元集所在的结构层号。
图9结构层号输入对话框
（2）输入单元集的两个端节点（此时应打开任意一个捕捉开关，以便捕捉节点）。
程序规定先输入的点为单元集的起点、后输入的点为单元集终点。
（3）输入两点用来确定单元集的上缘线。
对于圆形截面，上缘线不起作用。
注:
（1）.单元集可连续输入，此时，后输入单元集的起始端节点及上缘线的起点同前一个单元集的终节点及其上缘线的终点相同。
按ESC或鼠标右键结束该命令。
（2）.边纵梁将用红颜色显示。
2）由直线转换
有两种方式:
（1）如直接点中某直线，当直线的两端点有节点时，则增加一个和直线起终点一致的横梁单元集，这时单元集的起终点及其上缘线的起终点均分别和直线的起终点重合。
（2）如用窗口框中某一些直线的端点，当直线的两端点有节点时，则增加和这些直线起终点一致的横梁单元集。
同样单元集的起终点及其上缘线的起终点均分别和直线的起终点重合。
如需要增加的单元集不是横梁单元集而是纵向或其它单元集，则在增加完以后，可用“单
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元集类型”来修改。
注意当两直线重合时，单元集也可能重合，要排除，可用显示单元的序号来查看。
3）按顺序连接成纵梁
（1）首先选择一些节点，可重复选择，程序自动排除重合节点，选择完毕后按ESC或右手键结束选择节点。
（2）在被选择的节点中，选择一个节点作为起始节点，程序便按节点到起始节点的距离由小到大将所有被选择的节点按顺序连接成纵向单元集。
如需要增加的单元集不是纵向单元集而是横向或其它单元集，则在增加完以后，可用“单元集类型”菜单来修改。
在本例题中用“增单元集,纵梁”命令将位于桥的起始节点和终止节点用中纵梁将它们连接起来。
这里上缘线的起终点和单元集的起终节点重合。
图10增中纵梁（图中显示了单元序号）
第九步:
删悬空节点:
执行该命令后凡不在单元上的节点均被删除。
第十步:
赋材料。
本系统可模拟两次浇筑施工过程，并可计算由两种不同材料构成的单元。
因此，在主体材料菜单下，设置了四个子菜单，分别为:
第一次浇筑:
点取该菜单后，程序将以表1的形式列出材料的性质。
表1的修改方法如下:
如果点取序号列中的最后一行（如表中第3行）则增加一类材料性质;
如果点取删除一列中的字符“D”，则相应的一类材料性质被删除;
如果点取数据项并输入数据，则相应数据改变;
如果点取最后存储列（SAVE）则存储数据且表1隐藏;
如果点取序号列中的非最后一列序号（如表中第1或第2行），则进入选择单元状态，此时在总模型图上点取某一单元，则该单元第一次浇筑的材料性质便属于所点取的序号类，同样当没有单元被选中时自动转换成窗口选择。
按ESC或鼠标右键则结束单元选择并结束该命令。
表1材料性质
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第二次浇筑:
如果在“计算控制”对话框中，选择了“存在两次浇筑完成的截面”，则“第二次浇筑”子菜单可调用。
点取该菜单后，操作过程类似于“第一次浇筑”。
注意材料表仍然是同一个表格，仅仅是在该表格中再增加一类第二次浇筑的材料而已。
假设表1中1，2类材料为第一次浇筑材料且已赋给单元，调“第二次浇筑”时，仍然出现表1，这时需在表中增加第3类材料并赋给单元。
如果两次浇注的材料一样可不用选择第二次浇注的材料。
初始化一:
如果单元第一次浇筑的材料性质选择错误，可点取该菜单将其设置为零。
当然，也可重新选择材料性质，后选择的将取代前一次选择的。
初始化二:
如果单元第二次浇筑的材料性质选择错误，可点取该菜单将其设置为零。
同样，也可重新选择材料性质。
图示为两次浇注的材料赋给了单元并显示了单元的材料序号。
图12赋材料
第十一步:
单元分析:
该菜单有两项功能。
一是选择需进行活载分析的梁单元;
二是控制块单元的网格划分。
点取该菜单后，程序弹出下图所示对话框。
其中“计算活载”用来指定是否求单元在活载作用下的内力，因为活载的内力计算比较慢，对于那些不用关心其活载内力的单元可人为指定不计算，这样可加快计算速度。
只适用于梁单元本省。
对于积分梁只要在“计算模式”中选择了计算活载内力、位移或输出影响线的情况下均计算积分梁的内力。
当用膜、板、块单元计算时，程序将根据控制信息将梁单元自动进行网格划分转变成块单元。
控制因素有四条:
梁单元、梁截面、网格划分线、积分方向。
该对话框控制的便是积分方向。
“横向顶底板分别积分”求的是顶板和底板的内力。
“横向顶底板联合积分”是将顶板与底板看作一个整体求其内力。
“纵向积分”求的是梁每个腹板顺桥向的内力。
“整体积分”求的是梁整个截面的内力，主要用来求梁整个截面的扭矩。
“竖向积分”求的是每个腹板侧向内力，仅当梁截面很高时才作该积分。
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横向顶板单独积
分所得到的弯矩
横向底板单独积分所得到的弯矩竖向积分所得到
的腹板侧面弯矩
图13不同的积分方法将给出不同的内力
积分后所求的内力是在积分梁的局部坐标系中。
积分梁局部坐标系的X轴延积分梁且从划分前的梁单元集的起始节点指向终止节点，Y、Z轴的确定分两种情况:
桥面没有横坡或有横坡但计算模型没有考虑横披:
Z轴在桥面平面内（不一定是水平面）且与X轴垂直，Y轴按右手法则确定，Y轴的正方向从梁底指向桥面。
适用于任意空间方位的结构。
例如:
计算模型开始在水平面内建立，桥面处于水平面内，但经旋转变换后，桥面不再水平，这时局部坐标系随结构一起旋转，其确立规则不变，积分后的内力绝大多数情况下可直接应用。
桥面有横坡且计算模型考虑了横披:
积分梁的局部坐标系同相对应梁单元集的坐标系一致。
对话框选择完毕，屏幕上仅剩总模型图，供用户选择单元。
注意:
对话框选择完毕并不表明单元的计算方式确定，还必须选择单元。
每个单元的积分方法可以不同，可多次运用该对话框，分别选择积分方法。
选择不同的积分方法，将产生不同的积分梁。
纵向积分产生纵向积分梁，程序用腹板中线来表示它。
横向积分产生横向积分梁，用每个块单元在横桥向的中线来表示。
整体积分也产生纵向积分梁，程序将在用户输入的纵梁上生成一条和其相同位置的线条，并用该线条来表示整体积分。
竖向积分生成竖向积分梁，用每个块单元沿腹板竖向的中线来表示。
对于还没有浇筑混凝土的那部分，没有积分梁。
每个积分梁的积分范围见后面的“网格划分”命令中所述。
图14积分方法对话框
在本例题中，根据计算目的选择了纵向积分;
整体积分;
横向顶底板联合积分。
第十二步:
赋截面
单元的截面类型很多，本系统将其分为矩形、T型、工型、箱型、园形、任意梯形、对称梯形、任意箱型8种类型。
其中任意梯形为通用型，可用它来表示比较复杂形状的截面。
任意箱型目前仅用于块单元计算。
如果某梁单元截面类型为任意箱型，需将其转换为块单元。
如果需要将某梁转换为块，则不能是圆形。
当拾取不同截面类型菜单时，操作流程大同小异。
以“箱型”为例，具体如下:
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拾取“箱型”菜单后，程序将所有的箱型截面全部显示在屏幕上，如果没有截面显示，请执行视图菜单中的“全部”即可显示。
其中异色截面是当前操作截面。
对于每一个截面来说，程序将其占用的矩形区域划分为四小块。
这四小块分别对应于不同的操作。
左上角
右上角
左下角右下角
图15截面定义对话框
一、当点取左上角时，程序进入单元选择状态也就是将所选的截面赋给单元。
由于本系统允许单元的左右端采用不同的截面。
因而在选择单元时分两种情况:
（1）.直接点中某一单元，如下图所示。
程序将根据点中单元的选择点和单元两端点的距离来确定单元的截面。
假如选择点和单元左端点的距离小于选择点和单元右端点的距离，则左端截面为所点取的截面，右端不变。
反之亦然。
（2）.没有直接点中某一单元。
此时程序自动转化为窗口光标，选定窗口后程序根据单元的端点来确定单元的截面。
只要单元的端点落在窗口内，则单元对应于这一端的截面即是所点取的截面。
小方框直接点中了单元。
图示选择点靠
单元的左端～因此所赋截面为单元的左截面
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图16单元选择示意图
当单元的截面在同一施工阶段内一次浇筑完成时（不同单元可在不同施工阶段），选择单元可以在总模型图上选择，也可在施工阶段模型图上选择。
而当单元的截面被分为两次浇筑时（不在同一施工阶段），相应地单元的截面调用信息也分两次输入。
首先根据第一次浇注后的截面形状选择合适的截面并在总模型图上选择单元，然后根据第二次浇注后的截面形状选择合适的截面并在第二次浇筑该截面的施工阶段模型图上选择单元。
在选择单元后应记住按“右键”退出单元选择回到显示截面窗口。
图17钢和混凝土组合结构单元截面输入示意图
图中数据为截面编号，在截面开始组合的施工阶段，单元有两个编号，靠近单元的为组合前截面，另一编号为组合后的截面号。
1,单元本身的增加,浇筑,和组合截面的第二次浇筑不能在同一个施工阶段。
2,应先在计算模式对话框中选择“存在两次浇注完成的截面”。
二、当点取右上角时，程序进入截面修改状态（首位截面为标准参照截面，用户不能修改）。
移动光标点取标注线，并在提示“请输入新值:
”状态下输入合适的值（以cm为单位，当按右键或ESC键时，原值不变;
当按字符“Q”时，则取上次输入的数据。
以下凡是输入数据的地方均同）。
程序便根据新的数值重新实时绘制截面。
待修改完毕，按右键或ESC键返回到前一屏幕状态。
由于截面变量的改变不影响单元所选择的截面序号～因而改变截面变量后可不用重新选择单元。
在修改截面参数时要注意以下几点:
（1）参数设定为零时，要小心。
因为零参数相应的标注将在屏幕上消失，无法再对其修改，不过在存盘前可以采用“u”命令取消。
（2）在修改“梯形”截面时，如需要将某梯形删除，分两步:
首先点取屏幕上方“删
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除梯形”，然后选择要删除梯形的顶底边，则相应的顶底边被删除;
如需要增加梯形，亦分两步:
首先点取屏幕上方“增加梯形”，再将“十字光标”移到某一个梯形的内部或整个截面的上方或下方，并按鼠标的左键或ENTER键时，则在相应的地方增加一个梯形;
如需修改梯形，则点取梯形高度标注线或梯形的底边，便进入该梯形参数修改状态，分别在提示“请输入梯形的底边长:
”，“请输入梯形的顶边长:
”，“请输入梯形的高:
”之后，输入相应的数据即可。
在梯形的顶底边上标有两个数据，其中左侧的数据表示下方梯形的顶边长，右侧的数据表示上方梯形底边长。
当需要增加梯形或减少梯形时先点取它
当需
要修
改变
量时
点取
标注
线
图18梯形截面修改示意
（3）.在修改“箱型截面”时，如果需要修改箱室数，则点取所有标注线之外的任意点并在提示“请输入箱室数:
”之后输入箱室数即可。
注意在修改某变量时，如果没有点中标注线，这时程序提示输入的是箱室数，如不小心输入了较大的数，只要点取任意位置再重新输入箱室数即可。
在处理箱梁结构内横梁时～截面为实心截面～这时不能通过修改箱室内部尺寸将其变为实心～否则计算时会出错～只需将截面的高度变量改为负数即表明是实心截面。
（4）.在修改“任意箱型截面”时，应灵活运用截面上方的工具条。
如下图所示。
图中腹板总数可增可减。
“腹板序号”指当前所要操作的腹板，即图中“腹板沿高度方向的变量数、实心及增删腹板”等命令所要修改的腹板。
腹板沿高度方向的变量数也可增可减，如作空心板截面时，变量数需增加。
实心开关如打开，则截面由空心截面变为实心截面。
广义来说，每个腹板均为“工”字型，四个实心便用来控制“工”字的四角，依次为左上角、右上角、左下角、右下角。
假设腹板为2，当点取增腹板时，则在2号腹板后增加一腹板，如需要增加箱室数可用该功能;
当点取删腹板时，2号腹板被删除，如需要减少箱室数可用该功能。
当点取“对称”时则整个截面被对称。
三、当点取左下角时，程序将所选择的截面删除。
截面的删除将引起截面序号的前移，程序将自动调整单元的截面序号。
四、当点取右下角时，程序自动增加一个与所选择的截面相同的截面，同时进入修改新增截面状态。
其余操作同2。
在二和四项操作结束后，均需点取左上角执行操作一将截面赋给单元或按鼠标的右键或
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ESC键结束该命令。
图19任意箱型断面
在本例题中，按以上所介绍的方法选择任意箱型截面进行输入。
由于用任意箱型来表示钢混组合梁断面比较复杂，程序制作了模板文件。
可先采用合并的办法将模板文件中截面合并进来后再修改。
图20程序制作的模板文件中的任意箱型截面
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.高度为20主要考虑了后
面底板加劲肋的输入
图20修改完成后的任意箱型截面
图21将上图所输入的箱型截面赋给单元以后的计算模型
第十四步:
网格划分:
执行网格划分。
图示正在进行网格划分。
图24执行网格划分
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图25网格划分完成以后
单元变换:
调用菜单“单元变换,块变为四节点板”，程序要求输入板单元的最大厚度，也就是说当块单元的厚度小于输入的厚度时，将块转换为板单元，否则不变换。
在本例题中，钢板实际的最大厚度为0.025,输入0.026就可。
修改板厚度:
在钢箱梁的底板上设置了加劲肋。
在计算时，需要考虑这些加劲肋。
精度较高的办法是根据加劲肋的实际尺寸和位置将其按板单元计算，但这样板单元数较多。
因此，这里将加劲肋和腹板合并在一起计算，这只需要修改相对应的腹板厚度就可（在输入任意箱型截面时已经考虑了这一点）。
这种算法的精度能满足工程需求。
在这里混凝土板的厚度有点变化～即横隔板上缘不在一条直线上～原因是在转
换表示钢梁上缘的块单元时～节点取块单元上、下节点的平均值～即将板单元
放在块单元的中性面上～所以节点向下移动了～混凝土板加厚少许。
可以通过
移动节点的办法修改。
图25修改部分腹板厚度以后
输入横隔板:
横隔板的输入主要有两种办法:
（1）单独建立表示横隔板的模型文件，然后通过合并文件的方法将其加到主梁上;
（2）在已划分为块、板单元主梁模型上直接输入。
这里采用第二种方法。
步骤是前面一些步骤的重复:
在横隔板处增加梁单元;
赋材料、赋截面;
网格划分。
下面取一道横隔板来说明。
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（1）将横隔板周围的节点显示出来，并将其它节点隐藏。
（2）由于上缘线不在一条直线上，截面也不垂直于梁轴线，因此需要用多个单
元集来表示。
如图所示将上、下及左、右对应节点用直线连接起来。
由于底板节
点少，因此先将底板板单元进行横向等分。
图中左侧已等分，右侧未等分。
（3）在直线的交点处增加节点。
（4）增单元集、输材料及截面。
图示左边已输入了单元集、材料及截面。
（4）因为各横隔板一样，当一道横隔板单元输入完成后可采用拷贝的办法输入
其它横隔板。
下图为拷贝完成以后的情况。
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（5）网格划分。
（6）将划分完成后的块单元转换成板单元。
网格划分完成以后，其后的施工描述，荷载施加等同前一讲基本类似。
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