第二章 直线桥设计计算输入

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1、桥梁博士系统（DR.Bridge）桥梁博士简介 博士系统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。其基本功能：（1）直线桥：能够计算钢筋混凝土、预应力混凝土、组合梁以及钢结构的各种结构体系的恒载与活载的各种线性与非线性结构响应 （2）斜、弯和异型桥梁 ：采用平面梁格系分析各种平面斜、弯和异型结构桥梁的恒载与活载的结构响应 桥梁博士简介（3）其它直线桥设计计算输入利用桥梁博士系统进行设计计算一般需要经过：直线桥设计计算输入（1）离散结构划分单元（2）施工分析（3）荷载分析（4）建立工程项目（5）输入总体信息、单元信息、钢束信息、 施工阶段信息

2、、使用阶段信息、输入 优化信息（索结构）（6）进行项目计算（7）输出计算结果读懂图纸或明确设计要求将设计要求变成有限元模型查看结果单位约定坐标系平面杆系v总体坐标系：系统默认的坐标系，节点坐标、节点位移以及反力均按总体坐标系输出。 X：水平向右为正 Y：垂直X轴向上为正 v单元局部坐标系：单元内力和应力均按单元局部坐标系输出。 X：沿构件的纵轴线方向, 以左节点到右节点方向为正 Y：垂直X轴向上为正 荷载方向 水平力：沿整体坐标的x方向向右为正； 竖直力：沿整体坐标的y方向向上为正； 弯 矩：依右手螺旋法则，垂直于整体坐标系向外（向用户方向）为正 效应方向轴 力：使单元受压为正，受拉为负剪 力

3、：由单元底缘向顶缘方向为正，反之为负弯 矩：使单元底缘受拉为正，上缘受拉为负（平面）位 移：与总体坐标系一致为正，反之为负正应力（法向应力）：压应力为正，拉应力为负；剪应力：由截面底缘向顶缘方向为正，反之为负；主应力：正表示压，负表示拉；强 度：受弯构件的强度为MR，单位KN-m，其它构件强度为NR；结构支承反力：与总体坐标系一致为正，反之为负； 数据准备结构离散：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)

4、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，应设置两个不同的节点，利用主从约束关系考虑该节点处的连接方式； (6) 边界或支承处应设置节点； (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置一个单元。数据准备施工分析划分施工阶段，确定施工周期；各施工阶段的

5、具体操作：包括安装的单元号、张拉的钢束号、添加的外力荷载、本阶段的内部、外部约束条件、挂篮的操作步骤、拉索单元的索力调整等等。桥梁结构不同的施工方法将导致结构的最终成桥内力不同。施工阶段的划分，对于结构设计有很大的影响项目的建立用户通过“文件”下拉式菜单，选择“新建项目组”或“打开项目组” 通过“项目”下拉式菜单选择“创建项目”，或者在项目组管理窗口，通过右键来点击“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。创建项目后，程序出现了如下页图 所示的界面。现在用户就可以根据事先的准备，输入数据了。在一个项目组中，创建一个新项目，或通过双击打开一个既有项目，

6、程序均会出现如下页图所示的数据文档窗口，在此窗口输入或查看所有的计算原始数据。此界面的最左侧是项目管理窗口。输入窗口的下部是图形显示窗口，用户可以用右键切换显示信息，以帮助用户判断输入数据的准确性，快速了解结构特征。项目的建立基本信息 桥梁工程描述、结构备忘描述：用户可以在此输入备注性质的文字，来描述本项目的特点，以便于日后查看。计算类别：根据不同的需要选择不同的计算方式。 (1) 计算内力、位移：掌握结构的基本受力状态； (2) 估算配筋面积：得到大致的配筋信息，初步掌握结构的设计要点； (3) 全桥结构安全验算：对结构设计进行复核、修正； (4) 优化计算拉索面积：对斜拉桥的拉索面积、张拉

7、索力进行优化。 如果是初步设计阶段则选择估算配筋面积，此时应在 结构配筋估算信息对话框中指定预配置的钢筋或钢束类型等，以便估算的钢筋面积更接近真值。基本信息 桥梁环境选择桥梁所处的地理环境。程序在计算混凝土构件收缩徐变时使用。用户可以参考公桥规2004附录F。湿度：桥梁所处环境的湿度，在混凝土的收缩变形与徐变计算中需要该信息，从列表框中选择。对公桥规2004，一般填0.8。环境有强烈腐蚀性：在验算抗裂性时需要该信息；计算内容选择本次计算所需要计算的部分。一般在估算预应力配筋时不计结构的收缩徐变；结构的非线性仅在特大跨径桥梁分析时使用，通常结构不需计算。附加信息q指定计算部分内容。包括以下几点：

8、结构验算单元：在选择“全桥结构安全验算”时，填入需要验算的单元号，不填则默认为全部单元。组合计算类型：对应于规范的荷载组合类型。不填则默认为全部组合1-9，包括用户自定义组合。计算活载单元、计算活载节点：选择需要进行活载分析的单元、节点。不填则默认为全部单元。活载加载步长：进行活载影响线加载时的步长。填0时系统默认为1/50的跨径。步长越小，活载计算越精确，速度越慢。对于某些“没有跨径”的结构（只有一个约束），程序将无法进行加载，必须由用户填入加载步长。 非线性荷载分级数：当计算内容中选择了几何非线性或梁柱非线性时，此窗口被激活。程序按用户输入的分级数将荷载分成n级逐步计算，每次计算都进行刚度

9、矩阵修正，因此级数越高结果越精确，但计算时间越长。q形成刚臂时决定节点位置的单元号：当多个单元共用一个节点号，且其节点位置不重合时，形成刚臂。此时，程序有一套默认的确定节点位置的规则。若此规则不能表达结构的实际情况时，用户可以在这里填入单元号，来改变系统的固定算法，系统将根据用户填入的单元来确定节点的位置。计算细节控制 生成调束信息：对进行“全桥结构安全验算”的预应力构件选择此命令，可使程序在计算时生成调束信息，便于进行调束工作。 调束阶段号：用户填入需要产生调束信息的施工阶段号，不填默认为全部阶段。在选中“生成调束信息”时有效。 生成调索信息：对进行“全桥结构安全验算”的含有拉索单元的结构选

10、择此命令，可使程序在计算时生成调索信息，便于进行调索工作。 桥面为竖直单元：选择此命令，将使桥面单元的左右截面为竖直截面。 极限组合计预应力：在进行结构极限组合计算的时候，预应力的作用是否当作外力计入结构。根据公桥规2004，预应力构件的极限强度是不计预应力的。但对于一些预应力桥梁中的非预应力构件，预应力的作用力却对这些构件的极限组合内力有影响，比如预应力连续刚构的桥墩等构件。 极限组合计二次矩：在按公桥规2004版进行计算的时候被激活，用户指定是否考虑预应力二次矩。对预应力连续梁以外的其它结构，计算结果将不准确。 极限组合计收缩、徐变：在按公桥规2004版进行计算的时候被激活，用户指定是否考

11、虑收缩、徐变。 极限组合计温度：在按公桥规2004版进行计算的时候被激活，用户指定是否考虑温度效应，包括结构升降温和梯度温度。 极限组合计沉降：在按公桥规2004版进行计算的时候被激活，用户指定是否考虑不均匀沉降的影响。 结构重要性系数：在公桥规2004版中，根据结构的重要性确定的内力扩大系数。规范 用户选择计算适用的规范。由于桥梁博士3.0可以按照多个规范进行验算，在输入单元材料、单元钢筋、预应力材料等信息时，必须使之与适用的规范相对应 输入单元信息 用户可以使用右键菜单或“数据”下拉式菜单，切换到单元输入窗口：单元的基本信息节点号和顶缘坐标： (1) 单元左右节点顶缘或中点坐标位置的意义如