桥梁博士操作第二章_直线桥设计计算输入.ppt

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、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,单位约定,坐标系,平面杆系,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,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：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) 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，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,指定计算部分内容。包括以下几点： 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矩阵修正，因此级数越高结果越精确，但计算时间越长。,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图所示 (2) 手动逐个输入单元的左右节点号、左右节点坐标，也可以通过快速编辑器，编辑成批的单元信息。,单元的性质,钢筋混凝土：截面由混凝土和普通钢筋组成。按全截面计算结构内力，按开裂截面计算其应力和强度，验算时将验算裂缝宽度； 预应力混凝土：截面由混凝土、普通钢筋和预应力钢筋组成。按全断面计算其应力，按开裂截面验算其极限强度。 组合构件：截面由混凝土和钢材组成。按全断面计算应力。 钢构件：截面只由钢材组成。按全断面计算应力。 拉索：截面只由钢筋或钢材组成。只有当构件需要调整其轴力时，才有必要将其置为拉索单元。拉索单元只提供拉力，而不会产生其它性质的内力。 圬工构件：截面由圬工材料组成。因圬工材料的性质差异很大，程序没有提供默认的圬工材料，需要用户自定义。,全预应力构件：预应力混凝土单元验算是否一定要按全预应力构件验算。如果是，则验算时截面不准出现拉应力；如果否，则先按全预应力验算，不满足则按A类构件验算，仍不满足则按B类构件验算。 现场浇注构件：当单元为混凝土构件时，此项被激活，由用户选择单元的施工方式。在公桥规（2004）中，现浇构件和预制、拼装构件的计算是有区别的。 是否桥面单元：当前单元是否桥面单元。用于确定施工阶段的移动荷载（坐标荷载）作用位置和使用阶段影响线计算时单位荷载作用点位置，以及判断剪力影响线的突变位置。如果计算活载时计入非线性效应则也将据此确定活载的作用位置。简单的说，程序就是据此确定活荷载作用在哪些单元上。,有效长度,对于受压构件，在此输入单元的有效长度lo，用于计算偏心受压构件的偏心距增大系数或轴心受压构件的稳定系数。参见公桥规（2004）第5.3项。,自重系数,在计算单元自重时程序根据单元体积和材料的容重再乘以该自重调整系数，得出计算用的单元自重。 系统默认的材料容重为：混凝土25KN/m3，钢材78.5KN/m3。 用户可以根据混凝土结构的配筋率适当调整此系数。如果单元由 1立方米30#混凝土组成，其自重系数为2，则单元总重25 x 1 x 250 KN。,加载龄期,混凝土在单元第一次受力时（即安装时）已养护的天数。 系统缺省默认值为28。,左端为张拉端,当单元为拉索时此选项被激活。 选中此框则表示拉索的左端为张拉端，否则拉索的右端为张拉端。 如果拉索安装时没有张拉力，则拉索的重量按照等效节点荷载原理施加到拉索的两端； 如果安装时有初张拉力，则自重只等效到非张拉端，而张拉端的索力为初始张拉力。 优化计算和施工计算的拉索初始力都是指张拉端的索力，仅由张拉设备控制，没有重力的效应。在非张拉端则根据张拉端的内力考虑重力对索力的影响后计算得到。所以，对于拉索单元，左端张拉与右端张拉得到的最终索力将是不同的。,截面特征描述,单击左截面或右截面，弹出截面特征描述对话框，如图 410所示，此对话框同时出现在快速编辑器的各项功能中。 如果截面内有钢束穿过，系统在计算时自动根据钢束特征修正截面信息（钢束灌浆前截面特征中扣除孔道的影响，钢束灌浆后钢束的面积将换算到截面特征中）。,重新设定与大气接触的周边长度：计算混凝土收缩时使用。填0则由程序根据截面形状自动计算。 材料类型：注意使其类型与适用的规范相对应。用户还可使用工具菜单下的材料特征命令自定义新的材料类型。,顶缘、底缘有效宽度：较宽截面的有效分布宽度。 (1) 计算截面几何特征在结构内力分析时使用全截面，应力、强度分析时使用有效截面。 (2) 在公桥规2004中，计算轴力产生的应力时，按全断面计算。 (3) 此值若填0则表示该截面都是有效截面。 (4) 关于有效宽度的取值，可参见公桥规2004第4.2.3条。,截面钢筋：截面上配置的普通钢筋信息。 截面钢筋输入时，钢筋的高度为正值表示距截面底缘的距离，为负值时表示距截面顶缘的距离。 附加截面：彻底解决了组合截面较难模拟的问题。,截面几何描述,截面的几何信息输入方式： 图形输入：选择常用的或用户自定义的图形，输入其参数； 节线输入：输入不同高度处的截面宽度； 特殊输入：直接输入截面的各项指标； 坐标输入：用户以坐标形式，逐点描述截面形状； 自AutoCAD读入。,图形输入,节线输入,用户应以逆时针顺序逐一输入各点坐标。而坐标又有相对坐标与绝对坐标之分。相对坐标的含义是指当前点的坐标相对于前一点的坐标偏移量。,坐标输入,按绝对坐标输入为： 0 0 1000 0 1000 2000 0 2000 实区 250 500 750 500 750 1500 250 1500 空区 按相对坐标输入： 0 0 1000 0 0 2000 -1000 0 实区 250 500 500 0 0 1000 -500 0 空区,快速编辑器,快速编辑器的意义 一般的结构，均有几十至几百个单元，数据量庞大，逐一输入单元信息实不可取。对于通常的桥梁结构，可以通过快速编辑器完成大部分单元的编辑。 系统根据各种桥型的特点，提供了单元的快速编辑器。除一些特殊单元外，用户应尽可能使用快速编辑器编辑结构的单元特征。 编辑器主要是使用单元组的概念，充分利用截面特征的拟合和坐标的自动计算功能，减轻输入的工作量。,直线,功能：快速编辑连成一条直线的多个单元信息。系统将打开如图 所示的对话框。 特点： 单元的顶缘或截面的高度中点位于同一根直线上， 其截面可由有限的控制断面经直线内插或按抛物线拟合而成,截面的形成示意,二次抛物线拟合,二次抛物线则需由三点确定。图为一示例，此例在距离起点0、10、25m三处定义了控制截面。 第一点的截面拟合类型不限制，第二点的拟合类型必须是“向后抛物线”，第三点的类型必须是“向前抛物线”。这样，程序将以此三点为控制点，拟合出一条二次抛物线。,抛物线内插取用控制断面的示意,拱肋,功能：快速编辑多个单元信息，这些单元连成一条“抛物线”、“圆弧线”或“悬链线”。系统将打开如图 418所示的对话框。选择了曲线类型后，根据图示填入相应的控制信息 特点： 将各单元截面拟合为等截面。 如果实际情况不是如此，用户也可以用“直线”快速编辑器中的截面拟合工具重新编辑单元的截面信息（不改坐标信息），而只用“拱肋”快速编辑器编辑单元节点的坐标位置。,拱肋单元快速编辑器,拉索,功能：快速编辑多个拉索单元信息，弹出斜拉索单元组编辑对话框如图 419所示。 特点： 拉索单元组是指斜拉桥中拉索单元，其左右端分别位于不同的直线上的单元组。 分段长度应填写正值, 坐标的计算将从起点根据参考点的位置和分段的方向延参考线分别做递增或递减计算。此处的参考线可以不是水平或竖直的。 编辑示意：图 420给出了拉索单元组的编辑示意。,斜拉索单元组编辑对话框,图 420 拉索单元组的编辑示意,其中1、3控制点为拉索左节点的起始点和参考点，2、3控制点为右节点的起始点和参考点，坐标的增或减依据参考点相对于起始点的位置而定， 图中示例是基于在编辑器中选择了左节点X向、右节点Y向偏移，如果没有选择此项，则左节点为Y向、右节点X向偏移，即适合于桥塔另一侧的拉索单元组。,本例中的坐标计算，左节点以1#控制点为基础X坐标依次递增5.0米，右节点以2#控制点为基础，Y坐标依次递增2.0米，其左节点的Y坐标和右节点的X坐标经内插得到，本例为分别保持其起点对应坐标不变； 拉索特征模板：选择拉索单元的材料类型。,平行,功能：快速编辑多个平行单元信息，单击弹出平行单元组编辑对话框，如图 421所示。 特点： 平行单元组是指在水平方向并列放置，其左右端分别位于不同的直线或抛物线上的单元组,如拱桥的吊杆或立柱等。图 422给出了平行单元组的生成示意：,图 421平行单元组编辑对话框,图 422 平行单元组编辑示意,其中要编辑的单元为吊杆，左右节点各有3个控制点，填入相应坐标，根据曲线方程自动计算各点的坐标，其它单元信息将自动从模板单元中取用； 如果拱肋和桥面上的节点坐标已经形成，则可通过单元-截取坐标方法形成节点坐标。,对称,功能：快速编辑多个单元信息，使之与已有的多个单元对称。图 423给出了单个单元对称操作的示意：,系统在对称时自动将左右截面置换，用户需要在定义生成单元的左右节点号定义时予以反置。 系统的对称操作将对换左右端的定义，即原单元左端=生成单元右端，原单元右端=生成单元左端。 在进行此操作时，左右节点号的设定应作相应考虑：生成单元号与模板单元号一一对应，左右节点号应与生成单元号一一对应。,平移,功能：快速编辑多个单元信息，使之与已有的多个单元信息相似，而坐标不同。图 424给出了单个单元平移的操作示意： 特点：平移操作实际上相当于拷贝操作，仅仅将生成的单元的左右节点号和节点坐标改变即可。,图 424 单元组平移操作示意,内插,功能：内插操作是指在已经生成的单元中内插节点，将原单元拆分为两个新单元。图 425示出了单元内插操作的意义。,特点： 单元内插操作一般用在桁架桥的腹杆单元编辑。 如果腹杆需要内插节点，可先将腹杆两端节点生成，再采用内插操作一次完成。 示例： 原有单元5，左节点号为3，右节点号为4。现内插节点8。 内插结果为：原5#单元的右节点变为8，相应修改坐标和截面信息。新生成6#单元，左节点号为8，右节点号为4，相应修改坐标和截面信息，坐标和截面信息为根据操作要求进行线性内插。,单元,功能：单元操作是对多个单元的某个共同特征进行全局修改。如图 426所示。,单元编辑命令可全局修改单元的多个特征，也可完成单元的坐标偏移，或截取单元的左右节点坐标。 截取坐标时指根据单元的左右节点号，在已经输入的单元库中搜索已经输入的节点坐标，如果节点号相同，则将已经输入的节点坐标拷贝到现编辑的单元中。 这在输入桁架腹杆单元时非常有用，可先将上下弦杆单元生成，再指定需编辑腹杆单元的左右节点号，然后采用截取坐标命令，搜索坐标。 如果同时选择了坐标偏移命令，则先搜索坐标，再将该坐标按用户的坐标偏移控制进行偏移操作。,示例,例如，如果发现1-10号单元的自重系数需要由1变为1.04，则使用单元命令，输入如图 426数据，单击确定即可。 例如，如果发现1-10号单元的顶缘Y坐标偏低20cm，则可选择坐标偏移，填写编辑量设置中的左右节点坐标偏移Y=0.2，坐标的偏移可在X向、Y向或单元的法向偏移。,截面,功能：截面操作是对多个单元的左或右截面的某个共同特征进行全局修改。 示例：例如，如果发现1-10号单元截面上的普通钢筋信息不正确，则可使用截面命令，将1-10号单元的截面钢筋按模板截面上钢筋进行用户指定的修改。如图 427所示。,图 427 截面编辑命令,坐标,功能：对结构一组单元左右节点坐标进行切割或拟合操作。 特点： 复杂桥梁结构节点处构造复杂，或者大跨径桥梁设置的竖曲线等，在结构的坐标输入时较难处理，采用坐标命令可有效地解决这一问题。 切割一般用在构件的线形控制点已知，但其实际位置距离控制点存在偏位。 拟合一般用在竖曲线的生成，可先将主梁按X坐标分段，忽略竖曲线，然后采用拟合命令，根据主梁单元左右节点X坐标和用户设定的竖曲线方程插值计算单元节点的实际Y坐标。,示例,例如斜拉索锚固点与主梁轴线及主塔中线的偏移等，可先将拉索坐标设置在控制点上，然后采用切割命令，给定切割线方程，系统自动内插得到实际位置的坐标值。,单元编辑总结,以上所介绍的单元快速编辑器可随时使用，用户应根据实际情况，寻找最快捷的方式输入，以下将根据经验提供一些基本方法供用户参考： 单元顶缘线或中心线位于一条直线上时，例如桥面单元或桥塔、桥墩及弦杆等，一般使用直线命令，如果存在竖曲线可采用坐标命令进行拟合。 拱肋单元一般使用拱肋命令，也可以采用直线命令，然后使用坐标命令进行拟合坐标。,斜拉索使用拉索命令，一般在施工图设计时，拉索的锚固点坐标需特殊指定，一般应根据拉索节点与梁、塔坐标的相对关系，通过截取拉索节点坐标，再采用坐标命令进行切割。方案设计时可以将拉索置于梁塔节点处。 系杆拱吊杆一般采用指定吊杆节点号后使用坐标截取命令。 拱桥立柱或桁架桥的腹杆一般采用指定节点号，截取节点坐标，如果需要再内插单元，最后再根据力学需要，偏移节点坐标或切割节点坐标，以便考虑节点刚臂的影响。 如果截面为等截面，可先不管单元的截面信息，最后采用截面命令进行替换。 截面上的普通钢筋可通过添加式输入。,单元的基本信息可在最后采用单元命令统一设置。 如果发现坐标的输入有偏差，可使用单元的坐标偏移命令进行修改。 对称结构可先输入半结构，再采用对称命令输入另一半结构。 如果结构的某些部位可通过平移得到，则尽量采用平移命令。 对称操作时，如果发现单元左右端信息反了，可使用单元命令对换左右端信息。 结构输入前，亦将控制断面存入文件，便于数据维护。 如果截面在拟合时存在突变点，可先忽略突变点，拟合完成后再局部修改。 节点坐标规律不明确时，可采用自CAD读入的方法将坐标读入。,输入钢束信息,用户可以使用右键菜单或“数据”下拉式菜单，切换到钢束输入窗口，如图 448所示：,数据准备,首先对结构中的所有预应力钢束进行编号。 编号的原则： (1) 不同钢束几何类型、不同材料类型需分别编号， (2) 如果几何类型相同，材料也相同，但需要考虑钢束分批张拉弹性压缩损失时也需根据张拉过程进行编号。,基本信息,钢束钢质：选择预应力钢束材料。 钢束编束根数：例如，如果采用OVM15-7，则编束根数为7。 钢束束数：同一类型钢束的束数。 钢束锚固时弹性回缩合计总变形：指所有张拉端回缩合计值。参考公桥规2004第6.2.3条取值。 张拉控制应力：钢束在张拉端锚固时的有效预应力（应扣除锚口损失），输入正值表示锚固应力，负值表示张拉力（对于先张法构件，应在此扣除温差导致的s3损失）。 超张拉系数：钢束超张拉应力与张拉控制应力的比值。如果此值为0，该号钢束不超张拉。,成孔方式,用于确定管道摩阻系数和局部偏差系数，参见表4-1。 在公桥规2004中，成孔方式更多，管道摩阻系数和局部偏差系数各异，程序所内定的取值不足以覆盖规范的全部类型。 对于与下表取值不符的成孔方式，用户应选择自定义类型，然后填入相应的管道摩阻系数和局部偏差系数值。,成孔面积,钢束预留孔道的面积。 成孔面积是指一束钢束的成孔面积，即一个孔道的面积。 如果该号钢束由多束构成，系统自动将该面积乘以束数。先张法构件应将此值设定为0。 在该钢束尚未灌浆之前考虑其孔道对截面特征削弱的影响。 张拉方式：选择施工时采用的张拉方法。此处的左、右端分别指钢束的起、终点。 体外束：选择是否体外钢束。若为体外束则不计入其对截面换算截面特征的影响。,松弛率：输入钢束的松弛率（）。 (1) 可根据厂家提供的材料资料填写。或按规范取值： (2) 公桥规85可参考第5.2.10条取值； (3) 公桥规2004参考第6.2.6条取值，填0时程序根据公式（6.2.6-1）按低松弛计算； (4) 铁桥规参考第6.3.4条第5款取值。 松弛时间： (1) 填0时程序按相关规范规定的松弛曲线取值，计算不同时间的松弛率； (2) 不为0时程序按所填天数，按直线内插取值，计算不同时间的松弛率。,钢束名称：作为备注使用，用以区别钢束 上、下参考线：在此输入（在总体信息中）已经定义的上下参考线名称，供输入竖弯信息时使用。对于不使用参考线的钢束，可以不填。 取于文件：根据系统提供的几种钢束形状，以文本参数形式输入。,相关单元号：与该钢束相关的所有单元号，系统将完全按照用户的设定来形成等效荷载。系统能自动识别与钢束相关的预应力单元；当非预应力单元内有钢束时，则必须人为在此设定相关单元号。缺省系统只认为预应力单元才有预应力钢束通过。 排除单元号：当钢束通过几个单元的交界处时，为确保钢束位置判断的可靠性，采用排除单元来避免二义性，系统在自动分析钢束位置后，再去掉用户输入的排除单元号。一般不予使用。,钢束几何描述,竖弯： 功能：弹出钢束几何形状描述（竖弯）对话框，如图 429所示。,输入,是否导线输入：按导线点输入，用户应逐行填入各导线点的（x，y）坐标，以及此点处的钢束转折半径；若不按导线点输入，用户应逐行填入各转折点的坐标，以及与前一点之间的曲线半径，直线则填“0”。 是否相对坐标输入：按相对坐标输入，则用户应逐行填入各点相对前一点的相对x坐标，而y坐标仍是绝对坐标；否则填绝对坐标；不论是否为相对坐标，其第一点坐标必须是绝对坐标。,几何参数：用户根据所选的输入方式，填入适当的节点坐标和对应的半径。用户在这里使用参考线的概念，使所输入的y坐标为相对于参考线的坐标。例如，对一座变截面连续梁，可在“总体信息”中生成其梁底缘线，作为参考线。而在输入其底板束时只需输入钢束相对于底板的y高度方向位置，程序自动将直线钢束调整为延梁底缘参考线走向的底板束。 在使用参考线时不可同时使用参考点坐标；不采用导线输入的钢束不能进行调束操作。,平弯,钢束的平弯输入与竖弯输入方法类似。此时的“z”坐标，是指横向坐标。平弯输入时，若不使用相对坐标，则其输入的“x”值需与竖弯的“x”值以及整体坐标的“x”值相一致。为简化输入，用户可使用相对坐标输入，详见下例。,竖弯、平弯示例,说明：例图 430，这是一条底板钢束。在老版本的桥梁博士中，为输入此钢束的竖弯信息，需要用多条折线来模拟。现在，使用参考线的概念，可以使输入数据大为简化。,竖弯几何参数输入： 选中“导线输入”； 输入四点坐标（-20，0.6）、（-17，0.13）、（17，0.13）、（20，0.6），及相应半径。 相对于参考线0，即下参考线。 在钢束信息中，填入已经定义的梁底缘下参考线名称：“bot”。 这样，以上四点，既是相对于参考线的四点，在（-17，0.13）和（17，0.13）点间的长直线段，实际上就是和参考线平行的、延底板弯曲的曲线段。,平弯几何参数输入： 若以绝对坐标输入，应输入六点（-20，0）、（-17，0）、（-15，0.5）、（15，0.5）、（17，0）、（20，0）及相应半径。 若以相对坐标输入，应输入（0，0）、（3，0）、（5，0.5）、（-5，0.5）、（-3，0）、（0，0）六点，各点的“x”值是相对于起终点（而非前一点）的偏移值。x为正，表示相对于起点；x为负，表示相对于终点。,其中的“z”坐标，用来确定钢束向左（正值）或向右（负值）偏离中心线的距离。这种偏离并不使结构产生横向受力的差异，但会影响钢束的损失和伸长量。 相对坐标输入平弯时的最后一点坐标的“x”无意义。,参考点、倾斜角度,会产生一个以参考点为原点、经过旋转的局部坐标系。 X：钢束局部坐标系原点在结构总体坐标系中的X坐标； Y：钢束局部坐标系原点在结构总体坐标系中的Y坐标； 倾斜角度：钢束局部坐标系在结构总体坐标系中的角度，如果钢束局部坐标系是结构总体坐标系经逆时针转动一个角度而形成，则该角度为正值，反之为负值。如图 431所示：,注：钢束位置必须位于结构体之内，但不一定位于单元的界线处，即只要钢束位于结构的单元体内即可。,输入施工信息,使用“数据”菜单中的“输入施工阶段信息”命令或鼠标右键弹出右菜单来切换到施工阶段信息输入窗口，如图 433所示：,基本信息,单元施工描述：输入阶段安装与拆除的单元。 预应力钢束施工描述： 如果钢束未灌浆，则单元的截面特征中将不计入钢束的影响（但扣除预应力钢束管道对截面的削弱），即钢束不与截面共同作用； 如果已灌浆，则截面特征中将计入钢束换算截面的影响。 考虑本阶段分批张拉损失：在计算钢束张拉力的等效作用力时，如果需要计入钢束分批张拉预应力损失时，则应选择考虑本阶段分批张拉损失。 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预加力的大小，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。,本阶段施工周期：从本阶段开始时刻至本阶段结束时刻的天数。用于结构的收缩徐变计算时建立时间坐标。 索力调整：系统将打开一个索力设定对话框，如图 434所示。如果是带索结构，则输入拉索单元索力在本阶段的调整信息。施工阶段拉索索力的调整方法参见优化阶段信息输入及计算原理中的斜拉索索力部分。 修改约束：如果发现边界条件和主从约束输入有误，可采用修改约束命令进行全局修改。 本阶段施工荷载描述：参见相关内容。 全局挂篮编组：参见相关内容。 阶段挂篮操作：参见相关内容。,施工荷载,永久荷载：永久性作用于结构上的荷载，如结构横梁重量、二期铺装等； 临时荷载：一般为施工机具等荷载，下一阶段将自动去除。 施工活载：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。,临时荷载与施工活载的区别： 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）， 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。 升温与降温：是作为施工活载处理的。 平均温度：是作为永久荷载处理的， 平均温度的效应是指前一阶段的平均温度与本阶段平均温度的差值作为本阶段的温度荷载来计算的。 施工阶段温度荷载一般在设计阶段不予考虑，因为设计阶段对结构的温度场还不明确，一般在施工控制中才需计算。,移动荷载：坐标荷载的输入，是作为永久荷载处理的。 例如，结构的横梁重量，一般作为集中荷载输入，如果荷载不位于节点上，则需要将其转换成单元杆间荷载处理，有时这样操作非常繁琐。 可将横梁荷载编组（全局移动荷载描述命令），在各施工阶段定义各组移动荷载参考点的X坐标（移动荷载命令）。 则系统自动完成杆间或节点集中荷载的转换。移动荷载（坐标荷载）安装构件的重量系统自动计入，并作为永久荷载处理。,系统荷载的形式参见图所示：,边界条件,功能：结构的外部约束信息, 边界条件决定着具有约束的节点的位移。系统将打开一个边界条件对话框如图 441所示。,基本信息,刚性支承：则该节点相应方向上的位移为零； 弹性支承：则根据弹性系数确定外界对该节点相应方向的限制情况，如果弹性系数极大，则表示相应方向趋近于刚性支承；同理，如果弹性系数为零，则表示该方向没有约束。 双向支承：表示支承节点在相应方向不能发生任何位移。 单向支承：只能发生正向或负向位移，正向支承是指该节点只可以发生正向位移，负向支承是指该节点只可以发生负向位移。 弯剪系数：外部约束发生单位水平位移时在该约束上产生的弯矩（或发生单位转角位移时在该约束上产生的水平力）,使用注意,对于弹性支承，系统不支持单向支承，必须为双向支承。 单向支承一般用于模拟施工临时支架，对于满堂支架可采用将主梁节点密置，在各节点上添加单向支承，并且为正向支承，如图 442所示。 系统不支持使用阶段的单向支承。 最后一个施工阶段的边界条件（包括主从约束），就是使用阶段的边界条件。,图 442,主从约束,功能：结构的内部约束信息, 系统将打开一个如图 443所示的对话框：,特点,主从约束主要用来描述结构内部单元间的连接情况，存在主从约束表示两节点在此方向上具有同位移。 如果两节点间的位移完全一致，即三个方向上均存在主从约束，则表示两节点间是刚接。 如果三个方向上均没有主从约束，则表示两节点完全断开。 存在主从约束的结构，一定要保证结构的任何部分都不能存在机动体系。,示例,图 444示出了T构带挂孔结构的主从约束模拟。,全局挂篮编组,功能：对于悬臂施工的桥梁结构，在节段施工中需要挂篮做临时承重结构，由于挂篮锚固于主梁上，因而挂篮将与结构同时受力，系统采用子结构法模拟挂篮的施工。首先对全部挂篮编组，以便索引。系统打开一个如图 445所示的挂篮编组对话框。,图 445 全局挂篮编组对话框,基本信息,前支点挂篮：指在斜拉桥悬臂施工时，将拉索锚固于已安装的空挂篮前点，待节段施工结束后，再将拉索锚固于主梁上，从而解除对挂篮前支点的约束。 后支点挂篮：为一般悬臂施工中，现浇节段的重量由挂篮承受，而挂篮重量靠后支点锚固于已浇注的梁段上；待节段施工结束后，此现浇的梁段自重再由已浇注的主梁单元承担。 组成单元号：组成:当前挂篮的单元号。挂篮宜设置2-3个单元。组成挂篮的单元需事先在单元信息里定义，它们决定着挂篮结构的刚度特征。一般情况下，我们验算桥梁的安全并不考虑挂篮自身的安全，通常用刚度较大的单元模拟挂篮。 h：主梁坐标点竖向与挂篮单元坐标点间的距离，挂篮位于主梁下侧输入正值，否则输入负值。,前进方向：指定挂篮的前进方向。当挂篮定位点坐标发生偏移时，需根据此方向推定挂篮的X坐标位置，决定X坐标是增加偏移量还是减去偏移量，如果左侧为前进方向，则为减去偏移量，否则为加上偏移量。 支点节点号：前支点挂篮时激活。填入前端锚固拉索的前支点对应的节点号。 吊点1、2节点号、节点力：图示中对应吊点1、2的挂篮单元节点号及挂篮自重作用于梁上的等效节点力，力的方向与总体坐标系一致为正。程序在计算挂篮对结构的影响时，不计挂篮自重，而以此处输入的节点力为挂篮的基本力；这个力就是挂篮的自重力。 前一个、后一个：切换当前挂篮。 添加：添加一个挂篮。 删除：删除当前挂篮。,阶段挂篮操作,功能：对于已编组的挂篮结构，在各施工阶段受力、加载和位置等信息，在各施工阶段都应对其信息进行描述。系统将打开一个图 446所示的对话框。 挂篮操作信息：挂篮操作分为4种：挂篮安装、挂篮加载、转移锚固、挂篮拆除。,阶段挂篮操作对话框,挂篮安装：本阶段挂篮安装的信息。新安装和移动。 挂篮加载：本阶段新浇注的单元信息。这些单元通过挂篮传递其自重，但自身不参与结构受力。 转移锚固：本阶段转移锚固的挂篮号。这些挂篮在“挂篮加载”阶段，承受了若干单元的混凝土重量。经过养护，这些混凝土单元在此阶段开始参与结构受力（即填入施工阶段的“安装杆件号”中），其重力不再通过挂篮传递。进行挂篮加载之后，必须有相应的“转移锚固”阶段，解除挂篮受力。 挂篮拆除：本阶段拆除的挂篮号。除了施工即将结束时的挂篮拆除之外，在挂篮进行移动操作时，除了在“挂篮安装”信息填入移动的挂篮号、移动的距离，还要在“挂篮拆除”信息中填入这些挂篮的编号。即，一个挂篮移动操作，是由挂篮拆除、挂篮安装两个操作在同一个阶段合成的。,基本信息,挂篮编号：本阶段要进行操作的、在“全局挂篮编组”中定义的各挂篮的编号。 前支点对应索号：在选择“挂篮安装”时被激活，仅在前支点挂篮时输入，后支点挂篮不需填写。输入各挂篮的前支点对应索号。 吊点1X坐标（m）：在选择“挂篮安装”时被激活，用以确定挂篮位置的参数，输入各挂篮的吊点1的坐标。如果选择了吊点1坐标为偏移量，则该坐标表示相对于前一阶段位置的挂篮偏移值；否则该坐标为总体坐标系中X向绝对坐标。,计自重单元号：在选择“挂篮加载”时被激活，指在挂篮上浇注的新单元号。这些单元的自重将通过相关挂篮（程序自动寻找）传递到已经浇注的单元上，而此时，它们还没有被浇注，不参与结构整体的受力。 计自重比例系数：在选择“挂篮加载”时被激活，指“计自重单元号”中的各单元的自重比例。这样，一个单元可以分多次加载，从而模拟较长的施工阶段对结构的影响。 吊点1坐标为偏移量：在选择“挂篮安装”时被激活，与“吊点1X坐标”同时使用，用以确定此时挂篮的位置。第一次安装挂篮时一般应采用绝对坐标描述各挂篮起始位置，不选该项；以后各阶段的挂篮移动，可以选择该项，从而使“吊点1X坐标”中只需输入相对于前一位置的偏移量。,输入使用阶段信息,在使用阶段输入结构在施工结束后有效使用期内可能承受的各种外荷载信息，使用阶段的计算结构模型采用最后一个施工阶段的计算模型。 功能： 可以选择“数据“菜单下的“输入使用阶段信息”命令，或在数据输入区单击鼠标右键，通过弹出的右菜单来切换到输入使用阶段信息窗口，如图 447所示。,图 447 数据文档窗口-使用信息,特点,对于一般的内力计算：系统根据用户提供的结构信息计算各阶段的各种结构内力和位移效应，如果需要内力组合则进行荷载组合计算； 对于结构的配筋计算：系统在计算结构效应时忽略用户输入的各种预应力钢束信息，在使用阶段根据组合的内力按照相应的配筋原则计算出截面在各种最不利荷载作用下的配筋面积； 对于结构验算：则根据用户的要求进行各种最不利组合的各种强度、应力和抗裂性全面的验算。,使用阶段基本信息,外力荷载描述：用于描述结构在使用阶段可能会遇到的外力荷载, 供程序进行最不利荷载组合。诸如地震力、制动力、风力等外力荷载，如果需要计算，必须由用户输入。 其它静荷载： 收缩徐变时间：设定使用阶段收缩徐变计算的时间，使用阶段的收缩徐变效应是指从施工阶段的最终时刻经过在此输入的时间后得到的收缩徐变效应增量。,如果不计算收缩徐变,系统将忽略该输入值。系统在进行荷载组合时，将使用阶段的收缩徐变效应作为可选荷载参与组合，即运营初期和后期取最不利效应进行组合。根据公桥规2004的编制理念，使用阶段的收缩徐变时间应为“0”天，而将结构的收缩徐变考虑到施工阶段中，即添加一个较长施工周期，用以完成结构的收缩徐变，而不在使用阶段考虑。 升温温差：结构在其使用期内所经受的最大升温温差，结构各部分将按整体升温计算结构响应。升温、降温的基数，为最后一个施工阶段的平均温度。 降温温差: 结构在其使用期内所经受的最大降温温差，结构各部分将接整体降温计算结构响应。,非线性温度1-3：结构的梯度温度场描述。系统将打开一个温度荷载描述对话框, 如图 448所示。非线性温度场可输入三组，如果计其负效应（即将原荷载反号），则总共可有六组。内力组合时，温度的最不利效应系统是按升、降温最不利值+所有非线性温度效应的最不利值计算的，因而非线性温度的输入应考虑到已经输入的升温温差和降温温差的数值。在填写左（右）界线高度时，输入负值，表示到另一侧的距离。,图 448温度荷载描述对话框,不均匀沉降：支承节点的不均匀沉降信息，系统打开一个如图 449所示的对话框。用户输入各可能沉降的约束节点位移，程序自动对各行进行组合。可能沉降的节点，可以是单个节点，也可以是多个节点。多个节点的同一沉降表示这些节点的沉降是同步进行的。在图示的例子中，2、33、79、110节点各单独最大沉降2cm，而2与33、79与110节点又可以同时沉降1cm。组合后的结果是，2节点相对于33节点的最大沉降是2cm，而相对79、110节点则可以达到3cm。,图 449 活荷载输入对话框,计入负效应荷载：需要计算负效应值的荷载。 温度1-3：非线性温度1-3。 风力、制动力、地震力等：是指用户在“外力荷载描述”中输入的外力。 若相应的荷载没有输入，即它们的“正效应”为0，则它们的负效应也为0。例如，如果用户定义了风力1，且计入其负效应，则输出时，风力4就是风力1的反号值。但如果用户没有定义风力1-3的荷载值，则风力1-6的效应都为0。,活荷载,结构在使用阶段承受的活荷载描述。系统将打开一个活荷载输入对话框如图 450所示。,输入信息如下： 汽车、挂车及人行荷载：皆按公路规范和城市荷载规范，铁路荷载按铁路规范。 特殊荷载与特殊车列：如图 451和图 452示意，图 453示出了图 451中输入的特殊荷载。特殊荷载量值向下为正，向上为负。,图 451 特殊荷载对话框,图 452 特殊车列对话框,图 453 特殊荷载输入示意,汽车车道数：输入桥面车道数。 此车道数，在横向加载时影响加载的结果； 在选择城A级、城B级荷载时，决定剪力计算系数。 此值不直接参与汽车最终效应，不与横向分布系数相乘；用户不能因为输入了此值，就忽略了横向分布系数的填写。请参考最终效应的解释。 横向加载：是否横向加载。横向加载是指车辆在结构上的布置，是参考规范的“车辆荷载横向布置”的图示，对结构进行加载的。 车辆在我们所定义结构的坐标系中，是垂直于坐标系运动的。 通常的上部结构，车辆是纵向、延x轴移动的，此时不能选择“横向加载”；,当验算桥墩盖梁或箱梁桥面板的横向受力时，车辆是垂直于xy坐标系运动的，此时应选择“横向加载”。 选择“横向加载“后，需指定汽车的车道数、“横向加载有效区域”以及是否“自动计入车道折减系数”。 横向加载有效区域：在“横向加载”时被激活，用户输入桥面上各种活载可能的作用位置，用户应自行扣除汽车、挂车等活载到边缘的最小距离要求。 自动计入汽车车列折减系数：在“横向加载”时被激活，用户选择是否计入车道数的折减系数。 自设定汽车冲击系数：是否自己设定汽车的冲击系数。 如果选中则由用户自己设定恰当的冲击系数。 如果不选此项，即使是以公桥规2004验算，系统也会按公桥规85的规定，自动根据影响线加载长度计算汽车的冲击系数。,连续梁负弯矩冲击系数：选择了“自设定汽车冲击系数”后，此项被激活。在公桥规2004中，连续梁的正负弯矩区使用不同的冲击系数。 横向分布调整系数：输入各种活载在主、附加桥面的横向分布系数。 折线横向系数：是否为折线横向分布系数。对于延x方向横向分布系数不同的结构，可以按系数设定按钮，打开折线横向分布系数对话框，输入相应的各x坐标处的横向分布系数。 附加桥面组成单元、附加桥面活载类别： 如果桥梁结构为公铁两用或汽车和轻轨分层运行的结构，由于桥面单元不同，需要用户指定附加桥面的单元号以及运行在附加桥面上的活载类型。 其中活载类型按1-汽车、2-挂车、3-人群、4-满人、5-特殊荷载、6-特殊车列、7-中活载、8-轻轨，以数字形式输入。例如输入8，表示其它活荷载都在原定义的桥面上通行，而轻轨则在附加桥面上通行。,活载的最终效应,各种活载的最终效应解释如下： 如果是纵向加载，则效应计算如下： 汽车效应= 一列车的效应x汽车横向分布系数。 汽车冲击力= 汽车效应x冲击系数。 挂车效应= 一辆挂车效应x挂车横向分布系数。,人群效应= 人群集度x人行道宽度x人群横向分布系数。 满人效应= 人群集度x满人总宽度x满人横向分布系数。 特载效应= 一辆特殊荷载效应x特载横向分布系数。 特殊车列效应= 一列特殊车列效应x特殊车列横向分布系数。 中-活载效应= 一列列车效应x中-活载横向分布系数。 轻轨效应= 一列轻轨列车效应x轻轨横向分布系数。,汽车荷载效应,结构所承受的汽车荷载大小，取决于汽车荷载的类型，和汽车荷载的横向分布系数，而与所填入的车道数无关（如果有的话）。 对于预制、拼装的T梁、空心板等结构，其横向分布系数可能是小于1的小数； 对于整体箱梁、整体板梁等结构，其分布系数就是其所承受的汽车总列数，考虑横向折减、偏载后的修正值。例如，对于一个桥面4车道的整体箱梁验算时，其横向分布系数应为4 x 0.67（四车道的横向折减系数） x 1.15（经计算而得的偏载系数） = 3.082。汽车的横向分布系数已经包含了汽车车道数的影响。,人群效应和满人效应,对于人群效应和满人效应，程序进行加载时，既考虑了人行道宽度（或满人总宽度），又考虑了横向系数。 对于整体箱梁、整体板梁等结构，若如实填写了人行道宽度（或满人总宽），则横向分布系数只需填1。 对于预制、拼装的T梁、空心板等结构，用户应区分计算而得的横向分布系数是否包含了宽度的影响，若已含宽度影响，则宽度值填1即可。,用桥梁博士工具中计算所得的人群横向分布系数是包括了宽度影响的。 其它荷载的横向分布系数与此相似。关键是用户应该理解上面所列的对最终效应的解释。 如果是横向加载，则效应计算如下