桥梁博士操作实例

1、 2015年大学生创新训练计划项目申请书桥梁博士操作实例上机时间：组 长：学 院：年级专业：指导教师：组 员：完成日期：35东北林业大学土木工程学院桥梁博士第一次上机作业一、作业组成实例一、用快速编辑器编辑5跨连续梁实例二、单索面斜拉桥建模第一次作业组成实例三、拱肋的建立过程实例四、预应力T梁建模及钢束的输入实例五、从CAD导入截面及模型二、作业合作完成情况本次作业由3组组员共同完成，任务分配情况如下：张元松完成实例一（用快速编辑器编辑5跨连续梁），并对建模过程进行截图。郑宇完成实例二（双塔单索面斜拉桥建模），并对建模过程进行截图。计时雨完成实例三（拱肋的建立过程），并对建模过程进行截图。孙皓

2、完成实例四（预应力T梁建模及钢束的输入）及实例五（从CAD导入截面及模型），对建模过程进行截图，并进行本次实验报告的撰写任务。三、上机作业内容1、用快速编辑器编辑5跨连续梁(1) 模型参数：5跨连续梁，5跨跨径从左到右依次为20m、30m、40m、30m、20m，都呈抛物线变化，模型共分140个单元，每单元为1m，截面均为铅直腹板单箱双室，边跨梁高2500mm，跨中梁高1400mm。(2) 具体操作：步骤一：点击“文件”，“新建项目组”并“创建项目”，在输入单元特性信息对话框中，点击“快速编译器”的“直线”编译按钮，出现“直线单元组编辑”对话框。步骤二：在“直线单元组编辑”对话框中，将“编辑内

3、容”的复选框的4个复选按钮都勾上，编辑单元号：1-140，左节点号：1-140，右节点号：2-101，分段长度：100*1，起点x=0 y=0，终点x=1，y=0，如图1所示。图1 输入单元节点信息步骤三：添加控制截面。 A、 在控制点距起点距离这一栏，依次添加0、10、20、35、50、70、90、105、120、130、140。B、 选定控制截面0米处，点击“截面特征”“图形输入”，选择“铅直腹板单箱双室”，输入截面尺寸，如图2所示。然后点击“确定”，选择“中交新混凝土：C40混凝土”，点击“存入文件”，将文件保存为“0m截面.sec”。（注意：在输完截面类型和尺寸后回到主菜单后一定要点击

4、一下“修改”这个按钮）图2 输入“0截面”截面尺寸c、 选定控制截面10米处，点击“截面特征”“图形输入”，选择“铅直腹板单箱双室”，输入截面尺寸，如图3所示。然后点击“确定”，选择“中交新混凝土：C40混凝土”，点击“存入文件”，将文件保存为“10m截面.sec”。（注意：在输完截面类型和尺寸后回到主菜单后一定要点击一下“修改”这个按钮）图3 输入“10截面”截面尺寸d、依次选定控制截面0、20、50、90、120、140米处，点击“截面特征”，在“截面特征描述”对话框里点击“读入文件”，读取“0m截面.sec”，点击“确定”“修改”。依次选定控制截面10、35、70、70、105、130米

5、处，点击“截面特征”，在“截面特征描述”对话框里点击“读入文件”，读取“10m截面.sec”，点击“确定”“修改”。步骤四：修改截面的拟合类型。 在“控制点距截面距离”的上方勾选框中，将各截面分别设定如下所示： 0米处：直线内插 10米处：向后抛物线 20米处：向前抛物线 35米处：向后抛物线 50米处：向前抛物线 70米处：向后抛物线 90米处：向前抛物线 105米处：向后抛物线 120米处：向前抛物线 130米处：向后抛物线 140米处：向前抛物线每次修改了拟合类型后都要按“修改”这个按钮，修改完如图4 所示。图4 修改截面的拟合类型步骤五：5跨连续梁编辑完成修改截面的拟合类型后，点击“确

6、定”，完成单元编辑。用鼠标右键单击黑色显示框，选择“全桥三维图形”，出现编辑好的5跨连续梁三维图形如图5所示。图5 5跨连续梁三维图2、单索面斜拉桥建模(1) 参数说明：桥面长度L1=120m，分120个桥面单元，每单元长度1m，桥塔长度L2=60m，分60个竖直单元，每单元长度1m，拉索单元共56个单元，左右对称，拉索桥面锚固端间隔为2m，桥塔锚固端间隔为1m。(2) 具体操作：步骤一：点击“文件”，“新建项目组”并“创建项目”，右击“输入菜单”后单击“输入单元信息”，出现“输入单元信息”的界面。步骤二：输入桥面单元节点信息在“输入单元信息”的界面中点击快速编译器的“直线”按钮，在编译框内，

7、在编辑内容的四个复选框都钩上，编辑单元号：1-120，左节点号：1-120，右节点号：2-121；分段长度：120*1，并将0和120截面输入，如图6所示。图6 桥面单元节点信息步骤三：输入桥面单元截面尺寸选中“0截面”，点击“截面特征”按钮，出现“截面特征描述”对话框。在对话框中选择“材料类型”为“中交新混凝土：C40混凝土”，单击“图形输入”，选择“实心矩形”，输入数据如图7所示。点击“确定”，然后将文件存入为“桥面.sec”，点击“确定”“修改”。 选中“120截面”，点击“截面特征”按钮，在出现“截面特征描述”对话框中点击“读入文件”，选择“桥面.sec”，然后点击“确定”“修改”。最

8、终，在“直线单元组编辑”界面点击“确定”，桥面单元建立完毕，如图8所示。图7 桥面单元截面尺寸图8 桥面单元三维图形步骤四：输入桥塔单元节点信息在“输入单元信息”的界面中点击快速编译器的“直线”按钮，在编译框内，在编辑内容的四个复选框都钩上，编辑单元号：121-180，左节点号：122-181，右节点号：123-182；分段长度：60*1，分段方向为“竖直”，并将0和60截面输入，具体信息输入 如图9所示。图9 桥塔单元节点信息步骤五：输入桥塔单元截面尺寸选中“0截面”，点击“截面特征”按钮，出现“截面特征描述”对话框。在对话框中选择“材料类型”为“中交新混凝土：C40混凝土”，单击“图形输入

9、”，选择“方切角空心矩形”，输入数据如图10所示。点击“确定”，然后将文件存入为“桥塔.sec”，点击“确定”“修改”。 选中“60截面”，点击“截面特征”按钮，在出现“截面特征描述”对话框中点击“读入文件”，选择“桥塔.sec”，然后点击“确定”“修改”。最终，在“直线单元组编辑”界面点击“确定”，桥塔单元建立完毕，如图11所示。图10 桥塔单元截面尺寸图11 桥塔、桥面单元三维图形步骤六：先编辑桥塔左边部分28跟拉索单元。点击快速编译器的“拉索”按钮，在拉索对话框内的编辑内容复选框选择“编辑节点号”勾上，编辑单元号：181-208，左节点号：1-56/2；右节点号：182-155，点击“”

10、确定，输入信息如图12所示。图12 左部分拉索单元节点步骤七：先在快速编译器中选择“单元”按钮，在“单元”对话框内的复选框内把“截取坐标”勾上，编辑单元号：181-208，然后点击“确定”，单元组修改如图13所示。此时，左边拉锁已经建立完成，如图14所示。图13 单元组修改内容图14 左半部分拉锁三维图形步骤八：建立桥面右半部分的28根拉索。在快速编译器中选择“对称”按钮，在“对称”对话框中的编辑内容4个复选框都勾上。模板单元组输入：181-208；生成单元组输入：236-209；左节点号：67-121/2；右节点号：155-182；对称轴x=60，然后点击“确定”，对称操作如图15所示。至此

11、，我们就建好了拉索单元的模型。整个模型的效果图如图16所示。图15 建立对称单元图15 拉索桥全部单元外形3、拱肋的建立过程(1) 模型参数：桥面全长60m，分为60个单元，每个单元x向分段长度为1m，系杆截面为2000×1000mm的方切角空心矩形截面，材料为“中交新混凝土：C40混凝土”；拱肋单元分60个单元，每个单元x向分段长度为1m，拱肋截面为钢管内填“中交新混凝土：C40混凝土”，钢管半径R=1000mm，厚度T=120mm，为A3号钢；吊杆每隔6m设1根，拉索材料为270低级松弛钢绞线。 (2) 具体操作：A.首先建立系杆单元步骤一：点击“文件”，“新建项目组”并“创建项

12、目”，右击“输入菜单”后单击“输入单元信息”，出现“输入单元信息”的界面。步骤二：先建立系杆单元，在“输入单元信息”的界面中点击快速编译器的“直线”按钮，在编译框内，在编辑内容的四个复选框都钩上，编辑单元号：1-60，左节点号：1-60，右节点号：2-61；分段长度：60*1，如图16所示。图16 输入单元节点信息步骤三：控制断面定义在控制点距起点距离输入框内填0，按添加按钮，然后在控制点距起点距离输入框内填60，再按添加按钮，均选择直线内插。输入“0m截面”截面特征，点击“截面特征”按钮，选择图形输入，找到“方切角空心矩形”截面，然后输入截面信息如图17所示，然后点击“确定”。对“60m截面

13、”的操作与对“0m截面”的操作相同。图17 杆系截面数据信息步骤四：返回“直线单元组编辑”对话框中，点击“确定”，拱桥系杆建立完成，所得系杆单元图形与系杆图形分别如图18和图19所示。 (a) 系杆单元几何外形 (b) 系杆单元三维图形图18 系杆单元图形图19 系杆三维图形B.建立拱肋单元步骤一：点击快速编译器的“拱肋”按钮，进入拱肋单元编译框，在编辑单元号一栏需要输入：61-120,左节点号：1 62-100，右节点号：62-120 61，x向分段长度：60*1；控制点x1=0，y1=0，控制点x2=30，y2=20，控制点x3=60，y3=0，同样，编辑内容的4个复选框都勾上，如图20所

14、示。图20 输入拱肋单元信息步骤二：点击“控制截面”出现“截面特征描述”对话框，截面材料选择“中交新钢材：A3钢”，点击“图形输入”，找到“圆空心圆形”截面，输入数据R=1000，T=120，点击“确定”，返回“截面特征描述”对话框，拱肋截面尺寸如图21所示。图21 输入拱肋截面数据步骤三：在“拱肋单元编辑”对话框中点击“附加截面”按钮，出现“附加截面”对话框如图22所示。点击“图形输入”，选择“实心圆形”截面输入几何尺寸R=880mm，点击“确定”。在返回的“附加截面”对话框中选择截面材料为“中交新混凝土：C40混凝土”，点击“确定”，退出“附加截面”对话框。图22 “附加截面”对话框步骤四

15、：在返回的“截面特征描述”对话框中点击“确定”返回“拱肋单元组编辑”对话框，继续点击“确定”，完成拱肋单元的建立如图23所示。图23 拱肋三维图形步骤五：改变“61#拱肋单元”的性质在上图的右上角有个“goto”按钮，在左上角显示着当前单元编号，我们在goto栏里输入61（61单元到120单元都是拱肋单元），然后按“goto”按钮，现在应该在左上角显示的当前单元号为61，然后在顶缘坐标里截面高度中点出坐标的复选框打上勾，在单元性质里选择组合构件，并把是否桥面单元复选框的勾去掉，这样，我们完成了第一个拱肋单元性质的修改，如图24所示。图24 改变“61#拱肋单元”的性质步骤六：改变其他拱肋单元的

16、性质在快速编译器中点击“单元”按钮，把复选框“修改坐标性质”、“修改单元类型”、“修改桥面单元定义”这3个打上勾，在编辑单元里填入：62-120，在其他信息模板单元号里填61，具体操作如图25所示。然后点击“确定”，拱肋单元修改完成如图26所示。至此，我们已经完成了拱肋的建立。 图25 改变其他拱肋单元的性质图26 拱肋单元外形C.建立吊杆单元步骤一：点击快速编译器的“平行”按钮，进入吊杆单元编译，在平行编译框内，“编辑节点号”复选框勾上，编辑单元号：121-129；左节点号：7-60/6；右节点号：67-120/6，然后确定。如图27所示。图27 吊杆单元节点输入步骤二：在快速编译器中点击“

17、单元”按钮，选择“截取坐标”复选框，编辑单元号填入：121-129，按确定，如图28所示。图28 吊杆单元组修改步骤三：在goto栏里输入121，然后按“goto”按钮，现在应该在左上角显示的当前单元号为121，在顶缘坐标里截面高度中点出坐标的复选框打上勾，然后在“单元性质”里选择修改它的单元性质，单元性质改为拉索，如图29所示。图29 “121#”吊杆单元性质修改步骤四：在快速编译器中点击“单元”按钮，把复选框“修改坐标类型”打上勾，在编辑单元里填入：122-129，在其他信息模板单元号里填121，然后点击“确定”，具体操作如图30所示。图30 其他吊杆单元性质修改步骤五：此时，吊杆单元修改

18、完成。至此，我们已经完成了拱肋的建立，拱肋如图31所示。图31 拱肋单元外形4、预应力T梁建模及钢束的输入步骤一：点击“文件”，“新建项目组”并“创建项目”，右击“输入菜单”后单击“输入单元信息”，出现“输入单元信息”的界面。步骤二：输入1#单元信息在“输入单元信息”的界面中，左节点号输入1，右节点号输入2，单元左端的顶缘的X坐标为0，Y坐标为0，右端的顶缘的X坐标为0.4，Y坐标为0。单元龄期为28天，单元性质为“预应力砼构件”，选中单元验算时一定要按照“全预应力构件”验算。 输入信息如图32所示。图32 1#单元信息输入步骤三：输入1#单元截面信息点击“截面描述”中的左截面，出现“截面特征

19、描述”对话框。在对话框中选择“材料类型”为“中交新混凝土：C40混凝土”，单击“图形输入”，选择“T形截面”，输入数据如图33所示。点击“确定”，然后将文件存入为“1单元左截面.sec”，点击“确定”。点击“右截面”，在出现“截面特征描述”对话框中点击“读入文件”，选择“1单元左截面.sec”，然后点击“确定”。1#单元数据输入完毕，如图34所示。图33 1#单元左右截面尺寸大小图34 1#单元三维图形步骤四：输入2#单元信息在黑色图形显示框上方点击“添加单元”，出现2#单元数据出入页面，左节点号输入2，右节点号输入3，单元左端的顶缘的X坐标为0.4，Y坐标为0，右端的顶缘的X坐标为1.75，

20、Y坐标为0。单元龄期为28天，单元性质为“预应力砼构件”，选中单元验算时一定要按照“全预应力构件”验算。 输入信息如图35所示。点击“左、右截面”，读取文件“1单元左截面.sec”后点击“确定”，完成2#单元信息输入，2#单元三维图形如图35所示。图35 2#单元信息输入及三维图形步骤五：输入3#单元信息在黑色图形显示框上方点击“添加单元”，出现3#单元数据出入页面，左节点号输入3，右节点号输入4；单元左端的顶缘的X坐标为1.75，Y坐标为0，右端的顶缘的X坐标为2.125，Y坐标为0。单元龄期为28天，单元性质为“预应力砼构件”，选中单元验算时一定要按照“全预应力构件”验算。 输入信息如图3

21、6所示。图36 3#单元信息输入步骤六：输入3#单元截面信息 点击“截面描述”中的左截面，出现“截面特征描述”对话框。在对话框中选择“材料类型”为“中交新混凝土：C40混凝土”，单击“图形输入”，选择“T形截面”，输入数据如图*所示。同理，点击“右截面”， 输入数据如图*所示，然后将文件存为“3单元右截面.sec”，点击“确定”。此时，3#单元信息输入完毕，3#单元图形如图37所示。 (a) 3#单元左截面尺寸 (b) 3#单元右截面尺寸图 3#单元截面尺寸图37 3#单元三维图形步骤七：输入4#单元信息在黑色图形显示框上方点击“添加单元”，出现4#单元数据出入页面，左节点号输入4，右节点号输

22、入5；单元左端的顶缘的X坐标为2.125，Y坐标为0，右端的顶缘的X坐标为5.26，Y坐标为0。单元龄期为28天，单元性质为“预应力砼构件”，选中单元验算时一定要按照“全预应力构件”验算。 输入信息如图38所示。图38 4#单元信息输入步骤八：输入4#单元截面信息 点击“截面描述”中的左截面，出现“截面特征描述”对话框。在对话框中点击“读取文件”，选择“3单元右截面.sec”，然后点击“确定”。 点击“截面描述”中的右截面，出现“截面特征描述”对话框。在对话框中选择“材料类型”为“中交新混凝土：C40混凝土”，单击“图形输入”，选择“T形截面”，输入数据如图39所示，然后点击“存入文件”，将文

23、件保存为“4单元右截面.sec”，点击“确定”。此时，4#单元信息输入完毕，4#单元图形如图40所示。图39 4#单元右截面尺寸图40 4#单元三维图形步骤九：输入5#单元信息在黑色图形显示框上方点击“添加单元”，出现5#单元数据出入页面，左节点号输入5，右节点号输入6；单元左端的顶缘的X坐标为5.26，Y坐标为0，右端的顶缘的X坐标为10.12，Y坐标为0。单元龄期为28天，单元性质为“预应力砼构件”，选中单元验算时一定要按照“全预应力构件”验算。 输入信息如图#所示。点击“左、右截面”，读取文件“4单元右截面.sec”后点击“确定”，完成5#单元信息输入，5#单元三维图形如图41所示。图4

24、1 5#单元信息输入及三维图形步骤九：输入6#单元信息在黑色图形显示框上方点击“添加单元”，出现5#单元数据出入页面，左节点号输入6，右节点号输入7；单元左端的顶缘的X坐标为10.12，Y坐标为0，右端的顶缘的X坐标为14.98，Y坐标为0。单元龄期为28天，单元性质为“预应力砼构件”，选中单元验算时一定要按照“全预应力构件”验算。 输入信息如图#所示。点击“左、右截面”，读取文件“4单元右截面.sec”后点击“确定”，完成6#单元信息输入，6#单元三维图形如图42所示。至此，预应力T型梁左半部分模型建立完毕，如图43所示。图42 6#单元信息输入及三维图形图43 预应力T型梁左半部分三维图形

25、步骤十：建立预应力T形梁右半部分点击“快速编辑器”中的“对称”按钮，出现“单元组对称操作”对话框。在对话框里输入对称单元节点信息，输入信息如图44所示。然后，点击“确定”，T形梁右半部分补充完成，整个T形梁形状如图45所示。图44 对称单元信息输入图45 预应力T型梁三维图形步骤十一：定义参考线在黑色图形显示框上方右击出现下拉菜单，在菜单中点击“输入总体信息”出现总体信息输入窗口。点击“钢束参考线定义”按钮，出现“钢束参考线输入对话框”。在对话框的“指定单元号”输入“1-12”后点击“梁底缘线”按钮，然后点击“确定”。此时，名为“bot1”的参考线定义完成。具体操作如图46所示。图46 钢束参

26、考线输入步骤十二：输入结构的预应力钢筋信息在黑色图形显示框上方的输入栏右击出现下拉菜单，在菜单中点击“输入总体信息”出现总体信息输入窗口。在钢束信息输入窗口中输入如下信息：1、选择钢束材料类型（中交新预应力筋：270K级钢绞线（15.24）2、钢束编束根数（3根）3、钢束束数为一束4、弹性回缩总变形（为6毫米）5、张拉控制应力（1395MPa）6、超张拉系数（0）7、成孔面积（1400平方毫米）8、在下参考线输入框中输入“bot1”9、成孔方式（预埋波纹管成型）10、张拉方式（双端张拉）11、钢束几何位置中的Y坐标（0.06米）具体信息输入情况如图47所示。图47 钢束信息输入步骤十三：输入钢

27、束几何信息点击“钢束几何描述”中的“竖弯”按钮，出现“钢束竖弯几何参数输入对话框”。在对话框中输入钢束的几何信息，点击“确定”。输入的钢束几何信息如图48所示。此时，钢束信息已经输入完毕，右键单击黑色显示框，出现下拉菜单，在菜单中点击“钢束几何图形”，输入的钢束如图49所示。图48 钢束几何描述信息输入图49 钢束几何图形5.从CAD导入截面及模型(1) 从CAD导入截面A.从CAD导入截面的要求1 图元必须为LINE、ARC、CIRCLE、PLINE、SPLINE。2 图形单位为毫米，精度到毫米。3 一个图层对应一个截面。4 同一个截面的每个环集的颜色必须不同，每一个环对应唯一一种颜色。5

28、图形单位为毫米。 B.从CAD导入截面的步骤步骤一：用CAD绘制出箱形截面，并将截面保存为“.dxf”格式，文件名为“截面1.dxf”。截面图形如图50所示。图50 CAD做出的截面步骤二：在黑色图形显示框上方的输入栏中右击出现下拉菜单，在菜单中点击“从AutoCAD导入截面”，出现“从CAD导入截面”对话框。在“CAD文件名称”中选择步骤1中“截面1.dxf”文件，在“图层名称”中输入“0”（CAD文件中图形绘制在0层）。点击“确定”，完成截面导入。数据输入如图51所示。图51 导入CAD截面步骤三：点击“确定”之后完成了CAD截面的导入，右键单击黑色显示框，点击下拉菜单中的“单元三维图形”

29、，截面导入效果如图52所示。图52 导入CAD截面构成单元的三维图形(2) 从CAD导入模型现在以“从CAD导入模型”方式建立30+40+30m连续梁桥模型A.从CAD导入模型的要求a.需建立3个使用层：用户指定的DXF文件包含3个使用层（其余层忽略）。用户指定层：放置用户需要读取的实体，用LINE、ARC、CIRCLE、PLINE、SPLINE进行绘制；“Dim”层：绿色层，放置用户指定单元文字、节点文字及节点线，一个实体可以用节点线进行单元划分；“Sub”层：放置用户指定拥有特殊优先级的单元组，比如拉索单元、立柱单元等都可以放在“Sub”层，这些单元的节点不单独进行编号，而采用就近原则，其

30、节点号的搜索范围由用户指定。b.节点线：放置在“Dim”层，用来划分单元的线段，线段的角度与长度没有限制。c.节点编号：当用户指定一个节点对应多个编号时，需用节点线引出指定编号，节点线与节点所在单元连线不超过30度。d.有效节点：单元的自然端点或单元与不同颜色节点线的交点。e.颜色：单元文字红色，节点文字绿色。f.最近距离：两点最近距离（算重合点）、点到文字最近距离（算用户指定文字）由用户指定。g.单位：图形单位为毫米。B.从CAD导入模型的步骤步骤一 ：设置CAD模型图层 打开CAD，设置3个图层：第一个图层名称为“0”，颜色为白色；第二个图层名称为“Dim”，颜色为绿色；第三个图层名称为“

31、Sub”，颜色为蓝色，点击“确定”。图层设置如图53所示。图53 建立3个使用图层步骤二 ：绘制CAD模型在CAD的“0图层”中用“line”命令绘制出模型线，在“Dim图层”中用绿色线将模型线划分成一个个单元，模型绘制完毕。点击工具栏中的“文件”“另存为”将文件保存为“.dxf”格式文件，文件名为“模型1.dxf”。所绘制出的模型如图54所示。图54 用CAD绘制出的模型步骤三 ：导入CAD模型打开“桥梁博士”软件，建立项目，在输入单元信息对话框右边空白处点击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中点击“从AutoCAD导入模型”，弹出“CAD导入模型”对话框。点击“浏览”选择步骤二中储存好的“模型1.

32、dxf”文件。在图层名称中输入“0”（CAD文件中桥梁模型实体绘制在0层），其他参数默认。点击确定完成模型导入。数据输入如图55所示。模型导入如图56所示。图55 用CAD导入模型数据输入(a) 导入模型的全部单元外形 (b) 左桥墩上方单元 (c)右桥墩上方单元 (d)左桥墩单元 (e)右桥墩单元(f)梁左端单元(g)梁右端单元图56 模型导入桥博后序号显示情况步骤四 ：用快速编辑器编辑梁单元右键点击黑色图形显示框上方的信息输入栏，在出现的快捷菜单中点击“输入单元信息”，出现输入单元信息对话框。在“快速编辑器”中点击“直线”， 弹出“直线单元组编辑”对话框。在“编辑内容”区勾选“编辑截面特征”；输入编辑单元号：16-115，分段长度：100*1，起点（0,0）终点（1,0），分段方向：水平；在0、15、30、50