桥梁设计软件之桥梁博士设计计算方法

桥梁设计软件之桥梁博士设计计算方法

在桥梁的设计工作中，常做的工作除了前面所述的直线桥、斜弯桥的设计计算外，还常常碰到抗剪计算、计算截面特性、截面验算、截面配筋，基础的计算，横向分布的计算等一些比较琐碎的工作。为此，本系统提供了常用设计工具来辅助完成这些工作。本章将对常用工具的使用方法作一些介绍。工具的使用是采用文档来组织的，便于资料的存档。剪力计算

在《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62－2004）（以下简称《公桥规》2004）中，详细规定了受弯构件斜截面抗剪承载力的计算方法，包括简支梁、连续梁；等高度、变高度梁；以及钢筋混凝土和预应力混凝土构件。这使得以程序计算斜截面抗剪成为可能，《桥梁博士》3.0版据此设计了抗剪计算工具。建立抗剪计算文件界面打开：有如下两种方法打开或创建一个抗剪能力计算文件：在主窗口的“设计”下拉式菜单中选择“剪力计算”；或在项目组管理窗口中通过右键菜单选择“剪力计算”。界面组成：有如下三个组成部分图形显示窗口左侧上部是原始数据图形显示窗口可以通过左上角的下拉式菜单选择图形种类，查看输入数据的结果，以便快速掌握结构信息，或检查数据的准确性；可在“最大最小剪力包络图”、“最大剪力对应弯矩图”等十七种原始数据图形间切换；输入恰当的比例，选择标注确定是否在图形中标注数值大小，通过“更新显示”刷新图形效果。并通过“图形设置”键调整图形显示。数据输入窗口左侧下部是原始数据输入窗口，用户可以在“总参”、“内力”、“箍筋”等10项基本信息间切换，来完成原始数据的输入；手动输入原始数据的工作量比较大，用户也可以使用上部菜单按键的“装载数据”从桥梁博士数据文件中载入基本数据。结果报告输出窗口：右侧窗口是结果报告输出窗口。在输入了原始数据后，用户通过点击“更新显示”，即可按用户设置的格式输出报表。装载、输入原始数据打开界面：单击“装载数据”按钮，打开如下图所示的窗口。装载操作：通过“浏览”选择经过计算的桥梁博士数据文件；并勾选从该文件中装载的信息类型；选择装载截面内力时的组合类型；指定装载信息的单元号。装载后内容“x坐标转换量”：是指从数据文件中导入之后，原数据中单元的坐标位置的偏移量。“单元总长度”：用来修正结构长度，一般用于空间杆系结构中，比如一座弯桥，其内外侧腹板长度不同，但我们设计时，弯起钢筋、箍筋等的定位都是根据路线中心线的长度确定的。因此，可以在此对单元总长度进行修正，程序将根据其总长度对各单元长度进行缩放。装载完成填写完毕后，点击“确定”，即可将截面内力、腹板宽度、截面高度、钢束信息等装载到剪力计算文件中。在这里，程序并没有载入单元的主筋信息，一是因为有些结构用户并不输入钢筋信息，二是此处采用了更简单的主筋输入方式。输入原始数据说明所有的原始信息，均可以在数据输入窗口手动输入，也可以从已经计算过的《桥梁博士》数据文件中加载；自桥梁博士数据文件载入的信息，并不完善，许多信息仍需要在图左侧下部的数据输入窗口手动输入。输入的数据，除钢筋直径以mm计，及其它特别注明外，其它数据使用通用单位：KN，M，MPa，度。输入原始数据内容(1)总参：用户在此输入抗剪计算的整体控制参数。包括：项目描述：项目名称；预应力提高系数：计算“混凝土和箍筋共同的抗剪承载力设计值”“Vcs”时的参数。参见《公桥规》2004第条。上缘（下缘）受压翼缘影响系数：计算“混凝土和箍筋共同的抗剪承载力设计值”“Vcs”时的参数。参见《公桥规》2004第条。斜裂缝粗略按45度计算：选择否，程序将按《公桥规》2004第条计算斜裂缝水平投影长度，以确定斜裂缝形状；选择是，则按45。粗略处理。是否计入弯起钢筋超过40%Vd部分：《公桥规》2004第条第1款中提到，进行抗剪设计时“不超过40%由弯起钢筋承担”。但在第条的抗剪验算中，没有提及这一原则。程序在此处请用户确定。是否计入变高度影响：用户在此确定是否对变高度梁的剪力进行修正。参见《公桥规》2004第条附注。箍筋抗拉设计强度、弯起钢筋抗拉设计强度、竖向预应力钢筋抗拉设计强度纵向预应力钢筋抗拉设计强度：用户可以对此进行修改。混凝土标号、混凝土抗拉强度：用户可以修改。计算斜裂缝位置（下缘）：输入用户希望验算斜截面强度的坐标位置。可以输入多个，支持“()/*”输入。其中，第一个数据一定是绝对坐标。斜裂缝位置输入方式：选择上一条输入计算位置坐标时采用的相对坐标还是绝对坐标。其中，第一个数据一定是绝对坐标。(2)内力：用户在此修改或输入结构组合内力。一般自桥梁博士载入；用户也可以手动修改。(3)箍筋：用户在此输入箍筋信息。输入方式为：自起点开始，箍筋的间距、肢数、直径，到下一控制点为止。(4)竖向预应力筋：用户在此输入竖向预应力筋信息。输入方式为：自起点开始，竖向预应力筋的间距、横向根数、直径，到下一控制点为止。(5)弯起筋：用户在此输入弯起筋信息。输入方式为：自起点开始，弯起筋的间距布置、位置是否指顶缘坐标、横向根数、直径、角度。其中，间距布置，支持“()/*”输入，程序根据用户输入的间距个数，确定弯起筋的数量。角度的范围-90~90度。(6)alfa1：计算“混凝土和箍筋共同的抗剪承载力设计值”“Vcs”时的参数。参见《公桥规》2004第条。输入各x坐标处的数值，其间通过直线内插取值。(7)腹板宽度：用户在此修改或输入腹板宽度信息。输入各x坐标处的宽度值，其间通过直线内插取值。(7)截面高度：用户在此修改或输入截面高度信息。输入各x坐标处的高度值，其间通过直线内插取值。(8)普通箍筋：用户在此输入普通箍筋信息。输入方式为：每一个区间（自起点x坐标开始，至终点）主筋的根数、直径以及到截面下缘的高度（输入负值表示距离截面上缘的高度）。各区间可以相互重叠。(9)预应力筋：用户在此修改或输入预应力筋信息。包括每根钢束的束数、截面面积，以及详细的竖弯信息。查看结果

原始数据输入完毕后，用户就可以在图中通过点击“更新显示”来查看计算结果了。在查看结果之前，先要点击“报告设置”来设置输出报告的格式。输出的报表是一个完整的计算书格式，可以包括各点的中间计算结果，最终的汇总表格，以及与之相关的图形。汇总表中，详细判断各点强度以及截面尺寸是否满足要求。输出的报告采用模板报表格式，可以用右键菜单，另存为模板格式。这样，即可通过《桥梁博士》3.0自带的“报告模板编辑器”打开、编辑和打印，而不必始终和原始数据捆绑在一起。截面设计使用方法新建或打开截面设计文档：选择“设计”菜单下的“截面设计”命令；选择已有的文档名称或输入一个新文档名称，则出现如图所示的窗口。文件后缀名为sds。

单项任锯务设计设置任搁务标识付名：在珠“当前喉任务标赌识”框弯中键名适称。单嘴击“添蠢加任务态”按钮催。选择秋任务舱类型聪：在捡“当晨前任嘱务类搬型”扬列表洁框中侵选择乒，共敬有4种类肚型。描述任谣务内容歌：当任页务类型伙确定后敌，在任结务类型制下面有游多个按双钮，单滚击这些遮按钮，伸完成任奴务内容饶描述。蜓如任务木类型为桌“截面丸几何特也征”时盛，单击压“截面闯描述”艰和“截板面钢束脉”按钮甩进行内岗容描述吗。显示奏结果架：单诉击“车显示全结果唇”按仆钮，笨查看蹈计算活结果宣。截面设寸计文件播描述：在“当膊前文件辨描述”暖框中输织入描述家内容。截面设缠计内容振总共有纷四个按掘钮，设冶计时当姜任务类列型确定由后，对架应的设沟计内容馒按钮呈梅可选状勾态。四致个内容匆按钮如咳下：（1）截皆面描述单击“凯截面描殿述”按扑钮，将赛会出现宴如图所掘示的对著话框。不能享读入垦斜弯缎桥的习截面半形式胆。设计剥内容（2）截面愤钢束单击“念截面钢纹束”按巡寿钮，系漏统将打过开相应浆的对话暂框。输改入截面持的钢束疤信息。钢束堵列表体：对脾输入誉的钢地束信胶息列亡表显敬示。钢束钢误质：选薯择钢束稠的材料烛类型，录从材料框类型下请拉框中福选择。钢束绸中心受高度纷：钢生束中灯心到模截面盟下缘饺的距牌离。钢束露面积废：钢舞束的绍力学僚计算稠面积岗。永存眼预应知力：遥钢束呜扣除各全部巴预应已力损该失后渡的有及效预蒜应力鹊。该处混缎凝土的续有效预巡寿压应力坐：在该汇钢束中卷心处由减于永存谱预应力点引起的榜该处混嚷凝土的雁有效预属压应力冠。添加：河将当前竹钢束添柴加到钢默束列表轰框中。修改捧：用乎当前丢钢束管替换砌钢束文列表登框中现的选糟择项洽。删除搅：删超除钢留束列傲表框定中的民选择蕉项。（3）荷载把描述单击“虫荷载描奸述”按拍钮，系葡统将打逝开相关折的对话执框。输吉入截面牛的荷载减效应。在荷载锄效应列荡表中显斯示了输喂入的荷菜载信息利。选择荷铲载类型警，输入具荷载效福应中的两弯矩效织应、剪驰力效应熟、轴力鄙效应。（4）控便制信耐息单击假“控急制信兔息”胖按钮瘦，系翼统将骂显示躺相关废的对局话框挠。输斜入截工面计胃算的气控制奇信息讽。选择验纱算时的枯截面类淘型、极卫限状态篮、组合桨类别、别规范。计算长以度：用讯于计算脾纵向弯县曲增大采系数。设计傅类型截面萄设计架时总喇共有炮四种习任务度类型贞选项施，在李“当泥前任蹲务类娘型”垦下拉怨框中印选择峡。各赢任务态类型划描述袭如下界：（1）截慎面几何荷特征系统它截面砖特征摄计算胀只给慕出截型面的拴换算远截面腿特征低数值在，并田假定此全截芒面参括加工闻作，砍取截辛面组王成材薄料中装弹性锅模量犬最低钟的材班料作角为整袄个截孕面的渡基准饥材料缓，截迁面特级征的叉数值丧都是但针对滋该种瓦材料裳而言惧；计算死过程拖中计弓入普猪通钢偷筋和称预应苹力钢屑筋以师及截熄面的惹孔洞疯对截永面特随征的例影响如；截面计川算前，欣系统以杀无穷大休的施工箩阶段号滚初始化瞒截面，麻使整个宽截面的迎施工全水部完成碎，整理振整个截宪面的有禁效部分判。对于宪有效盆分布浅宽度侮以外贺的部孝分，低在截好面特阶征计最算时借不计棵入。（2）荷载迁组合荷载匪组合燃计算固分承怀载能浮力极繁限状医态和滨正常墙使用突极限锄状态舍；承载能谦力极限砖状态只豆计算组珍合I-I嫌II，承载村能力极冰限状态富中计入其荷载分糖项安全尺系数和思提高系吊数；正常使捐用极限垮状态计差算组合I-V果I，其拉中正拢常使酱用极郊限状开态荷桐载组胡合V为施递工阶禽段组令合；荷载效旦应中的权其它荷买载1-3是为用另户计入谁的特殊静荷载效蛛应，在狐施工阶促段为施棍工活载1-3；计算绩过程程中荷唉载效怠应值世为零虑的系希统认美为没羞有该够荷载肉效应其它撤荷载1的效正应如能果对缎总效吃应有朗贡献申的则晶计入览，没贱有贡姻献的抖则不袋计入牢；其它氏荷载2和其它撒荷载3中最联不利摔者对减总效衣应有强贡献散的则忍计入霜该最奶不利虽者，角没有匹则不凯计入那任何要效应观；这冷个原己则同涝样适峰用于茄施工石组合V；荷载虹的其滑它组膀合系震数全臂部按笛照公徐路桥狂梁规拌范取艺用。（3）截面您配筋截面配丢筋是针遇对钢筋汪混凝土载和预应件力混凝抱土构件毛的，只羞进行承贫载能力普极限状饲态荷载核组合I-I零II和正常完使用极牛限状态附荷载组兼合I-坡II舅I；配筋袍结果营分为衰截面弄上缘坡的配趋筋面奴积和培截面卵下缘极的配册筋面酱积；配筋计抚算的类企型分为绒轴压、冷轴拉、趋上缘受桑拉偏拉讯、下缘片受拉偏网拉、上刑缘受拉逗偏压、泽下缘受羞拉偏压霜、上缘竹受拉受点弯、下写缘受拉青受弯8种受力建类型。睬受力类慰型是根摸据所承姨受的外凝力效应专来确定释的。（4）截面已验算截面怖强度绒验算支是对槽各种愁截面粒进行抬应力高验算路或钢染筋混在凝土剖截面抢裂缝难宽度指验算腥以及妄钢筋钞混凝磨土和渐预应旁力混饮凝土壶截面斤强度名验算蓄；计算所榴采用的搅公式都研取自规裕范规定纺。强度盒验算仍拴根据8种受哈力类妥型按理照外达力性口质进治行计曾算。横向分汉布系数志的计算与截捡面设巧计的羞使用爽方法榜类似卸。新建或怜打开横佩向分布镜文档：选择健“设潜计”午菜单樱下的既“横稿向分绩布”迎命令亮；选择已本有的文统档名称岂或输入光一个新检文档名逐称，则积出现相元应的窗系口。文件后豪缀名为sdt。计算内渣容横向胆分布捷系数霉计算喉内容大有2个按板钮，细其中晓单击静“结夕构描新述”铺按钮椒时弹悬出的姻对话桨框内杜容与斩选用玻的计吼算类动型相钱关。（1)杠杠虾法当“当贴前任务闻类型”货为“杠蚊杠法”仿时，单斑击“结致构描述材”按钮握，将会待出现相阵关的对瓶话框。各个主狂梁间的氏间距，候在输入慢此项时眨，系统匠支持(*)表达恢式；恶例如砖：输战入4*2，则表稻示共有5片主革梁，摩各主针梁间朴距都绩为2米。映如图8‑辆12所示赵：边主梁符梁位线鸦外侧部趣分桥面固，加载伐时采用笑直线外哑插计算攻。(2)刚性驴横梁车法当“当颈前任务岛类型”底为“刚印性横梁印法”时旅，单击齐“结构俊描述”斑按钮，鱼将会出嘉现如图棚所示抄的对话辅框。主梁弹间距辨：同兽杠杠丧法，吗参见姻本节丹“1.结构描袍述－杠拖杠法龟中的主塘梁间距冲”。主梁端抗弯凭惯距懒：输彼入对贫应各衔主梁摄的抗隶弯惯飞矩，诞个数侦＝主幻玉梁间松距数+1，支持(*闻)表达式冶。抗扭吴修正判系数吩：如爬果考商虑主庄梁抗仙扭能税力，踏则计声入抗吃扭的盟修正删系数伶，其概计算露公式择：不考郑虑则岂输入1。(3)刚接租板梁尾法当“当史前任务猫类型”驴为“刚枣接板梁哈法”时谢，单击含“结构粥描述”伸按钮，市将会出沃现相关学的对话艳框。主梁悦宽度食：主酒梁左拢侧到晨右侧股的距就离。抗弯睛惯矩后：主宜梁的母抗弯义惯性朋矩。抗扭惯忽矩：主传梁的抗溉扭惯性束矩。与下站一板列铰接嫁：本胀梁右篮侧与击下一秤梁的买左侧寄为铰绢接，将不选感表示返该处耕刚接悼。最高后一摩根主钱梁的蚊该信袜息无咱效。左板长滑度：主副梁左侧概悬臂板抗的悬臂咐长度。左板猾惯矩泼：主林梁左肚侧悬渡臂板流沿跨衰径方拼向每末延米物板截伤面绕碎水平估轴的毅抗弯录惯矩塞。右板长泡度：主天梁右侧里悬臂板雾的悬臂航长度。右板惯广矩：主跨梁右侧怪悬臂板夹沿跨径纱方向每因延米板翼截面绕遍水平轴阔的抗弯加惯矩。主梁帖跨度视：主锁梁顺犬桥向书的计美算跨宵径。G/悬E：主梁顶材料的垒剪切模闻量与弯夸曲模量电的比值暂，对于如混凝土叹一般为0.4库3。添加决：将区当前充主梁希信息揉添加创到主君梁信国息列黑表框烘中。修改：篮将当前妙主梁信涨息替换正主梁信滥息列表贼框中的荣当前选闻择项。删除：昏将主梁祥信息列调表框中园的当前靠选择项肿删除。主梁信掌息列表纽奉框：各挽主梁信隔息列表旁。注：边刻主梁外盒侧部分饲桥面，坐加载时旺采用直甘线外插锤计算。异主梁几刷何示意董如图8‑应15所示感：刚接萍板梁胖法主芦梁几睛何示匙意(4)活载露信息单击“颈活载信哲息”按姐钮，系阅统将显见示相关辜的对话叔框。选择孤汽车蚕荷载疯、、屡挂车旺荷载编类型掌，在领人行悦荷载亏栏中监输入励人群评集度宇。特殊荷高载与特婚殊车列然：参见叮节中的糖相关内粪容。自动革计入树汽车潜车道够折减夕系数坛：汽宪车在脆横向胜加载间求横衡向分伞布系形数时话，是腊否计斑入车忽道的丢折减浮系数桥面布中置信息沾：参见堵下面“始活载信凤息－桥隔面布置悄”。(5)活载信司息－桥禽面布置在图中有单击“繁桥面布伙置”按开钮，系流统打开泡一个如榜图8‑1袍7所示诞对话全框。L4短~1，R1~论4：桥面滚布置。桥面地中线独距首备梁距策离：妥用于穿确定姓各种全活载远在影壤响线墙上移晨动的帐位置蝴。对鄙于杠劣杆法鸭和刚恋性横宰梁法灾为桥追面的占中线籍到首菜梁的意梁位鸡线处磁的距巨离；书对于望刚接谋板梁污法则梨为桥慰面中塞线到芒首梁尸左侧贵悬臂滥板外走端的减距离模。左汽悉车车尊道：摧左侧落车道四的汽读车车搞列数岂。左汽车刮车道：哲右侧车版道的汽垒车车列验数。注：如屑果分隔兄带的宽蕉度为0，则表巨示其相栋邻左右秩侧桥面鼓连续，快例如如价果中央匹分隔带克的L1谨+R阻1=樱0，则汽候车在左谋右车道砌上连续瓦分布，双总车道时数=左车扬道数+右车索道数且。示例顶：如已图8‑查18所示捧桥面牙布置管数据氏，其晕桥面忠布置狠信息吨如图8‑1亦9所示雷：桥面与镰梁位对绞应示意系统壳输出阁的横氏向分含布系蕉数的忧含义汽车的让横向分夫布系数狸：是基讨于一列始汽车的亚；挂车届的横址向分控布系幅数：袭是基僻于一址辆挂桃车的与；人行宿的横批向分邮布系嗽数：历是基蓄于一超延米墓人群鸟的；满人钳的横贿向分欠布系和数是键基于乎一延典米人血群的攻；特载的航横向分发布系数弄：是按荐照用户单定义的单荷载加液载的，绞例如，沸如果特梳载定义戏为四个促车轮，册每个轮携重为1/4，则其本等同于像挂车的激横向分衡布系数握。特殊车单列的横戒向分布注系数：海是按照猪用户定伤义的车买列信息沟加载的诱，例如趋，如果端车列的消定义为绿：前后雅车距即雄相临车陡距均为1.烧3米，加烘重车和断主车都君为两个猎车轮，音且每个革轮重均书为1/2，轮距1.窝8米，则熊在车列穷数相同歌的情况矿下，其刊结果等双同于汽数车的横顶向分布棍系数。在计算干汽车的镰横向分韵布系数稍时，不奔同类型曲的汽车经计算结希果是相个同的，较挂车类壤同。人群救集度证只用座来确竞定是坐否计生算，脸如果笔输入0，则蒜表示劫不计急算人魔群的侍横向泡分布椅系数号，非0值表境示计好算，拦其量县值随者意。基础慈的计时算与截面诞设计和丙横向分勒布计算滨的使用欧方法类耽似，如旷果已经盯熟悉，视不必阅菌读本小乌节内容弦。新建仰或打触开基蒜础计疏算文蛙档：选择能“设步计”雹菜单篮下的赤“基义础计宰算”昨命令晕；选择惧已有谊的文丽档名灵称或集输入告一个夏新文斗档名座称，厕则出疼现相谷关的辉窗口自。文件渗后缀葱名为sdp。计算肚内容基础垦计算吐内容删只有阿“结岛构描姓述”搅按钮滑，单痛击它关时弹手出的份对话猛框内疗容与劳选用哑的计刑算类移型相状关。结构描朴述－整物体基础蔽基底计梅算当“权当前厘任务赔类型高”为聚“整主体基凡础基环底计叶算”岩时，减单击贼“结拢构描鞠述”骄按钮逗，将达会出戚现相借关的舌对话勺框。基底承型载力计遥算：验后算基底湿的土（旬或岩石五）应力境。基础沉盟降量计花算：计锤算基础芬的总沉诵降量。基础稳盗定性验鼠算：验匀算基础情的稳定沸性。基底归摩擦份系数脚：验案算基乞础抗拆滑稳挪定性姥时使贞用，敌可按顿基础僚规范悉表取竞用。沉降经搁验系数呼：按地蓄区经验秒取值，死如果缺迎乏资料掘则输入0，系统暗自动根融据基础帝规范表以取用。基底为签基岩：赌若选中娘则表示技基础底剪部为岩适石。基础底闲面外力片平面内膀宽度H：相熊当于篇受弯级截面秃的高脖度。基础椒底面笨外力泪平面贯横向羽宽度卸：相杏当于问受弯熄截面嚼的宽朽度。基底较土（骆或岩锤石）连的容汤许应到力：郑容许拆应力已。外力描婆述：打悦开一个岁外力描怀述对话乐框，输安入外力杰信息。衡水平力某以向右术为正，迎向左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