桥梁博士范文

2019-10-24 版权声明

桥梁博士

桥梁博士篇1

摘要 通过实例对各项预应力损失的理论进行计算分析,最后通过现行通用桥梁设计有限元程序《桥梁博士》对实例的预应力损失进行计算,进行比对以验证《桥梁博士》计算程序此项计算的准确性与实用性。

关键词预应力损失桥梁博士

中图分类号:K928.78 文献标识码:A 文章编号:

预应力损失

如何算预应力损失值,是预应力混凝土结构设计的一个重要内容。我国《混凝土以及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ D62-2004)以下简称为“桥规”,采用分项计算预应力损失,然后把分项损失相加便可得出总损失的计算方法。

《桥梁博士》程序中预应力损失量的计算(12米简支梁某根钢束)

以12米简支梁某根钢束为例进行验证。

图一:钢束大样

(1)摩阻损失

表一:预应力损失以及钢束伸长量的计算

以上是手算结果,程序计算的结果。跨中截面预应力损失为98.2MPa,手算结果为97.3 MPa;

手算伸长量为0.423mm,桥博计算值为0.416mm。两个数据基本都是一致的。

(2)锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩 :张拉方式与锚具的回缩变形均需在界面上进行设置。

(3)预应力钢筋与台座之间的温差 :此项程序没有进行考虑。

(4)混凝土的弹性压缩 :根据规范JTG D62-2004的6.2.5编制。

(5)预应力钢筋的应力松弛:根据规范JTG D62-2004的6.2.6和附录F编制。

(6)混凝土的收缩和徐变

程序的计算混凝土的收缩和徐变损失按照规范JTG D62-2004的6.2.7计算,徐变系数的采用了程序内部的拟和方式。以下为桥博徐变系数的拟和方法:

拟合方法如下,分别计算下列各个参数:

,,,,,,,,

为书写方便,令

至此已得到了新规范徐变系数拟合公式所需要的所有系数,可利用这些公式编制采用递推法计算的徐变位移法分析程序。

由于程序拟和方式的影响,对计算结果可能会有一定的差异,但只要在合理的情况下使用,结果是几乎没有误差的。以下是对桥博徐变系数变化规范的一个分析:

表二:桥博徐变系数与规范徐变系数的对比

以上是桥梁博士徐变系数与规范徐变系数差值的的简表:差值百分比=(桥博计算值-规范计算值)/规范计算值×100%,差值百分比越大则说明两者差距越大,都百分比接近于0时,说明两者基本重合,可以看出,1000天后三个构建的徐变系数基本重合。填的天数越接近规范规定值,误差就越小,说明只要我们在实际的、合理的范围内计算徐变系数,桥博程序是完全正确的。

4、总结

本文针对结合对公式的理解,介绍了《桥梁博士》程序中预应力损失的计算,并通过实例验证了桥博计算的准确性,从而证实了桥博计算预应力损失的工程适用性。

5、参考文献

[1]J T G D62―2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[2] 陈一统,后张法预应力钢绞线伸长值的计算科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2006 NO.18

[3]张元海,刘世忠.后张法预应力混凝土梁钢束预应力损失研究[J].中国公路学报,2002,15(2):76278

[4]袁伦一,考虑管道反摩擦的预应力钢筋预应力回缩损失的简化计算[J].公路,2002.5

[5]桥梁博士用户手册 上海同豪土木 2006.4

桥梁博士篇2

摘要:桥梁博士的“快速编辑器”提供了截面拟合的工具,但这种拟合仅局限于截面变化为直线和二次抛物线的时的拟合,而且整个截面的所有参数的变化趋势一致,这不足以对复杂的曲线进行拟合,不能满足大跨径预应力混凝土梁桥的设计要求。而程序提供的“通用截面拟合”功能,可对任意的截面变化进行拟合。本文以三跨预应力混凝土连续梁桥为例对桥梁博士通用截面拟合功能和结构建模方法加以分析。

关键词: 通用 截面 拟合 建模

一、桥梁概况

某三跨预应力混凝土连续梁桥,跨径布置为72m+110m+72m,上部箱梁采用单箱单室截面,C50混凝土,对称悬臂浇筑施工,直腹板形式,单箱顶宽16m,单箱底宽8m,两侧挑臂长4m,变截面箱梁高度及底板厚度按二次抛物线变化,桥面横坡由箱梁内外腹板高度来调整,箱梁在横桥向底板保持水平。单梁中心梁高连续墩处为6.3m,跨中及梁端现浇段为2.75m;底板厚度自跨中至连续墩从0.25m渐变到1.25m。顶板厚度自跨中至连续墩支座处从0.28m渐变为0.78m,腹板宽自跨中至连续墩支座处从0.5m渐变为1m,呈斜直线过渡。箱梁支座处设置横梁,其中端横梁厚1.5m,中横梁厚2.5m。

二、梁段单元划分

采用杆系结构有限单元法分析桥梁时,首先要构成一个与真实结构等价的计算模型,然后将结构模型划分为有限个杆件单元,利用计算程序进行电算分析。一般在以下位置应划分节点。

1. 构件的转折点和截面变化点。

2. 施工分界点,边界处及支座处。

3. 需验算或求位移的截面处。

4. 当出现位移不连续时,例如相邻两单元以铰接形式相连(转角不连续),可在铰接处设置两个节点,利用主从约束考虑该连接方式。

5. 单元节点编号时,应尽量使单元两侧节点号之差最小,这样可使形成的总刚度矩阵带宽最小,从而节省存储量和减少运算量。

按照以上原则我们通过桥梁博士通用截面拟合工具来建立该桥的平面杆系有限元模型。本例每一个施工阶段自然划分为一个单元,以便于模拟施工过程,而且这些截面正是需要验算的截面。另外,在永久支座、临时支座和一些构造变化位置相应增设了几个单元。这样全桥从左至右顺序划分成80个单元,81个节点。

三、截面拟合

首先在AutoCAD中划分好单元,采用与AutoCAD交互的方式导入模型,然后打开界面:在输入单元信息窗口中,单击“通用截面拟合”按钮,打开“通用截面拟合”对话框。

1. 参数列表定义

将“截面坐标定义”框中的用到的参数列出如下图所示

四、需要注意的问题

1.笔者认为,计算时可将桥面的坡度改成平坡,这

样梯度温度的计算结果会更准确。

2.根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计

规范》第4.2.6条规定:当连续梁中间支承处设有横隔

梁时,支座上的计算截面可采用横隔梁侧面的连续梁截

面。故本例在此并未将横梁以实心截面形式模拟出,而

是代之以在该处施加荷载来模拟。

3.设计时需要定义截面的顶缘有效宽度Section0.

Top和底缘有效宽度Section0.Bottom。

五、结束语

主跨跨径接近或大于70m的大跨连续梁桥的主梁一

般采用变高度形式,梁底曲线多采用抛物线,当跨径在

100m以上时多采用1.5~1.8次,当跨径在100m以下时多

采用2次。当连续梁桥的跨径超过40~60m时,主梁多采

用箱型截面,此时箱梁的顶板、底板与腹板厚度在纵向

的变化趋势也不尽一致,采用桥梁博士通用截面拟合工具

可以方便快速的实现单元截面的复杂曲线变化的拟合。

参考文献

[1]刘效尧,徐岳.梁桥.北京:人民交通出版社,

2011

[2]桥梁博士使用手册.上海同豪土木工程咨询有限

公司

[3] 姚玲森.桥梁工程. 北京:人民交通出版社,

2008

[4] 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范

(JTGD62-2004).北京:人民交通出版社,2004

[5] 公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004). 北

京:人民交通出版社,2004

[6] 谭浩强.C程序设计(第三版). 北京:清华大

学出版社,2005

注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

桥梁博士篇3

摘 要 本文选用了桥梁博士、midas、桥梁综合设计计算程序JSL-Brgcal V3.0 3种常用桥梁设计软件对一座5×20的等截面连续箱梁桥进行了结构分析,所得的结果对桥梁设计人员选用软件具有一定的帮助。

关键词 梯度; 徐变 ;荷载; 极限状态

中图分类号 U442 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2013)89-0022-02

0引言

随着交通行业的发展和桥梁结构形式、材料、截面等越来越复杂化,一批桥梁设计软件应运而生,如桥梁博士、midas、桥梁综合设计计算程序、公路桥梁结构设系统 GQJS等。本文仅对桥梁博士、midas、桥梁综合设计计算程序3种软件进行了对比计算。

1工程简介

本文选用一座5×20的等截面连续箱梁作为工程实例进行分析,该桥为后张法预应力混凝土结构,梁高为1.4m,采用C50混凝土,预应力钢束选用15-17的钢绞线,设计荷载为公路-Ⅰ级,桥宽为10.5m。计算中考虑了车辆荷载,温度梯度荷载,混凝土的收缩徐变效应,支座不均匀沉降,预应力损失等效应。

2桥梁博士建模计算

全桥划分为85个单元,预应力钢束采用12束15-17的预应力钢绞线。通过计算可知,上缘最大压应力为11.5MPa,下缘最小拉应力为-0.479MPa,均满足规范要求,钢束的沿程应力也满足要求,说明桥梁截面高度和预应力钢束的布置均较为合理。

3 MIDAS/Civil建模计算

MIDAS/Civil是目前较先进的土木结构分析系统,,主要对一些复杂桥梁进行复核设计。从midas计算结果中可以得到很多数据,例如位移、内力、应力、反力、预拱度、钢束预应力损失等。本文利用midas中钢筋混凝土设计中的自动荷载组合进行结果分析,包括承载能力极限状态和正常使用极限状态下的44种荷载组合。

3.1 桥梁位移结果

Midas能够输出所有荷载工况和荷载组合情况下桥梁所有节点的位移,从计算结果可以看出,桥梁最大纵向位移为0.02m,发生在支座沉降+恒荷载+钢束一次+钢束二次+徐变二次+收缩二次+车辆荷载+整体降温+梯度降温荷载组合情况下;桥梁的竖向位移为-0.015m,发生在支座沉降+恒荷载+钢束二次+徐变二次+收缩二次+车辆荷载组合工况下。本文仅示出在桥梁竖向位移最大的工况下桥梁的位移图,如图1所示。

3.2 桥梁应力结果

通过计算可知,桥梁结果最大轴向应力为5.56MPa,最大剪应力为3.49MPa,最大弯曲应力为12.2MPa,所有组合应力最大值为12.2MPa。本文仅示出在支座沉降工况下桥梁的组合应力最大值图,如下图2所示。

4 桥梁综合设计计算程序Brgcal3.0建模计算

桥梁综合设计计算程序Brgcal3.0(以下简称综合程序)是在中交二院应用20多年的综合程序PRBP基础上,结合新的公路工程标准体系改编的新一代桥梁综合分析计算软件。综合程序建立模型比较方便,提供了很多建模助手,包括等截面梁、变截面梁、柱、拱、上/中/下承式拱桥、 斜拉桥、悬索桥等,利用建模助手可以方便的建立桥梁模型。其对施工阶段、运营阶段的建立也比较方便。

4.1 桥梁位移结果

计算可知,桥梁结构在运营阶段最大水平位移为0.028m,最大竖向位移为0.0143m,由于篇幅本文略去了位移包络图。

4.2 桥梁应力结果

计算可知,桥梁在运营阶段上缘最大应力为6.8MPa,下缘最大应力为-1.25MPa,由于篇幅本文略去了应力包络图。

5 结论

本文利用3种软件对同一桥梁进行了结构计算,得出如下结论:

1)桥梁建模过程桥梁博士和综合程序较快,midas相对较慢。桥博的建模过程相对综合程序更为直观;

2)midas后处理较为完善,能够自动进行荷载组合,输出结果的形式更为多样化;综合程序不能自动进行荷载组合,输出结果比较直观;桥梁博士后处理相对简单;

3)计算应力桥梁博士和midas相差较小,而综合程序的计算结果相较差别较大;计算位移midas和综合程序相差较小。

每一个软件都有自己的特色和优势,每一个软件中对一些过程的处理方法不一样,造成每个软件计算出来的结果会有或大或小的差别。我们在做桥梁设计的时候,需要自己去把握软件的计算正确性,合理的选择软件。

参考文献

[1]孙绍武.AutoCAD协同设计技术的应用[J].硅谷,2011,17.

[2]李艳敏.程耀东.计算机绘图实践教学方法探讨[J].装备制造技术,2011,7.

[3]高宇博,林兵.浅谈机械CAD技术基础课程教学[J].华章,2011,13.

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