桥梁博士--桥梁工程电算.doc

精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除目 录上机基础练习题一：三跨连续梁桥建模1上机基础练习题二：钢管拱桥的建模6上机综合练习题一：等截面简支T梁的建模16上机综合练习题二：变截面连续箱梁的挂篮施工25上机综合练习题三：40m预应力简支T梁的安全性验算31附件： 桥梁博士的安装32【精品文档】第 12 页上机基础练习题一：三跨连续梁桥建模一 、目的要求：1 、了解桥梁博士操作的基本步骤；2 、掌握“直线快速编译器”的使用方法；3 、掌握“向前抛物线”“向后抛物线”的意义；4 、掌握图形窗口的基本操作方法；5 、掌握截面输入的基本方法。二 、教学课时：2课时三 、教学内容与步骤：我们现在拟定建立如下图所示的模型：模型参数：3跨连续梁，边跨30m，中跨40m，都呈抛物线变化，模型共分100个单元，每单元为1m，截面形状如上图（具体尺寸见后面），为铅直腹板单箱双室，边跨梁高2500mm，跨中梁高1400mm。下面介绍具体建立过程：步骤一：选择菜单栏的项目>创建工程项目，建立新工程。步骤二：在数据菜单中选择“输入单元特征信息”，见下图步骤三：建立新工程，在输入单元特性信息对话筐中，点击快速编译器的直线编译器，如下图所示：步骤四：如上图在编辑内容的复选框内把4个复选按钮都勾上，编辑单元号：1-100，左节点号：1-100，右节点号：2-101，分段长度：100*1，起点x=0 y=0，终点x=1，y=0，如下图：步骤五：添加控制截面。1、 在控制点距起点距离这一栏，依次添加0、15、30、50、70、85、90，如下图所示：2、 选定控制截面0米处，点击截面特征，输入截面类型和尺寸，如下图：（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）3、 依次选定控制截面15、30、50、70、85、100米处，点击截面特征，输入截面类型和尺寸，方法如上一步。步骤六：修改截面的拟合类型。0米处：直线内插 15米处：向后抛物线30米处：向前抛物线 50米处：向后抛物线70米处：向前抛物线 85米处：向后抛物线100米处：向前抛物线（注意，每次修改了拟合类型后都要按“修改”这个按钮）修改完以后如下图所示：再按确定就可以输出单元了向前抛物线：以该点及该点前面两个点（共三个点）拟合二次抛物线；向后抛物线：以该点及该点前面一个点和后面一个点（共三个点）拟合二次抛物线。步骤七：输出后，我们现在来看看三维效果图：熟悉图形窗口的操作方法：1、窗口放大：按住鼠标左键拖动鼠标可以拉开一个矩形框，系统根据该框的大小按比例放大至窗口有效区域大小；2、窗口恢复：使用ALT+鼠标左键双击可恢复至最近一次放大窗之前的状态；3、 全图显示:Ctrl+鼠标左键双击 上机基础练习题二：钢管拱桥的建模一 、目的要求：1 、了解下承式钢管拱桥建模的基本步骤；2 、掌握“拱肋快速编译器”的使用方法；3 、掌握附加截面的使用方法；4 、掌握单元性质的快速修改方法；5 、掌握“平行快速编译器”的使用方法。二 、教学课时：2课时三 、教学内容与步骤：我们现在拟定建立如下图所示的模型：说明：1、桥面全长50m，分为50个单元，每个单元x方向分段长度为1m；2、系杆截面为2000×1000mm的矩形截面，材料为40号混凝土；3、拱肋单元分50个单元，每个单元x向分段长度为1m，拱肋截面为钢管内填C40混凝土，钢管半径R=1000mm，厚度T=120mm，为A3号钢； 4、吊杆每隔5m设1根，拉索材料为270低级松弛钢绞线。具体的建立过程如下：步骤一：选择菜单栏的项目>创建工程项目，建立新工程，如下图所示：步骤二：在数据菜单中选择“输入单元特征信息”，见下图步骤三：先建立系杆单元，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：1-50，左节点号：1-50，右节点号：2-51；分段长度：50*1，如下图所示：步骤四：输入截面特征，点击截面特征按钮，选择图形输入，找到矩形截面，然后输入B=2000，H=1000，确定，如下图：步骤五：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50，再按添加按钮，见下图：步骤六：做完以上步骤后，按确定按钮，这样，我们第一步的系杆就建好了，如下图： 下面我们建立拱肋单元： 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：51-100,左节点号：1 52-100，右节点号：52-100 51，x向分段长度：50*1；控制点x1=0，y1=0，控制点x2=25，y2=12，控制点x3=50，y3=0，同样，编辑内容的4个复选框都勾上。如下图所示： 步骤二：点击控制截面输入截面形状，截面材料选择A3钢，输入钢管截面，点击图形输入，找到那个形状，输入数据R=1000，T=120，确定，如下图： 然后输入内部的混凝土，在截面特征的对话框中，点击“附加截面”，截面材料选择40号混凝土，然后选择图形输入，选择圆形截面，输入R=880，确定，如下图： 步骤三：按确定后出现如下图形： 现在我们来改变拱肋单元的性质，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51（51单元到100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51，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，如下图： 下面我们来修改其他拱肋单元的性质；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：52-100，在其他信息模板单元号里填51，然后确定，见下图： 这样，我们就完成了拱肋的建立。下面来讲述吊杆的建立过程： 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：101-109；左节点号：6-50/5；右节点号：56-100/5，然后确定。如下图： 步骤二：在快速编译器中点击“单元”按钮，选择“截取坐标”复选框，编辑单元号填入：101-109，按确定，如下图： 然后用上面讲的办法转到101单元，修改它的单元性质，单元性质改为拉索，如下图： 然后再修改其他吊杆单元的性质，修改方法同上面拱肋单元的修改。点击快速编译器的“单元”按钮，在“修改单元性质”的复选框打上钩，编辑单元号填：102-109，其他信息模板单元号填：101，确定，如下图： 这样吊杆就完成了，让我们来看一下三维效果图： 上机综合练习题一：等截面简支T梁的建模一 、目的要求：1 、掌握横向分布系数的计算方法；2 、掌握总体信息输入；3 、掌握单元信息输入；4 、掌握施工阶段信息输入；5 、掌握使用阶段信息输入；6 、掌握内力、位移的查询方法。二 、教学课时：4课时三 、教学内容与步骤：一座钢筋混凝土简支梁桥，C40混凝土，梁长19.96m，计算跨径19.5m，桥梁纵横断面如图3.1-图3.2所示。二期恒载6.3kN/m，汽车冲击系数=0.296。汽车荷载为公路-II级，人群荷载3.0kN/ m2图3.1 桥梁纵断面图图3.2 桥梁横断面图步骤一：建立项目：略步骤二：输入总体信息1、计算类别：只计算内力位移；计算内容：只计算活载；动态加载步长：0.1；规范：中交04规范，其它保持默认，如图3.3；图3.3：总体信息输入步骤三：输入单元信息1、计算跨径19.5m，分为40个单元，0.25m+38×0.5m+0.25m，菜单：数据>输入单元特征信息，点击直线快速编辑器，如图3.4输入；图3.4：直线快速编辑器截面特征的输入采用Autocad导入，如图3.5所示，输入方法详见用户使用手册；图3.5：直线快速编辑器2、把1-40#单元性质改为钢筋砼构件，桥面单元，如图3.6所示；图3.6：单元信息输入步骤四：输入施工阶段信息1、 菜单：数据>输入施工阶段信息，安装杆件1-40，输入边界条件如图3.7；图3.7：边界条件输入2、在图形区域点击右键，选择“阶段单元外形”，再点击“更新显示”如图3.8所示；图3.8：施工阶段一3、点击“下一阶段”，再点击“永久荷载”，输入二期恒载如图3.9所示；图3.9：输入二期恒载4、点击菜单：查看>显示内容设定>显示永久荷载，如图3.10所示；图3.10：施工阶段二步骤五：输入使用阶段信息1、菜单：数据>输入使用阶段信息，点击活荷载描述，如图3.11输入；图3.11：活荷载描述横向分布系数的计算详见步骤六2、 点击“自定义组合”， 如图3.12输入图3.12：自定义组合输入3、升温温差，降温温差均为20。步骤六：横向分布系数的计算1 、菜单：设计>横向分布，选择杠杆法计算；2 、点击“结构描述”如图3.13所示，点击“活载信息>桥面布置”如图3.14所示图3.13：杠杆法输入图3.14：桥面布置输入3 、点击“显示结果”如图3.15所示；图3.15 杠杆法计算横向分布系数4 、选择“刚性横梁法”，点击“结构特征描述”如图3.16输入（注意：这里6片梁惯性矩一致，所以输入“5*1”，若不一致应分别输入）；图3.16 刚性横梁法结构特征描述5 、点击“显示结果”如图3.17所示；图3.17 刚性横梁法计算横向分布系数这里只计算跨中内力，因此选择刚性横梁法计算的横向分布系数输入。步骤七：模型计算1、点击菜单>项目>输入数据诊断，如图3.18所示（如有蓝色红色文字即模型有错误）图3.18 数据诊断2 、数据诊断没有错误则点击菜单>项目>执行项目计算（或重新执行项目）步骤八：内力位移查询和图形输出1、内力查询。点击菜单>数据 >输出文本数据结果，如图3.19所示，选择“使用单项荷载”的“结构重力”“汽车MaxM”“人群MaxM”；组合类型输入“7”（自定义组合），文件名选择输出文件的位置，点击确定，内力结果如图3.20；图3.19 内力查询图3.20 内力查询结果2、位移查询。点击菜单>数据 >输出文本数据结果，如图3.21所示，选择“使用单项荷载”的“结构重力”“汽车MaxM”“人群MaxM”；组合类型输入“7”（自定义组合），文件名选择输出文件的位置，点击确定，位移结果如图3.22；图3.21 位移查询图3.22 位移查询结果3、图形输出：点击菜单>制图 >图形编辑器，打开制图程序，再点击菜单>绘图>直线桥，打开窗口如图3.23，“项目文件名”选择你的桥博项目文件所在位置，图3.23输出图形为结构重力作用下的弯矩图，如图3.24所示。图3.23 图形编辑器的输出图3.24 结构重力作用下的弯矩图练习题：一座钢筋混凝土简支梁桥，C50混凝土，计算跨径21.5m，桥梁纵横断面如图3.1-图3.2所示。二期恒载8.3kN/m，汽车冲击系数=0.35。汽车荷载为公路-I级，人群荷载3.5kN/ m2。（1）计算结构重力下跨中位移;（2）绘制汽车荷载作用下最大最小弯矩图（不考虑冲击）;(3)自定义荷载组合（1.2×结构重力+1.4×汽车+1.12×人群荷载），求在荷载组合下最大最小弯矩图及最大最小位移图。上机综合练习题二：变截面连续箱梁的挂篮施工一 、目的要求：1 、掌握挂篮单元的模拟方法；2 、掌握桥梁博士模拟挂篮施工的基本步骤；3 、掌握估算预应力钢束面积的查询方法。二 、教学课时：4课时三 、教学内容与步骤：现在拟定建立如下图所示的模型：图4.1 连续梁模型参数图（单位：mm）模型参数如图4.1：3跨连续梁，边跨30m，中跨40m。边跨、中跨合拢段、墩部位置均有一段为直线段，边跨直线段的长度为11m，墩部有4m的直线段，跨中合拢段有2m的直线段，模型共分100个单元，每单元为1m，截面形状为铅直腹板单箱单室，边跨和跨中梁高2500mm，墩顶梁高为5000mm。二期恒载50kN/m，三车道，公路I级，无人群荷载,，汽车冲击系数=0.15。步骤一：建模前的准备工作（一）了解连续梁桥的基本施工步骤。1 、在支架上浇筑0#快、1#块，将0#块临时固结；2 、在0#块、1#块上面安装挂篮；3 、在挂篮上浇筑2#块；4 、待2#混凝土达到强度，张拉钢束；5 、挂篮前移；6 、重复2-5步骤浇筑完成所有悬臂块段；7 、在临时支架上面浇筑边跨直线段；8 、浇筑合拢段9 、拆除临时固结和支架，完成体系转换；10 、二期恒载加载。（二）挂篮单元设计。挂篮采用后支点挂篮，后支点挂篮一般由两个单元组成，单元刚度无限大，自重没有影响，单元坐标随便，不碍视线即可。单元长度必须满足块段浇筑需要，前伸单元长度要大于现浇单元的长度。本例挂篮设计由2个单元组成，悬臂单元长度为4m，另一单元长度为3m，单元材料为钢筋混凝土，截面为13m×1.5m，单元编号如下表4.1。表4.1 挂篮单元和节点编号组成单元号左节点号右节点号挂篮1101（悬臂单元）201202102202203挂篮2103204205104（悬臂单元）205206挂篮3105（悬臂单元）207208106208209挂篮4107210211108（悬臂单元）211212挂篮的吊点力是由挂篮的具体尺寸，吊点位置，挂篮自重通过解静力平衡方程得到的，吊点1处的节点力为负，吊点2为正，本例吊点1为-700kN，吊点2为50kN。（三）连续梁悬臂施工块段对应单元编号0#快长度4m，1#块长度2m，合拢段2m，其余悬臂浇筑为3m/段，则浇筑块段与对应单元号如下表所示。表4.1 连续梁块段单元编号块段号左侧单元号右侧单元号0#29-3269-721#27 28 33 3467 68 73 742#24-26 35-3764-66 75-773#21-23 38-4061-63 78-804#18-20 41-4358-60 81-835#15-17 44-4655-57 84-866#12-14 47-4952-54 87-89边跨直线段1-992-100合拢段10 11 50 51 90 91步骤二：三跨连续梁桥模型的建立（一）总体信息的输入。总体信息输入“计算类别”为“估算结构配筋面积”，点击“配筋估算信息”，如图4.2所示输入配筋信息。图4.2 配筋信息输入（二）单元信息的输入。单元信息采用直线编辑器建立三跨连续梁桥，过程略。（注意：1、我们可以观察到，模型是一个对称的结构，因此我们可以先建立一半的模型，然后用对称命令生成整个模型；2、单元性质为全预应力混凝土单元、现浇单元、桥面单元；3、注意直线段和抛物线段的输入）（三）挂篮单元的建立按表4.1建立挂篮单元，全桥4个挂篮，建立后如图4.3所示。图4.3 挂篮单元建立步骤三：三跨连续梁桥挂篮施工的模拟（一）建立挂篮。菜单>数据>输入施工阶段信息，点击“全局挂篮编组”，如图4.4建立一个挂篮，参照图4.4建立后面三个挂篮。图4.4 挂篮的建立（二）安装0#块、1#块。如图4.5安装0#块、1#块，注意此时0#块要临时固结。图4.5 0#块、1#块安装（三）挂篮施工的模拟挂篮施工分为“挂篮安装”“挂篮加载”“转移锚固”和“挂篮拆除”四个步骤：（1）挂篮安装（挂篮操作的第一步）：点击阶段挂篮操作，出来以下窗口：填写要安装的挂篮，并确定挂篮的吊点1的位置,（第一次上挂蓝，填绝对坐标）。图4.6 挂篮安装（2）挂篮加载（挂蓝操作第二步）：点击下一阶段，再点击阶段挂篮操作，选中“挂蓝加载”按钮：本阶段安装单元并通过挂蓝传递自重，但自身不参与受力。 图4.7 挂篮加载（3）转移锚固（挂篮操作第3步）此阶段解除挂篮受力，混凝土单元开始参与结构受力。图4.8 挂篮转移锚固（4）挂篮移动（挂篮操作第4步）挂篮移动既先拆除，然后重新安装，吊点位置填写其偏移量即可，如图4.9：图4.9 挂篮移动重复以上4个步骤直到挂篮悬臂施工全部完成。步骤四：边跨直线段、合拢段、体系转换的施工过程模拟。按照表4.2和连续梁桥的基本施工步骤完成上述施工过程模拟，过程略。步骤五：输入使用信息（过程略）注意：对于整体箱梁、整体板梁等结构，其横向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。本例对于一个桥面3车道的整体箱梁验算时，其横向分布系数应为3×0.78（三车道的横向折减系数）×1.15（经计算而得的偏载系数） = 2.691。汽车的横向分布系数已经包含了汽车车道数的影响。步骤六：数据诊断和项目计算（过程略）步骤六：估算配筋信息：点击菜单>数据>输出文本数据结果，如图4.10输入。图4.10 输出配筋信息配筋结果如图4.11所示，用Excel打开此记事本文件，可估算预应力筋数量。图4.11 配筋结果练习题：1、查询例题中不同施工阶段的弯矩、剪力和位移，查询公路-I级荷载作用下的弯矩、剪力和位移。2、将例题中悬臂浇筑段长度改为2m/段，把表4.1重新编号，重新模拟施工过程并估算配筋面积，比较不同施工过程对配筋结果的影响。上机综合练习题三：40m预应力简支T梁的安全性验算一 、目的要求：1 、掌握预应力钢束的输入方法；2 、掌握非线性温度的输入方法；3 、掌握估算预应力钢束面积的查询方法。二 、教学课时：4课时三 、教学内容与步骤：步骤一：40m预应力简支T梁的配筋估算详见视频教程“40米简支T梁配筋估算”步骤二：40m预应力简支T梁的安全性验算详见视频教程“40米简支T梁安全性验算” a）支点截面 b）跨中截面图5.1 40m预应力简支T梁截面参考图（单位：cm） 视频教程中未提供40m预应力简支T梁截面图，建模时可参考图5.1。附件： 桥梁博士的安装步骤一：双击setup.exe，如下图所示，点击“下一步”；步骤二：安装完成后点击文件夹“crack”，复制里面所有文件至“c:>program files>Tong hao > DoctorBridge30,替代所有原文件；步骤三：双击InstDrv.exe，如下图所示，点“开始安装”，安装成功后退出，启动桥梁博士即可。