桥梁博士桥梁工程电算资料讲解.docx
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桥梁博士桥梁工程电算资料讲解
桥梁博士--桥梁工程电算
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=0y=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：
152-100，右节点号：
52-10051，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μ=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μ=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μ=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1
101（悬臂单元）
201
202
102
202
203
挂篮2
103
204
205
104（悬臂单元）
205
206
挂篮3
105（悬臂单元）
207
208
106
208
209
挂篮4
107
210
211
108（悬臂单元）
211
212
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#
29-32
69-72
1#
27283334
67687374
2#
24-2635-37
64-6675-77
3#
21-2338-40
61-6378-80
4#
18-2041-43
58-6081-83
5#
15-1744-46
55-5784-86
6#
12-1447-49
52-5487-89
边跨直线段
1-9
92-100
合拢段
101150519091
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4.50#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5.140m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:
>programfiles>Tonghao>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。
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