迈达斯斜桥与弯桥分析Word文件下载.docx
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设计人员还应根据实际情况，找出适当的处理方案。
1.3建模方法
对斜交桥梁多用梁格法建立模型.可用斜交梁格或正交梁格来建模.对于斜交角度小于20度时,使用斜交梁格是非常方便的。
但是对于大角度的斜交桥，根据它的荷载传递特性,建议选用正交梁格,而且配筋时也尽量沿正交方向配筋。
图1.3.1斜交梁格与正交梁格
2.弯桥
2.1概述
目前弯梁桥在现代化的公路及城市道路立交中的数量逐年增加，应用已非常普遍。
尤其在互通式立交的匝道桥设计中应用更为广泛。
目前出现了很多小半径的曲线梁桥，特别是匝道桥梁更是如此。
此类桥梁具有斜、弯、坡、异形等特点,给桥梁的线型设计和构造处理带来很大困难.
2.2弯桥的受力特点
a）弯桥在外荷载的作用下会同时产生弯矩和扭矩,并且互相影响，使梁截面处于弯扭共同作用的状态,其截面主拉应力往往比相应的直梁桥大得多（图2。
2.1）;
图2。
2.1弯桥弯矩与扭矩
b）弯桥在外荷载的作用下,还会出现横向弯矩（图2。
2.2）；
2.2横向弯矩
c）由于弯扭耦合,弯桥的变形比同样跨径直线桥要大，外边缘的挠度大于内边缘的挠度，而且曲率半径越小、桥越宽，这一趋势越明显.
d）弯桥的支点反力与直线桥相比，有曲线外侧变大，内侧变小的倾向,内侧甚至可能产生负反力，出现梁体与支座的脱空的现象。
预应力效应对支反力的分配也有较大影响；
（图2.2.3）；
2.3弯桥反力
e）因内、外侧反力的不同，也会使各墩柱所受竖向力出现较大差异。
下部结构除了承受移动荷载制动力、温度变化引起的内力、地震力等外，还承受离心力产生的径向力等。
根据以上受力特点，对于弯桥，在结构设计中，应对其进行全面的整体的空间受力计算分析，只采用横向分布等简化计算方法,不能满足设计要求.必须对纵向弯曲、扭转作用下，结合自重、预应力和汽车活载等荷载进行详细的受力分析，充分考虑其结构的空间受力特点才能得到安全可靠的结构设计。
为了减少上述效应的影响，可以采取一些相应的措施：
桥跨中间设置一些横隔板，提高桥梁的稳定性；
设置偏心支座或非对称预应力钢筋,尽可能改善弯梁的受扭状态。
2.3建模方法及要点
对于弯桥，可以把它简化为单根曲梁、平面梁格计算，也可以用实体单元、板单元计算。
单根曲梁模型。
优点：
简单，缺点：
几乎所有类型的梁单元都有刚性截面假定、因而不能考虑桥梁横截面的畸变，总体精度较低。
梁格法。
可以直接输出各主梁的内力，便于利用规范进行强度验算，整体精度能满足设计要求.缺点：
它对原结构进行了面目全非的简化，大量几何参数要预先计算准备，如果由计算者手工准备,不仅工作量大，而且人为偏差较难避免。
实体单元、板单元模型。
与实际模型最接近，不需要计算横截面的形心、剪力中心、翼板有效宽度，截面的畸变、翘曲自动考虑；
缺点：
输出的是梁横截面上若干点的应力，不能直接用于强度计算;
不能直接考虑预应力问题。
a）建立梁单元方法
i.导入CAD图的方法建立模型。
此方法要求CAD图的桥梁中心线必须是line线或
pline线（多根直线段代替曲线，精度越高越好），CAD中导入的线在Civil中自
动生成单元，一条线对应一个单元.
ii.Civil程序直接建立曲线单元。
利用桥梁中心线的控制点坐标，在程序中直接建立
曲线，然后分割生成多个线单元.
b）支座
i.单、双支座模拟。
在实际支座位置建立节点，定义该节点的节点局部坐标,保证
约束方向与曲梁的切向或径向一致，利用弹性连接（刚性）连接支座节点与主梁节点，然后利用一般支承来定义支座节点的约束条件。
ii.多支座模拟。
对于多支座的情况利用单、双支座的方法会导致反力结果误差较大。
因弹性连接（刚性）在程序中是一种刚度较大的梁单元,传递荷载时，也会发生微小变形，与平截面假定不符。
此时,应在实际支座的顶、底位置分别建立节点，支座底部节点采用一般支承约束（约束D—ALL），利用弹性连接（一般）来模拟支座（输入支座刚度），支座顶节点和主梁节点通过刚性连接来连接。
（图2。
3.1）
iii.为了使约束方向与曲梁的切向或径向一致,各支座节点需要定义节点局部坐标轴。
弹性连接模拟支座时，输入相应的Beta角即可.
图2.3。
1不同连接方法反力结果
c）预应力钢束
任意线型的曲线桥可以当作是直桥来输入钢束形状。
将坐标轴类型选择“曲线"
或“单元"
即可。
d）自重
梁单元内外侧长度不等造成的扭矩，可通过施加偏心均布荷载或均布扭矩来调整.
e）离心力
首先进行一般的移动荷载分析，利用移动荷载追踪器获得最不利加载位置。
按照规范计算离心力系数，将其与最不利荷载相乘，再除于1+u（离心力不考虑冲击系数）。
然后用梁单元荷载施加即可。
2.4弯桥建模例题
a）基本资料
桥梁类型：
4跨连续箱梁
桥梁长度:
L＝4×
30m
截面类型：
单箱单室（图2.4.1）
曲线半径：
150m
图2.4。
1箱梁跨中截面（单位：
m）
b）建立单元
采用导入CAD图中心线的方法建立弯桥梁单元，具体步骤如下：
工具/单位体系
长度〉mm
模型/导入/AutoCADDXF文件
DXF文件名:
（弯桥桥梁中心线.dxf）
选择的层：
CENTER（图2.4。
2导入CAD图
c）边界条件
本例题桥梁除了两侧桥台为双支座，中间桥墩支座均为单支座。
为了保证每跨的扭矩分布均匀，对于中间桥墩安装了预偏心支座。
首先利用程序中的旋转节点功能建立实际支座处节点,并利用一般支承定义各支座
的约束条件。
4.3）
模型/节点/旋转
窗口选则（节点2）
复制次数>
1
旋转角度>
-90
间距（径向）〉1。
55-0.4（径向复制距离=支座至梁中心距离－1号单元长度）
旋转轴>
绕z轴
第一点：
选择（节点1）
适用
4。
3旋转节点
利用模型〉边界条件〉弹性连接（刚性），把各支座节点与相应主梁节点刚性连接起来。
（图2.4.3）
4支座布置图
在主菜单中选择模型〉边界条件〉节点局部坐标轴，定义各个支座处节点的局部坐标轴，使约束方向与曲梁的切向或径向一致（图2。
4.4）。
具体步骤如下：
模型/边界条件/节点局部坐标轴
窗口选则（桥台支座节点：
133，134）
选择>
添加/替换
输入方法>
3点
P0：
选择（节点1）P1：
选择（节点3）P2：
选择（节点2）
窗口选则（桥墩支座节点：
130）
选择〉添加/替换
输入方法〉3点
选择（节点32）P1:
选择（节点34）P2:
选择（节点33）
窗口选则（桥墩支座节点:
131）
选择（节点96）P1：
选择（节点98）P2：
选择（节点97）
窗口选则（桥台支座节点:
135,136）
选择（节点127）P1:
选择（节点129）P2:
选择（节点128）
5定义支座局部坐标轴
d）预应力钢束
弯桥的预应力钢束线型是较复杂的空间线型，不仅有竖向弯曲,而且还有横向弯曲。
将坐标轴类型选择“曲线”或“单元"
，就可以把弯桥当作直线桥来输入预应力钢束的形状，无需考虑y坐标值。
荷载/预应力荷载/钢束布置形状
钢束名称（N1-1-N）；
钢束特性值>
15—9
分配给单元（1to128）
输入类型>
2D；
曲线类型>
圆弧
布置形状
坐标轴〉曲线
x
y
R
1
0.5000
0。
0000
0.0000
2
60.3000
3
120.1000
z
5000
1。
6300
5.2090
1000
20。
21。
2770
0.1000
30。
4
28.6500
1.4000
10。
5
31.6500
4000
6
39.0230
30.0000
7
51.1440
8
58.8000
4500
10.0000
9
60。
3000
10
61。
8000
1.4500
11
69。
4560
12
81。
5770
13
88.9500
14
91.9500
15
99.3230
16
115.3910
20.0000
17
钢束插入点（—58。
7048，138.85,0）
曲梁圆心坐标（0,0）
偏心（-1。
77）
5定义钢束形状
e）结果查看
i.双支座位置要避免内侧支座反力较小，甚至出现负反力，导致支座脱空。
引起这种现象的荷载主要有恒载和预应力荷载。
ii.避免桥墩支座处的横向水平反力超过支座能够提供的横向摩擦力，以至桥
梁爬移。
iii.查看反力结果,应查看局部坐标系的反力结果.
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