SAP桥梁白皮书Word文档下载推荐.docx

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2）程序帮助菜单中的参考手册

这本书侧重于讲述程序的实现原理，想对SAP2000作较深入学习的用户一定不能落下此书。

3）程序联机帮助

当用户不知道程序界面中的某个控件的含义是，使用联机帮助是个不错的选择，可以在当前界面下直接按F1键。

4）官方网站

金土木网站和CSI网站

可以从以上这两个网站获得很多免费的学习资料如软件学习视频等、免费的最新试用版，以及关于SAP2000的最新信息。

5）钢结构论坛

论坛是我们相互交流的平台。

桥梁模块入门帮助

丰富的桥型设计分析功能

预应力钢筋混凝土桥梁：

板桥、简支梁桥、连续梁桥、T形刚构桥等等；

钢桥：

钢板桥、钢梁桥、钢桁架桥等等；

联合桥梁:

钢箱型桥梁、梁板桥梁；

大跨度桥梁:

悬索桥、斜拉桥、拱桥。

斜桥、弯桥

多种方便快捷的建模方法

BAG模块——是采用参数化的形式来建立桥梁模型，能帮助用户方便快速的形成梁单元模型，且它形成的框架截面等等存在于SAP2000的公用环境中，工程师可以方便的进行修改及指定。

桥梁向导——提供了使用SAP2000桥梁模块一步一步建模过程指导。

在进行建模的每一步，桥梁向导会介绍各步骤的具体功能。

桥梁向导不但操作简单快捷，而且能够建立较为复杂的桥梁模型。

桥梁模块——可以快速方便地建立各种复杂的桥梁模型，包括参数化的横截面定义、复杂的三维桥轴线、桥台和桥墩、各种预应力钢筋布置、自动生成框架、壳体和实体单元模型，自动进行桥梁活荷载布置，进行桥梁基础隔震和桥梁施工顺序分析，进行大变形悬索桥分析和静力非线性Pushover分析等等。

SAP2000的顺序施工模块增加了对任意模型考虑施工顺序的功能，顺序施工分析可以包括与时间相关的效应，如混凝土的徐变和收缩、混凝土的龄期效应、预应力钢筋的松弛效应等等。

用户可以将桥梁模块建立的模型方便地转化为梁单元模型、桥单元模型能、实体单元模型，利用SAP2000强大的分析引擎，可以最大限度满足用户的各种分析需求。

纳入的中国规范

《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）

《公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）

《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77—98）

前处理功能简介

定义桥轴线

桥轴线可以说是桥梁的主梁中心线，相对来讲，它比SAP2000中普遍使用的轴线的作用更广。

它表达了桥梁的平面及竖向布置，同时桥梁的其它构件如桥台、桥墩位置的定义都要用到轴线的数据。

在SAP2000中，能够方便灵活的定义各种桥轴线及其组合，如图4.1所示。

图4.1轴线输入示意图

定义下部结构

下部结构包括桥台、桥墩及地基。

墩、台主要承受上部结构传来的荷载，并通过基础又将此荷载及本身的自重传递到地基上。

用户可以分别定义上部结构与桥台、桥墩以及桥台桥墩与地基的连接形式。

连接形式可以为：

固定（Fixed）、自由（Free）或者部分刚性（PartialFixity），如果为部分刚性，需要指定刚度。

图4.2~图4.3分别是桥台、桥墩和桥柱支座的输入窗口，图4.5是桥台支座水平位置示意图。

另外，用户还可按自己的设计需求添加横隔板。

图4.2桥台输入对话框

图4.3桥墩输入示意图

图4.4桥柱支座数据

图4.5桥台支座水平位置示意图

定义上部结构

普通的主梁截面基本都可以利用桥梁模块采用参数化的形式来输入：

如混凝土箱梁、T梁、现浇板梁、钢－混凝土组合梁等。

截面类型如图4.6所示。

图4.6桥截面输入示意图

定义变量

主梁截面常常沿桥梁纵向是不断变化的。

SAP2000的框架单元的截面属性按照一定的规律进行变化。

在桥梁模块中这项功能得到了大大的加强。

沿桥梁的跨度定义任意一个变量，将来这个变量附给主梁的截面任一参数，如高度、宽度、腹板厚度等。

注意这里的变量指的是尺寸改变量，即基于截面参数的标准值遵照参变量进行增或减。

变量定义如图4.7所示。

图4.7变量定义示意图

桥接缝定义

主梁沿跨度方向可能是连续的，也可能存在不连续的行为，如存在铰或者伸缩缝。

这些不连续的行为需要在桥接头（伸缩缝）数据对话框中定义，如图4.8所示。

图4.8桥接头（伸缩缝）数据对话框

定义桥对象

当上部结构与下部结构所需参数基本完成后，就可以通过定义桥对象组建桥梁模型，在桥对象数据对话框中，可以定义跨径、主梁变化、桥台、桥墩、横隔板、预应力等。

如图4.9所示。

图4.9桥对象定义示意图

定义预应力

预应力在桥梁工程中应用较为广泛。

SAP2000能够定义直线、圆弧、抛物线等线形的平弯、竖弯预应力筋，并可以根据用户需要将预应力筋分别模拟为荷载或单元进行计算。

并能根据桥规进行预应力损失计算。

如图4.10所示。

图4.10预应力筋输入示意图

更新桥结构模型

通过更新桥梁模型的命令，可以将参数化表示的桥梁对象转换为线对象、面对象或实体对象模型。

通过这个操作，形成了桥梁的有限元模型。

由于桥梁模块是采用大量的参数对象来表征桥梁模型，所以基于桥对象的有限元模型可以在不同的单元类型上进行转换。

如图4.11所示。

图4.12更新桥结构模型

定义车辆荷载

定义车道：

SAP2000中车道的定义有两种方式：

一种是根据已经定义好的桥轴线，二是根据模型中的框架单元（注意，框架只是为车道提供起始点，即框架相当于轴线的作用）。

如图5.1所示。

图5.1车道定义

定义车辆：

SAP2000包括《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）和《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77—98）的标准车辆。

另外用户还可以根据自己的需要定义一般车辆，如图5.2所示。

图5.2一般车辆数据对话框

定义车辆荷载工况

定义工况类型为MovingLoad的分析工况。

在此工况中要输入包括多车道的折减系数（比例系数）、加载的车道等数据。

如图5.3所示。

图5.3分析工况数据

定义输出选项

移动荷载分析工况主要目的是得到桥梁某些反应值的包络。

反应值需要工程师指定，一个大型的桥梁模型，可以根据分析目的不同，进行有目的的选择反应量：

如位移、框架内力等，这样程序就能节省很多计算时间。

另外在计算出某些反应最大/最小值时，伴随着其它反应量是否与此最大/最小值一致的问题。

程序为工程师添加了一个一致的复选框，如果对于某一个反应点选一致选项，则此反应的最大/最小值对应的其它内力值或变形值也需要计算。

例如计算某个框架对象的最大弯矩M3，则相应值包括P、V2、V3、T、M2也要同时计算出来。

定义桥梁反应的对话框如图6.1所示。

图6.1桥梁反应对话框

显示桥梁反应

桥梁内力或应力，详细内容见表7.1。

图形输出见图7.1，弯矩包络图如图7.2所示。

表7.1输出内容

对象类型

结果类型

分量

节点

位移

U1、U2、U3、R1、R2、R3

反力

F1、F2、F3、M1、M2、M3

框架

内力

P1、V2、V3、T、M2、M3

壳

F11、F22、F12、M11、M22、M12、V13、V23

VMax、Fmax、Mmax、Fmin、Mmin、FVM

顶部应力

底部应力

S11、S22、S12、S13、S23

Smax、SmaxV、Smin、SVM

实体

应力

S11、S22、S33、S12、S13、S23

Smax、SMID、Smin、SVM

连接

内变形

I端力

J端力

图7.1桥梁内力/应力显示对话框

图7.2弯矩包络图示意图

4．伴随移动荷载分析工况的求解带来的影响线或影响面，影响线见图7.3，影响面见图7.4。

图7.3影响显示意图

图7.4影响面示意图

定义施工阶段

如图9.1所示：

图9.1定义阶段施工

荷载组合

正常使用极限状态

短期效应组合（组合中采用频遇值系数）：

永久作用组合和永久作用+汽车荷载+其他可变作用组合。

长期效应组合（组合中采用准永久值系数）：

永久作用+汽车荷载+其他可变作用。

应力组合

永久荷载+汽车荷载+其他可变作用

正常使用极限状态计算

持久状况正常使用极限状态计算包括抗裂验算和挠度验算等等。

持久状况和短暂状况构件的应力计算

持久状况和短暂状况构件的应力计算包括持久状况作用下预应力混凝土的混凝土和钢筋应力验算，短暂状况作用下混凝土和钢筋的应力计算。

SAP2000桥梁模块常见问题解答

1．目前能分析哪些桥型？

SAP2000具有丰富的桥型设计分析功能

SAP2000能够分析设计国内常见的大部分桥型：

a）预应力钢筋混凝土桥梁：

板桥、简支梁桥、连续梁桥、T形刚构桥等等，包括各种截面；

b）钢桥：

钢梁桥（目前桥梁模块只限于工字形梁）、钢桁架桥等等；

c）组合梁桥：

目前桥梁模块中只限于工字形钢梁和混凝土板的组合形式；

d）大跨度桥梁:

悬索桥、斜拉桥、拱桥；

e）斜桥、弯桥，灵活的布局线设置有助于绘制各种复杂线形的桥梁。

2．目前使用SAP2000有哪几种建模方式？

a）BAG模块——是采用参数化的形式来建立桥梁模型，能帮助用户方便快速的形成梁单元模型，且它形成的框架截面等等存在于SAP2000的公用环境中，工程师可以方便的进行修改及指定。

适用于较为简单的模型建立与分析，新版本中不提倡使用。

b）桥梁向导——提供了使用SAP2000桥梁模块一步一步建模过程指导。

适用于桥梁模块的初学者。

c）桥梁模块——可以快速方便地建立各种复杂的桥梁模型（能够使用桥梁布局线形成复杂线形，另外可以建立多个桥对象以此组合复杂的桥模型，尤其对于复杂跨线桥），包括参数化的横截面定义（主要优势能够快速定义箱形截面）、复杂的三维桥轴线、桥台和桥墩、各种预应力钢筋布置（当存在大量预应力筋定义时，能够凸现优势，预应力筋建模效率更高查看更方便）、自动生成框架、壳体和实体单元模型，自动进行桥梁活荷载布置，能够察看每片梁的内力和应力（只有利用桥梁模块建模才能查看此项内容）。

d）SAP2000公共环境建模——用户可以不利用桥梁模块，直接在SAP2000公共环境中建模，就像建立其他模型一样，也可将桥梁模块建立的模型，在公共环境中继续进行编辑完善。

利用SAP2000强大的分析引擎，可以最大限度满足用户的各种分析需求。

进行桥梁基础隔震和桥梁施工顺序分析，进行大变形悬索桥分析和静力非线性Pushover分析等等。

3．桥梁布局线的含义是什么？

桥梁布局线是指定义桥梁线性走向的基准线，它类似于建筑结构中的轴网，对于线形简单的桥梁来说，一般是指得中轴线。

理解布局线的含义非常重要，上部结构、桥墩、桥台的定义以及结果输出位置都与它有关。

4．桥梁模型中能否设置横隔板？

能，用户可以自定义横隔板及其位置。

并且可以指定横隔板的理论假设：

a、solid，可以用于混凝土桥；

b、桁架，可以用于钢桥；

单梁，可以用于钢桥。

5．SAP2000中能否建立斜弯桥？

能，在SAP2000中能方便的定义斜弯桥，对于斜桥用户可以指定两支撑边不同的斜度，即可以计算不规则斜桥；

对于弯桥，用户可以定义圆弧段弯桥，也可以定义缓和曲线弯桥，还可以定义先直后弯或先弯后直的桥。

所有这些桥的定义都是通过桥梁布局线实现的。

6．SAP2000中能否建立变截面梁？

可以，SAP2000中变截面的定义是通过定义参数变化（VariationDefinition）来实现的。

用户可以定义圆弧或抛物线变化。

并且可以将定义的变化参数指定给底板、腹板等等，实现变厚度底板、腹板的定义等等。

7．SAP2000中能否计算国内规范的收缩徐变？

可以，SAP2000中的收缩徐变是按CEB-FIP规范计算的，而我国现行公路桥规也是根据CEB-FIP实现的。

8．SAP2000中能否计算国内规范的汽车荷载？

可以，汽车荷载和车辆荷载都可以在SAP2000实现，但是目前需要用户通过添加GeneralVehicles来自定义。

用户可以定义模板，这样定义一次后，再使用就比较方便了。

9．SAP2000中能否计算国内规范中规定的日照温差作用即非线性温度荷载？

分两方面看，作为杆件单元，目前SAP2000只能沿截面施加线性梯度温度；

对于壳单元，可以通过节点样式直接施加非线性温度荷载。

对于梁的非线性温度荷载我们目前有种变通的处理方法，即将非线性梯度温度等效转化为线性梯度温度，并编写了程序，通过API接口实现自动加载。

10．SAP2000能否施加临时施工荷载？

可以，SAP2000施工分析中可以施加各种临时施工荷载，方法与普通荷载相同，需要注意的是当需要在某个工况中去除临时荷载时，只需再施加此临时施工荷载，但“ScaleFactor”须设为-1。

11．斜拉桥中如何施加索力？

施加索力可以通过给索指定温度荷载、初应变等等，但需要注意一点：

在定义索对象时，指定的索拉力只是为了索的找形，此拉力并非施加的索力。

12．MIDAS模型如何导入SAP2000？

首先从MIDAS导出MCT文件，然后有如下两种方式：

a）将MCT文件格式，转换为s2k文件，需用户自写程序。

b）直接从MCT文件读取相关模型信息，通过SAP2000API建模，需用户使用API。

13．不使用桥梁模块可以施加汽车荷载吗？

可以，车道可以通过已有框架定义，即不通过桥梁模块的LayoutLine。

但建议用户在用框架定义好车道后，请再将车道转化为由LayoutLine定义的车道。

如下图所示：

14．SAP2000能否施加横向和竖向预应力？

杆系结构横向预应力应该都是基于假设的，因为在横向上构建尺寸为零，在SAP2000中可以通过桥梁模块施加各种形式的预应力，通过设置tendon的水平布局，可以近似实现横向预应力的施加，不过效果还有待大家的验证。

如果想较为准确地考虑横向或竖向预应力的作用，建议将模型细化，至少细化上部结构，即采用壳单元模拟，实现真正的三维分析，这时候可以直接施加纵向、横向、竖向的预应力筋，在SAP2000中，利用“更新桥对象”可以直接将模型转化为壳模型。

15．SAP2000的桥梁模块计算结果中，能否得到横向每片梁的内力值？

桥梁模块中桥截面是区分边梁内梁的，如果把上部结构模拟为壳单元，就可以提取每片梁的内力及应力，如下图所示：