桥梁博士操作实例.docx
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桥梁博士操作实例
桥梁博士操作实例
上机时间:
组长:
学院:
年级专业:
指导教师:
组员:
完成日期:
桥梁博士第一次上机作业
一、作业组成
二、作业合作完成情况
本次作业由3组组员共同完成,任务分配情况如下:
张元松完成实例一(用快速编辑器编辑5跨连续梁),并对建模过程进行截图。
郑宇完成实例二(双塔单索面斜拉桥建模),并对建模过程进行截图。
计时雨完成实例三(拱肋的建立过程),并对建模过程进行截图。
孙皓完成实例四(预应力T梁建模及钢束的输入)及实例五(从CAD导入截面及模型),对建模过程进行截图,并进行本次实验报告的撰写任务。
三、上机作业内容
1、用快速编辑器编辑5跨连续梁
(1)模型参数:
5跨连续梁,5跨跨径从左到右依次为20m、30m、40m、30m、20m,都呈抛物线变化,模型共分140个单元,每单元为1m,截面均为铅直腹板单箱双室,边跨梁高2500mm,跨中梁高1400mm。
(2)具体操作:
步骤一:
点击“文件”,“新建项目组”并“创建项目”,在输入单元特性信息对话框中,点击“快速编译器”的“直线”编译按钮,出现“直线单元组编辑”对话框。
步骤二:
在“直线单元组编辑”对话框中,将“编辑内容”的复选框的4个复选按钮都勾上,编辑单元号:
1-140,左节点号:
1-140,右节点号:
2-101,分段长度:
100*1,起点x=0y=0,终点x=1,y=0,如图1所示。
图1输入单元节点信息
步骤三:
添加控制截面。
A、在控制点距起点距离这一栏,依次添加0、10、20、35、50、70、90、105、120、130、140。
B、选定控制截面0米处,点击“截面特征”→“图形输入”,选择“铅直腹板单箱双室”,输入截面尺寸,如图2所示。
然后点击“确定”,选择“中交新混凝土:
C40混凝土”,点击“存入文件”,将文件保存为“0m截面.sec”。
(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)
图2输入“0截面”截面尺寸
c、选定控制截面10米处,点击“截面特征”→“图形输入”,选择“铅直腹板单箱双室”,输入截面尺寸,如图3所示。
然后点击“确定”,选择“中交新混凝土:
C40混凝土”,点击“存入文件”,将文件保存为“10m截面.sec”。
(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)
图3输入“10截面”截面尺寸
d、依次选定控制截面0、20、50、90、120、140米处,点击“截面特征”,在“截面特征描述”对话框里点击“读入文件”,读取“0m截面.sec”,点击“确定”→“修改”。
依次选定控制截面10、35、70、70、105、130米处,点击“截面特征”,在“截面特征描述”对话框里点击“读入文件”,读取“10m截面.sec”,点击“确定”→“修改”。
步骤四:
修改截面的拟合类型。
在“控制点距截面距离”的上方勾选框中,将各截面分别设定如下所示:
•0米处:
直线内插
•10米处:
向后抛物线
•20米处:
向前抛物线
•35米处:
向后抛物线
•50米处:
向前抛物线
•70米处:
向后抛物线
•90米处:
向前抛物线
•105米处:
向后抛物线
•120米处:
向前抛物线
•130米处:
向后抛物线
•140米处:
向前抛物线
每次修改了拟合类型后都要按“修改”这个按钮,修改完如图4所示。
图4修改截面的拟合类型
步骤五:
5跨连续梁编辑完成
修改截面的拟合类型后,点击“确定”,完成单元编辑。
用鼠标右键单击黑色显示框,选择“全桥三维图形”,出现编辑好的5跨连续梁三维图形如图5所示。
图55跨连续梁三维图
2、单索面斜拉桥建模
(1)参数说明:
桥面长度L1=120m,分120个桥面单元,每单元长度1m,桥塔长度L2=60m,分60个竖直单元,每单元长度1m,拉索单元共56个单元,左右对称,拉索桥面锚固端间隔为2m,桥塔锚固端间隔为1m。
(2)具体操作:
步骤一:
点击“文件”,“新建项目组”并“创建项目”,右击“输入菜单”后单击“输入单元信息”,出现“输入单元信息”的界面。
步骤二:
输入桥面单元节点信息
在“输入单元信息”的界面中点击快速编译器的“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:
1-120,左节点号:
1-120,右节点号:
2-121;分段长度:
120*1,并将0和120截面输入,如图6所示。
图6桥面单元节点信息
步骤三:
输入桥面单元截面尺寸
选中“0截面”,点击“截面特征”按钮,出现“截面特征描述”对话框。
在对话框中选择“材料类型”为“中交新混凝土:
C40混凝土”,单击“图形输入”,选择“实心矩形”,输入数据如图7所示。
点击“确定”,然后将文件存入为“桥面.sec”,点击“确定”→“修改”。
选中“120截面”,点击“截面特征”按钮,在出现“截面特征描述”对话框中点击“读入文件”,选择“桥面.sec”,然后点击“确定”→“修改”。
最终,在“直线单元组编辑”界面点击“确定”,桥面单元建立完毕,如图8所示。
图7桥面单元截面尺寸
图8桥面单元三维图形
步骤四:
输入桥塔单元节点信息
在“输入单元信息”的界面中点击快速编译器的“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:
121-180,左节点号:
122-181,右节点号:
123-182;分段长度:
60*1,分段方向为“竖直”,并将0和60截面输入,具体信息输入如图9所示。
图9桥塔单元节点信息
步骤五:
输入桥塔单元截面尺寸
选中“0截面”,点击“截面特征”按钮,出现“截面特征描述”对话框。
在对话框中选择“材料类型”为“中交新混凝土:
C40混凝土”,单击“图形输入”,选择“方切角空心矩形”,输入数据如图10所示。
点击“确定”,然后将文件存入为“桥塔.sec”,点击“确定”→“修改”。
选中“60截面”,点击“截面特征”按钮,在出现“截面特征描述”对话框中点击“读入文件”,选择“桥塔.sec”,然后点击“确定”→“修改”。
最终,在“直线单元组编辑”界面点击“确定”,桥塔单元建立完毕,如图11所示。
图10桥塔单元截面尺寸
图11桥塔、桥面单元三维图形
步骤六:
先编辑桥塔左边部分28跟拉索单元。
点击快速编译器的“拉索”按钮,在拉索对话框内的编辑内容复选框选择“编辑节点号”勾上,编辑单元号:
181-208,左节点号:
1-56/2;右节点号:
182-155,点击“”确定,输入信息如图12所示。
图12左部分拉索单元节点
步骤七:
先在快速编译器中选择“单元”按钮,在“单元”对话框内的复选框内把“截取坐标”勾上,编辑单元号:
181-208,然后点击“确定”,单元组修改如图13所示。
此时,左边拉锁已经建立完成,如图14所示。
图13单元组修改内容
图14左半部分拉锁三维图形
步骤八:
建立桥面右半部分的28根拉索。
在快速编译器中选择“对称”按钮,在“对称”对话框中的编辑内容4个复选框都勾上。
模板单元组输入:
181-208;生成单元组输入:
236-209;左节点号:
67-121/2;右节点号:
155-182;对称轴x=60,然后点击“确定”,对称操作如图15所示。
至此,我们就建好了拉索单元的模型。
整个模型的效果图如图16所示。
图15建立对称单元
图15拉索桥全部单元外形
3、拱肋的建立过程
(1)模型参数:
桥面全长60m,分为60个单元,每个单元x向分段长度为1m,系杆截面为2000×1000mm的方切角空心矩形截面,材料为“中交新混凝土:
C40混凝土”;拱肋单元分60个单元,每个单元x向分段长度为1m,拱肋截面为钢管内填“中交新混凝土:
C40混凝土”,钢管半径R=1000mm,厚度T=120mm,为A3号钢;吊杆每隔6m设1根,拉索材料为270低级松弛钢绞线。
(2)具体操作:
A.首先建立系杆单元
步骤一:
点击“文件”,“新建项目组”并“创建项目”,右击“输入菜单”后单击“输入单元信息”,出现“输入单元信息”的界面。
步骤二:
先建立系杆单元,在“输入单元信息”的界面中点击快速编译器的“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:
1-60,左节点号:
1-60,右节点号:
2-61;分段长度:
60*1,如图16所示。
图16输入单元节点信息
步骤三:
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60,再按添加按钮,均选择直线内插。
输入“0m截面”截面特征,点击“截面特征”按钮,选择图形输入,找到“方切角空心矩形”截面,然后输入截面信息如图17所示,然后点击“确定”。
对“60m截面”的操作与对“0m截面”的操作相同。
图17杆系截面数据信息
步骤四:
返回“直线单元组编辑”对话框中,点击“确定”,拱桥系杆建立完成,所得系杆单元图形与系杆图形分别如图18和图19所示。
(a)系杆单元几何外形(b)系杆单元三维图形
图18系杆单元图形
图19系杆三维图形
B.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:
61-120,左节点号:
162-100,右节点号:
62-12061,x向分段长度:
60*1;控制点x1=0,y1=0,控制点x2=30,y2=20,控制点x3=60,y3=0,同样,编辑内容的4个复选框都勾上,如图20所示。
图20输入拱肋单元信息
步骤二:
点击“控制截面”出现“截面特征描述”对话框,截面材料选择“中交新钢材:
A3钢”,点击“图形输入”,找到“圆空心圆形”截面,输入数据R=1000,T=120,点击“确定”,返回“截面特征描述”对话框,拱肋截面尺寸如图21所示。
图21输入拱肋截面数据
步骤三:
在“拱肋单元编辑”对话框中点击“附加截面”按钮,出现“附加截面”对话框如图22所示。
点击“图形输入”,选择“实心圆形”截面输入几何尺寸R=880mm,点击“确定”。
在返回的“附加截面”对话框中选择截面材料为“中交新混凝土:
C40混凝土”,点击“确定”,退出“附加截面”对话框。
图22“附加截面”对话框
步骤四:
在返回的“截面特征描述”对话框中点击“确定”返回“拱肋单元组编辑”对话框,继续点击“确定”,完成拱肋单元的建立如图23所示。
图23拱肋三维图形
步骤五:
改变“61#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61(61单元到120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61,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,如图24所示。
图24改变“61#拱肋单元”的性质
步骤六:
改变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:
62-120,在其他信息模板单元号里填61,具体操作如图25所示。
然后点击“确定”,拱肋单元修改完成如图26所示。
至此,我们已经完成了拱肋的建立。
图25改变其他拱肋单元的性质
图26拱肋单元外形
C.建立吊杆单元
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:
121-129;左节点号:
7-60/6;右节点号:
67-120/6,然后确定。
如图27所示。
图27吊杆单元节点输入
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:
121-129,按确定,如图28所示。
图28吊杆单元组修改
步骤三:
在goto栏里输入121,然后按“goto”按钮,现在应该在左上角显示的当前单元号为121,在顶缘坐标里截面高度中点出坐标的复选框打上勾,然后在“单元性质”里选择修改它的单元性质,单元性质改为拉索,如图29所示。
图29“121#”吊杆单元性质修改
步骤四:
在快速编译器中点击“单元”按钮,把复选框“修改坐标类型”打上勾,在编辑单元里填入:
122-129,在其他信息模板单元号里填121,然后点击“确定”,具体操作如图30所示。
图30其他吊杆单元性质修改
步骤五:
此时,吊杆单元修改完成。
至此,我们已经完成了拱肋的建立,拱肋如图31所示。
图31拱肋单元外形
4、预应力T梁建模及钢束的输入
步骤一:
点击“文件”,“新建项目组”并“创建项目”,右击“输入菜单”后单击“输入单元信息”,出现“输入单元信息”的界面。
步骤二:
输入1#单元信息
在“输入单元信息”的界面中,左节点号输入1,右节点号输入2,单元左端的顶缘的X坐标为0,Y坐标为0,右端的顶缘的X坐标为0.4,Y坐标为0。
单元龄期为28天,单元性质为“预应力砼构件”,选中单元验算时一定要按照“全预应力构件”验算。
输入信息如图32所示。
图321#单元信息输入
步骤三:
输入1#单元截面信息
点击“截面描述”中的左截面,出现“截面特征描述”对话框。
在对话框中选择“材料类型”为“中交新混凝土:
C40混凝土”,单击“图形输入”,选择“T形截面”,输入数据如图33所示。
点击“确定”,然后将文件存入为“1单元左截面.sec”,点击“确定”。
点击“右截面”,在出现“截面特征描述”对话框中点击“读入文件”,选择“1单元左截面.sec”,然后点击“确定”。
1#单元数据输入完毕,如图34所示。
图331#单元左右截面尺寸大小
图341#单元三维图形
步骤四:
输入2#单元信息
在黑色图形显示框上方点击“添加单元”,出现2#单元数据出入页面,左节点号输入2,右节点号输入3,单元左端的顶缘的X坐标为0.4,Y坐标为0,右端的顶缘的X坐标为1.75,Y坐标为0。
单元龄期为28天,单元性质为“预应力砼构件”,选中单元验算时一定要按照“全预应力构件”验算。
输入信息如图35所示。
点击“左、右截面”,读取文件“1单元左截面.sec”后点击“确定”,完成2#单元信息输入,2#单元三维图形如图35所示。
图352#单元信息输入及三维图形
步骤五:
输入3#单元信息
在黑色图形显示框上方点击“添加单元”,出现3#单元数据出入页面,左节点号输入3,右节点号输入4;单元左端的顶缘的X坐标为1.75,Y坐标为0,右端的顶缘的X坐标为2.125,Y坐标为0。
单元龄期为28天,单元性质为“预应力砼构件”,选中单元验算时一定要按照“全预应力构件”验算。
输入信息如图36所示。
图363#单元信息输入
步骤六:
输入3#单元截面信息
点击“截面描述”中的左截面,出现“截面特征描述”对话框。
在对话框中选择“材料类型”为“中交新混凝土:
C40混凝土”,单击“图形输入”,选择“T形截面”,输入数据如图*所示。
同理,点击“右截面”,输入数据如图*所示,然后将文件存为“3单元右截面.sec”,点击“确定”。
此时,3#单元信息输入完毕,3#单元图形如图37所示。
(a)3#单元左截面尺寸(b)3#单元右截面尺寸
图~3#单元截面尺寸
图373#单元三维图形
步骤七:
输入4#单元信息
在黑色图形显示框上方点击“添加单元”,出现4#单元数据出入页面,左节点号输入4,右节点号输入5;单元左端的顶缘的X坐标为2.125,Y坐标为0,右端的顶缘的X坐标为5.26,Y坐标为0。
单元龄期为28天,单元性质为“预应力砼构件”,选中单元验算时一定要按照“全预应力构件”验算。
输入信息如图38所示。
图384#单元信息输入
步骤八:
输入4#单元截面信息
点击“截面描述”中的左截面,出现“截面特征描述”对话框。
在对话框中点击“读取文件”,选择“3单元右截面.sec”,然后点击“确定”。
点击“截面描述”中的右截面,出现“截面特征描述”对话框。
在对话框中选择“材料类型”为“中交新混凝土:
C40混凝土”,单击“图形输入”,选择“T形截面”,输入数据如图39所示,然后点击“存入文件”,将文件保存为“4单元右截面.sec”,点击“确定”。
此时,4#单元信息输入完毕,4#单元图形如图40所示。
图394#单元右截面尺寸
图404#单元三维图形
步骤九:
输入5#单元信息
在黑色图形显示框上方点击“添加单元”,出现5#单元数据出入页面,左节点号输入5,右节点号输入6;单元左端的顶缘的X坐标为5.26,Y坐标为0,右端的顶缘的X坐标为10.12,Y坐标为0。
单元龄期为28天,单元性质为“预应力砼构件”,选中单元验算时一定要按照“全预应力构件”验算。
输入信息如图#所示。
点击“左、右截面”,读取文件“4单元右截面.sec”后点击“确定”,完成5#单元信息输入,5#单元三维图形如图41所示。
图415#单元信息输入及三维图形
步骤九:
输入6#单元信息
在黑色图形显示框上方点击“添加单元”,出现5#单元数据出入页面,左节点号输入6,右节点号输入7;单元左端的顶缘的X坐标为10.12,Y坐标为0,右端的顶缘的X坐标为14.98,Y坐标为0。
单元龄期为28天,单元性质为“预应力砼构件”,选中单元验算时一定要按照“全预应力构件”验算。
输入信息如图#所示。
点击“左、右截面”,读取文件“4单元右截面.sec”后点击“确定”,完成6#单元信息输入,6#单元三维图形如图42所示。
至此,预应力T型梁左半部分模型建立完毕,如图43所示。
图426#单元信息输入及三维图形
图43预应力T型梁左半部分三维图形
步骤十:
建立预应力T形梁右半部分
点击“快速编辑器”中的“对称”按钮,出现“单元组对称操作”对话框。
在对话框里输入对称单元节点信息,输入信息如图44所示。
然后,点击“确定”,T形梁右半部分补充完成,整个T形梁形状如图45所示。
图44对称单元信息输入
图45预应力T型梁三维图形
步骤十一:
定义参考线
在黑色图形显示框上方右击出现下拉菜单,在菜单中点击“输入总体信息”出现总体信息输入窗口。
点击“钢束参考线定义”按钮,出现“钢束参考线输入对话框”。
在对话框的“指定单元号”输入“1-12”后点击“梁底缘线”按钮,然后点击“确定”。
此时,名为“bot1”的参考线定义完成。
具体操作如图46所示。
图46钢束参考线输入
步骤十二:
输入结构的预应力钢筋信息
在黑色图形显示框上方的输入栏右击出现下拉菜单,在菜单中点击“输入总体信息”出现总体信息输入窗口。
在钢束信息输入窗口中输入如下信息:
1、选择钢束材料类型(中交新预应力筋:
270K级钢绞线(15.24))
2、钢束编束根数(3根)
3、钢束束数为一束
4、弹性回缩总变形(为6毫米)
5、张拉控制应力(1395MPa)
6、超张拉系数(0)
7、成孔面积(1400平方毫米)
8、在下参考线输入框中输入“bot1”
9、成孔方式(预埋波纹管成型)
10、张拉方式(双端张拉)
11、钢束几何位置中的Y坐标(0.06米)
具体信息输入情况如图47所示。
图47钢束信息输入
步骤十三:
输入钢束几何信息
点击“钢束几何描述”中的“竖弯”按钮,出现“钢束竖弯几何参数输入对话框”。
在对话框中输入钢束的几何信息,点击“确定”。
输入的钢束几何信息如图48所示。
此时,钢束信息已经输入完毕,右键单击黑色显示框,出现下拉菜单,在菜单中点击“钢束几何图形”,输入的钢束如图49所示。
图48钢束几何描述信息输入
图49钢束几何图形
5.从CAD导入截面及模型
(1)从CAD导入截面
A.从CAD导入截面的要求
1 图元必须为LINE、ARC、CIRCLE、PLINE、SPLINE。
2 图形单位为毫米,精度到毫米。
3 一个图层对应一个截面。
4 同一个截面的每个环集的颜色必须不同,每一个环对应唯一一种颜色。
5 图形单位为毫米。
B.从CAD导入截面的步骤
步骤一:
用CAD绘制出箱形截面,并将截面保存为“.dxf”格式,文件名为“截面1.dxf”。
截面图形如图50所示。
图50CAD做出的截面
步骤二:
在黑色图形显示框上方的输入栏中右击出现下拉菜单,在菜单中点击“从AutoCAD导入截面”,出现“从CAD导入截面”对话框。
在“CAD文件名称”中选择步骤1中“截面1.dxf”文件,在“图层名称”中输入“0”(CAD文件中图形绘制在0层)。
点击“确定”,完成截面导入。
数据输入如图51所示。
图51导入CAD截面
步骤三:
点击“确定”之后完成了CAD截面的导入,右键单击黑色显示框,点击下拉菜单中的“单元三维图形”,截面导入效果如图52所示。
图52导入CAD截面构成单元的三维图形
(2)从CAD导入模型
现在以“从CAD导入模型”方式建立30+40+30m连续梁桥模型
A.从CAD导入模型的要求
a.需建立3个使用层:
用户指定的DXF文件包含3个使用层(其余层忽略)。
用户指定层:
放置用户需要读取的实体,用LINE、ARC、CIRCLE、PLINE、SPLINE进行绘制;
“Dim”层:
绿色层,放置用户指定单元文字、节点文字及节点线,一个实体可以用节点线进行单元划分;
“Sub”层:
放置用户指定拥有特殊优先级的单元组,比如拉索单元、立柱单元等都可以放在“Sub”层,这些单元的节点不单独进行编号,而采用就近原则,其节点号的搜索范围由用户指定。
b.节点线:
放置在“Dim”层,用来划分单元的线段,线段的角度与长度没有限制。
c.节点编号:
当用户指定一个节点对应多个编号时,需用节点线引出指定编号,节点线与节点所在单元连线不超过30度。
d.有效节点:
单元的自然端点或单元与不同颜色节点线的交点。
e.颜色:
单元文字红色,节点文字绿色。
f.最近距离:
两点最近距离(算重合点)、点到文字最近距离(算用户指定文字)由用户指定。
g.单位:
图形单位为毫米。
B.从CAD导入模型的步骤
步骤一:
设置CAD模型图层
打开CAD,设置3个图层:
第一个图层名称为“0”,颜色为白色;第二个图层名称为“Dim”,颜色为绿色;第三个图层名称为“Sub”,颜色为蓝色,点击“确定”。
图层设置如图53所示。
图53建立3个使用图层
步骤二:
绘制CAD模型
在CAD的“0图层”中用“line”命令绘制出模型线,在“Dim图层”中用绿色线将模型线划分成一个个单元,模型绘制完毕。
点击工具栏中的“文件”→“另存为”将文件保存为“.dxf”格式文件,文件名为“模型1.dxf”。
所绘制出的模型如图54所示。
图54用CAD绘制出的模型
步骤三:
导入CAD模型
打开“桥梁博士”软件,建立项目,在输入单元信息对话框右边空白处点击鼠标右键,在弹出的快捷菜单中点击“从AutoCAD导入模型”,弹出“CAD导入模型”对话框。
点击“浏览”选择步骤二中储存好的“模型1.dxf”文件。
在图层名称中输入“0”(CAD文件中桥梁模型实体绘制在0层),其他参数默认。
点击确定完成模型导入。
数据输入如图55所示。
模型导入如图56所示。
图55用CAD导入模型数据输入
(a)导入模型的全部单元外形
(b)左桥墩上方单元(c)右桥墩上方单元(d)左桥墩单元(e)右