橋梁博士ppt教程課件.ppt

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1、（沈陽站）橋梁博士V3.0培訓(xùn)本講主要內(nèi)容桿系模塊界面的基本介紹軟件普鋼混凝土簡支梁分析的前后處理的介紹，軟件進(jìn)行預(yù)應(yīng)力砼梁設(shè)計(jì)分析的前后處理的介紹桿系模塊－－基于“平面桿件系統(tǒng)有限單元法”基本原理，對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力（變形、內(nèi)力、應(yīng)力）分析的。分析過程大致如下：首先把橋梁結(jié)構(gòu)離散為有限個(gè)桿件單元，整理識別單元和結(jié)構(gòu)的其他信息。根據(jù)整理的信息，分析單元桿端內(nèi)力與桿端位移之間的關(guān)系通過桿件單元兩端的節(jié)點(diǎn)連成原來的結(jié)構(gòu)，建立平衡方程【K】*【δ】＝【P】，求解未知量。對截面按相應(yīng)規(guī)范平臺進(jìn)行功效驗(yàn)算。軟件總體思路一、結(jié)構(gòu)離散概念及注意事項(xiàng)所謂結(jié)構(gòu)離散化，就是將原本是一個(gè)

2、整體的結(jié)構(gòu)物，人為的劃分成若干個(gè)單元（本軟件中為桿件單元）。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)離散時(shí)，必須遵守的原則是：離散的桿件單元要符合結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)以及計(jì)算精度要求；并注意到在各安裝階段結(jié)構(gòu)體系幾何不變性；還要避免設(shè)置和結(jié)構(gòu)受力不符的多余聯(lián)結(jié)。單元兩端節(jié)點(diǎn)設(shè)置在構(gòu)件轉(zhuǎn)折點(diǎn)、交匯點(diǎn)、截面特性變化點(diǎn)、支承點(diǎn)以及設(shè)計(jì)者要求輸出內(nèi)力點(diǎn)等。一般而言，單元的編號遵循從左到右，從上到下的原則。即先從橋面部分開始給單元編號，然后才是其它單元。二、單元劃分的原則在進(jìn)行單元劃分的時(shí)候，必須遵循以下幾點(diǎn)：在構(gòu)件轉(zhuǎn)折點(diǎn)、交匯點(diǎn)、截面特性變化點(diǎn)、支承點(diǎn)以及設(shè)計(jì)者要求輸出內(nèi)力點(diǎn)等位置劃分節(jié)點(diǎn)（單元兩端點(diǎn)）。節(jié)點(diǎn)之

3、間用單元連接。注意單元之間的連接狀態(tài)，必要時(shí)使用剛臂、主從約束進(jìn)行特殊處理。對于曲桿結(jié)構(gòu)，用折線代替曲線；對于變截面結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)截面變化情況適當(dāng)加密節(jié)點(diǎn)，以模擬截面的變化。結(jié)構(gòu)模型在各計(jì)算階段必須保持穩(wěn)定，不使其發(fā)生剛體位移，即保證各階段結(jié)構(gòu)為不可變體系。一般來說，單元長度以不大于5米，不小于0.5米為宜。有必要時(shí)，可以使用虛擬單元來模擬結(jié)構(gòu)實(shí)際傳力路徑。其他前處理信息的細(xì)節(jié)問題截面處理（橫隔梁處理的原理（預(yù)盲區(qū)）、有效分布寬度原理）邊界處理（保證結(jié)構(gòu)的幾何不變性，結(jié)構(gòu)彈性）三、分析過程－－單元分析與整體分析橋梁計(jì)算軟件，就是根據(jù)用戶給出的結(jié)構(gòu)幾何信息、邊界約束信息

4、、荷載信息，自動完成單元分析和整體分析。其主要過程如下：首先，程序依據(jù)表示單元的桿端內(nèi)力與桿端位移的力學(xué)關(guān)系方程式，為離散的各個(gè)單元建立自己的單元剛度矩陣（以矩陣的形式表達(dá)桿端內(nèi)力與桿端位移之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系）；然后，在擬定的橋梁各安裝階段計(jì)算圖示上，依據(jù)整體結(jié)構(gòu)靜力平衡方程，建立總剛度矩陣（以矩陣的形式表達(dá)結(jié)構(gòu)總體上節(jié)點(diǎn)與荷載之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系）；根據(jù)外荷載求解結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移等，并計(jì)算間接荷載產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力或者內(nèi)力重分布結(jié)果。按線彈性初等梁理論（鋼混截面考慮截面開裂，其他截面按全換算截面）為基礎(chǔ)計(jì)算單元截面的應(yīng)力。計(jì)算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、位移、支反力等效應(yīng)的活載影響線，進(jìn)行活載效

5、應(yīng)計(jì)算。按相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行效應(yīng)（內(nèi)力、應(yīng)力）組合。按相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行功效限值或抗力的計(jì)算，并給出邏輯判斷。四、橋梁設(shè)計(jì)的基本過程和問題對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析前的細(xì)節(jié)處理，根據(jù)結(jié)構(gòu)的形式確定采用什么方法分析，那些部位采用桿系理論分析精度就夠了，哪些要進(jìn)行進(jìn)一步的局部分析。當(dāng)然對于一般結(jié)構(gòu)，只需要采用桿系分析即可！多梁下緣開口式梁橋、肋拱等結(jié)構(gòu)在總體分析前等需要進(jìn)行分析橫向分布系數(shù)，然后再取單梁截面進(jìn)行總體分析。橋梁設(shè)計(jì)計(jì)算人員應(yīng)仔細(xì)分析橋梁的施工過程，根據(jù)施工步驟、體系轉(zhuǎn)換、荷載作用情況以及預(yù)應(yīng)力鋼束張拉順序等，將施工過程分解為若干計(jì)算階段。因?yàn)椋环矫?，同樣的結(jié)構(gòu)，不同的施工方法和

6、施工順序會直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的最終成橋應(yīng)力、線型狀態(tài)有迥然的差異（例如合攏順序的不同），對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很大的影響；另外，我們也可以施工方法和施工順序的不同來調(diào)整和改變幾何線形和內(nèi)力狀況。比如，對合攏順序的研究橋梁設(shè)計(jì)的基本過程和問題正確的處理結(jié)構(gòu)的內(nèi)部約束和外部的邊界條件。正確處理結(jié)構(gòu)各施工階段的時(shí)間和不同單元的加載齡期、不同材料的截面形成時(shí)間，對于一些結(jié)構(gòu)，可以起到調(diào)整結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、線型狀態(tài)的作用。04規(guī)范處理不同結(jié)構(gòu)的后處理說明1、鋼筋混凝土構(gòu)件抗裂1、正常使用階段裂縫查看2、對正常使用階段應(yīng)力的解釋。應(yīng)力計(jì)算的原理（疊加原理已不使用）。2、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件1、正常使用階

7、段的抗裂控制1）、組合一（長期組合，本組合只考慮了直接作用）使用于A類構(gòu)件，只需查看最大拉應(yīng)力2）、組合二（短期組合）使用于A類構(gòu)件，只需查看最大拉應(yīng)力和最大主拉應(yīng)力。2、對于組合三的說明，組合是標(biāo)準(zhǔn)值組合，進(jìn)入這個(gè)組合的荷載完全與短期組合相同，組合三的最大壓，但是以應(yīng)力的形式出現(xiàn)，所以編制程序時(shí)也把它列到了正常使用階段中，但概念不屬于正常使用階段3、承載能力極限狀態(tài)的控制a、抗力數(shù)據(jù)（如果是受彎構(gòu)件，與Mj比較，如果是偏壓構(gòu)件，與Nj比較)計(jì)算原理完全與規(guī)范相同，為應(yīng)變協(xié)調(diào)理論，算法比程序復(fù)雜－－根據(jù)不同層高位置的鋼筋根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系計(jì)算出應(yīng)力，進(jìn)行迭代計(jì)