截面幾何性質(zhì)計(jì)算

1、截面幾何性質(zhì)計(jì)算計(jì)算過上部的人都知道，在計(jì)算橫向力分布系數(shù)和沖擊系數(shù)的時(shí)候都需要計(jì)算截面的抗彎慣距和抗扭慣距，下面就介紹幾種方法來計(jì)算抗彎慣距和抗扭慣距（本教程拿30米簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)箱梁截面做樣例）：一、在AUTOCAD中有一個(gè)命令massprop可以計(jì)算截面的面積、周長(zhǎng)、質(zhì)心、慣性矩   操作簡(jiǎn)介：1、首先在CAD中畫出如下圖的圖形；2、用region命令將圖形轉(zhuǎn)化成內(nèi)外兩個(gè)區(qū)域；3、用subtract命令求內(nèi)外區(qū)域的差集；4、用move命令將圖形移動(dòng)至（0，0，0），用scale命令將圖形單位調(diào)整為米；5、用massprop命令計(jì)算截面性質(zhì)（可惜這個(gè)命令不能計(jì)算抗扭慣距）C

2、ommand: mas MASSPROPSelect objects: 1 foundSelect objects:-   REGIONS   -Area（面積）:                    1.2739Perimeter（周長(zhǎng)）:               13.7034Bounding box（邊緣）

3、:         X: -1.7000  -  1.7000                      Y: 0.0000  -  1.6000Centroid（質(zhì)心）:     X: 0.0000         &

4、#160;            Y: 1.0458Moments of inertia:   X: 1.7883              Y: 0.7922Product of inertia:  XY: 0.0000Radii of gyration:    X: 1.1848           &#

5、160;  Y: 0.7886Principal moments and X-Y directions about centroid:                      I: 0.3950 along 1.0000 0.0000這就是慣距                      J: 0.7922

6、along 0.0000 1.00002008-6-6 23:10 結(jié)果.jpg (132.71 KB) 2008-6-6 23:00 第二種方法：采用橋博計(jì)算截面慣距操作簡(jiǎn)介：本人使用的是橋博3.03，大家可以新建一個(gè)項(xiàng)目組，在新建項(xiàng)目上右鍵選擇截面設(shè)計(jì)，選擇C:Program FilesTongHaoDoctorBridge30EXAMPLESToolDbDebug2.sds,當(dāng)前任務(wù)類型選擇截面幾何特征，在截面描述中清除當(dāng)前截面（包括附加截面還有主截面里面的鋼筋），選擇“斜腹板單箱單室”（大家在可根據(jù)自己計(jì)算的截面選擇相應(yīng)的截面，如果橋博內(nèi)置的截面沒有的話，可以選用從CAD中導(dǎo)入，導(dǎo)入將

7、在后面的教程中介紹）輸入截面相應(yīng)的數(shù)據(jù)（附圖）輸出結(jié)果附后<<橋梁博士>>-截面設(shè)計(jì)系統(tǒng)輸出文檔文件: C:Program FilesTongHaoDoctorBridge30EXAMPLESToolDbDebug2.sds文檔描述: 橋梁博士截面設(shè)計(jì)調(diào)試任務(wù)標(biāo)識(shí): 任務(wù)類型: 截面幾何特征計(jì)算-截面高度:      1.6 m-計(jì)算結(jié)果:基準(zhǔn)材料:      中交85混凝土:50號(hào)混凝土基準(zhǔn)彈性模量:  3.5e+04 MPa換算面積:   

8、0;  1.27 m*2換算慣矩:      0.396 m*4中性軸高度:    1.04 m沿截面高度方向 5 點(diǎn)換算靜矩(自上而下):主截面:     點(diǎn)號(hào):       高度(m):    靜矩(m*3):       1            1.6      

9、;      0.0       2            1.2          0.314       3            0.8          0.307   &

10、#160;   4            0.4          0.243       5            0.0            0.0-計(jì)算成功完成未完待續(xù) 本帖最后由 gexiin 于 2008-6-14 22:48 編輯 附件

11、輸入數(shù)據(jù).jpg (153.31 KB) 2008-6-6 23:31 第三種方法：采用midas/SPC計(jì)算截面性質(zhì)，也是編者向大家推薦采用的方法！他不僅可以計(jì)算抗彎慣距而且可以計(jì)算抗扭慣距！操作簡(jiǎn)介：1、首先需要大家把畫好的截面存成dxf文件格式（需要把截面的內(nèi)外區(qū)域放到一個(gè)圖層里，截面單位與剛進(jìn)SPC里選用的單位統(tǒng)一，本教程選用的單位為米，坐標(biāo)系為大地坐標(biāo)系）2、在File菜單中選擇import/AUTOCAD DXF,然后選擇文件，這時(shí)候大家就可以看到你畫的截面就被導(dǎo)入SPC中了；3、選擇model菜單中Section/Generate,用鼠標(biāo)框選截面（被選擇后線型變成紅色）；4、這一

12、步最關(guān)鍵，在apply正上方，有一個(gè)Caculate  Properties Now復(fù)選框，勾選他，然后選擇Aplly；5、選擇Property菜單中的Display可以查閱Asx和Asy（抗剪面積）、Ixx和Iyy（這兩項(xiàng)是抗彎慣距）、Ixy、J（抗扭慣距）。也可以用List列表查詢，或者輸出成文本文件，下面列出的就是文本文件：=            MIDAS SPC TEXT OUTPUT FILE          

13、  =            (Sat Jun 07 00:05:29 2008)            =            - -            =UNIT: KN . M=* Section-P1 (PLANE)    

14、                          =*     A   :                           1.273881453070*    A

15、sx  :                           0.706829629623*    Asy  :                           0.4704

16、80363253*    Ixx  :                        0.394983378948（抗彎慣距）*    Iyy  :                        &#

17、160;  0.792165028718*    Ixy  :                          -0.000000000000*     J   :                

18、      0.446936754149（抗扭慣距）-*   (+)Cx :                           1.700000000000*   (-)Cx :                

19、60;         1.700000000000*   (+)Cy :                           0.554169989802*   (-)Cy :                

20、           1.045830010198-* (+)1/Sx :                           4.303978573800* (-)1/Sx :                    &

21、#160;      4.303978573800* (+)1/Sy :                           0.699563815255* (-)1/Sy :                       

22、0;   1.320217343969=第四種方法是簡(jiǎn)化計(jì)算截面來計(jì)算抗扭慣矩：對(duì)于象簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)這種小箱梁，計(jì)算截面抗扭慣距時(shí)，閉合截面以外的板可以忽略不計(jì)，大約為總扭矩的1%左右，結(jié)果主梁簡(jiǎn)化成為一個(gè)對(duì)稱的梯形，簡(jiǎn)化圖形見附件簡(jiǎn)化截面       計(jì)算公式:It1=4×b2×h12/(2×h/t+b/t1+b/t2)                      

23、60; 其中：t,t1,t2為各板厚度                h,b為板沿中心線長(zhǎng)度                h為上下板中心線距離It1= 4×(1.605+0.865)/2)2×1.482/(2×1.5255/0.1746+0.865/0.18+1.605/0.22)    =0.4518 m4計(jì)算出抗扭慣矩為0.4518

24、，而用midas計(jì)算抗扭慣矩0.4469，兩者之間相差不多！完全可以用簡(jiǎn)化模型計(jì)算也許大家還知道有其他更好更快捷的辦法來計(jì)算截面的性質(zhì)，歡迎大家把自己知道的辦法發(fā)出來，供大家學(xué)習(xí)！計(jì)算截面性質(zhì)是基礎(chǔ)，在后續(xù)的橫向力分布系數(shù)、沖擊系數(shù)、主梁強(qiáng)度計(jì)算都會(huì)用到它，對(duì)于論壇中很多新注冊(cè)的朋友或者是剛剛接觸計(jì)算的朋友，希望能夠掌握以上的方法！倉(cāng)促之間難免有疏漏或錯(cuò)誤之處，歡迎大家批評(píng)指正！橋梁上部計(jì)算教程橫向力分布系數(shù)計(jì)算大家在看此教程之前，請(qǐng)先學(xué)習(xí)看大家對(duì)橫向力分布系數(shù)計(jì)算疑惑頗多，特在這里做一期橫向力分布系數(shù)計(jì)算教程（本教程講的比較粗淺，適用于新手）。總的來說，橫向力分布系數(shù)計(jì)算歸結(jié)為兩大類（對(duì)于新

25、手能夠遇到的）：1、預(yù)制梁（板梁、T梁、箱梁）這一類也可分為簡(jiǎn)支梁和簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)2、現(xiàn)澆梁（主要是箱梁）首先我們來講一下現(xiàn)澆箱梁（上次lee_2007兄弟問了，所以先講這個(gè)吧）在計(jì)算之前，請(qǐng)大家先看一下截面這是一個(gè)單箱三室跨徑27+34+27米的連續(xù)梁，梁高1.55米，橋?qū)?2.95米！支點(diǎn)采用計(jì)算方法為為偏壓法（剛性橫梁法）mi=P/n±P×e×ai/(ai x ai)跨中采用計(jì)算方法為修正偏壓法（大家注意兩者的公式，只不過多了一個(gè)）mi=P/n±P×e×ai×/(ai x ai)   -抗扭修正系數(shù)&#

26、160;      =1/(1+L2×G×It/(12×E×ai2 Ii)                                                    

27、                  其中：It-全截面抗扭慣距                                               &#

28、160;                        Ii  -主梁抗彎慣距    Ii=K Ii K為抗彎剛度修正系數(shù)，見后                              

29、                                           L-計(jì)算跨徑                        &#

30、160;                                               G-剪切模量 G=0.4E 舊規(guī)范為0.43EP-外荷載之合力e-P對(duì)橋軸線的偏心距ai-主梁I至橋軸線的距離在計(jì)算值的時(shí)候，用到了上次課程我們講到的計(jì)算截面幾何性質(zhì)中的抗彎慣矩和抗扭慣矩

31、，可以采用midas計(jì)算抗彎和抗扭，也可以采用橋博計(jì)算抗彎，或者采用簡(jiǎn)化截面計(jì)算界面的抗扭，下面就介紹一下這種大箱梁是如何簡(jiǎn)化截面的：簡(jiǎn)化后箱梁高度按邊肋中線處截面高度(1.55m)計(jì)算，懸臂比擬為等厚度板。矩形部分(不計(jì)中肋):     計(jì)算公式:It1=4×b2×h12/(2×h/t+b/t1+b/t2)       其中：t,t1,t2為各板厚度                h,

32、b為板沿中心線長(zhǎng)度                h為上下板中心線距離  It1= 4×(8.096+7.281)/2)2×1.342/(2×1.401/0.603+8.097/0.22+7.281/0.2)    =5.454 m4懸臂部分    計(jì)算公式: It2=Cibiti3              

33、0;     其中：ti,bi為單個(gè)矩形截面寬度、厚度                 Ci為矩形截面抗扭剛度系數(shù),按下式計(jì)算:  Ci=1/3×(1-0.63×ti/bi + 0.052×(ti/bi)5)    =1/3×(1-0.63×0.26/2.2+0.052×(0.26/2.2)5)    =0.309&#

34、160;  It2=2×0.309×2.2×0.263=0.0239 m4 截面總的抗扭慣距   It= It1+ It2=5.454+0.0239=5.4779 m4大家可以用midas計(jì)算對(duì)比一下看看簡(jiǎn)化計(jì)算和實(shí)際能差多少？先計(jì)算一下全截面的抗彎和中性軸，下面拆分主梁需要用的到采用<<橋梁博士>>V2.9版中的截面設(shè)計(jì)模塊計(jì)算全截面抗彎慣距，輸出結(jié)果如下：<<橋梁博士>>-截面設(shè)計(jì)系統(tǒng)輸出文檔文件: D: 27+34+27.sds文檔描述: 橋梁博士截面設(shè)計(jì)調(diào)試任務(wù)標(biāo)識(shí): 組合截面幾

35、何特征任務(wù)類型: 截面幾何特征計(jì)算-截面高度:      1.55 m-計(jì)算結(jié)果:基準(zhǔn)材料:      JTJ023-85: 50號(hào)混凝土基準(zhǔn)彈性模量:  3.5e+04 MPa換算面積:      7.37 m2換算慣矩:      2.24 m4中性軸高度:    0.913 m沿截面高度方向 5 點(diǎn)換算靜矩(自上而下):主截面:     點(diǎn)號(hào):

36、0;      高度(m):    靜矩(m××3):       1           1.55            0.0       2           1.16   

37、0;       1.77       3          0.775           1.83       4          0.388           1.58 

38、      5            0.0            0.0-計(jì)算成功完成  結(jié)果：I全= 2.24 m4    中性軸高度H=0.913m下面來講一下主梁拆分的原則：將截面劃分為梁和I梁,保持將兩截面中性軸與全截面中性軸位置一致。梁和I梁頂板尺寸在兩肋間平均劃分。由于中性軸位置不變，可計(jì)算底板尺寸，具體尺寸見附件I梁和T梁對(duì)于I梁248.5×

39、22×52.8+45×15×36.8+41.82/2×40=(2x+40)×20×81.2+20×15×66.2+71.22/2×40  解的                 x=49.9cm對(duì)于T梁x=785/2-2×49.9-40=252.7cm采用<<橋梁博士>>V2.9版中的截面設(shè)計(jì)模塊計(jì)算梁和I梁抗彎慣距 輸出結(jié)果如下：I梁

40、:<<橋梁博士>>-截面設(shè)計(jì)系統(tǒng)輸出文檔文件: C:Program FilesDBStudioDrBridgeToolDbDebug2.sds文檔描述: 橋梁博士截面設(shè)計(jì)調(diào)試任務(wù)標(biāo)識(shí): 組合構(gòu)件應(yīng)力驗(yàn)算任務(wù)類型: 截面幾何特征計(jì)算-截面高度:      1.55 m-計(jì)算結(jié)果:基準(zhǔn)材料:      JTJ023-85: 50號(hào)混凝土基準(zhǔn)彈性模量:  3.5e+04 MPa換算面積:      1.43 m*2換算慣矩: 

41、    0.446 m*4中性軸高度:    0.897 m沿截面高度方向 5 點(diǎn)換算靜矩(自上而下):主截面:     點(diǎn)號(hào):       高度(m):    靜矩(m*3):       1           1.55            0

42、.0       2           1.16          0.353       3          0.775          0.364       4     

43、0;    0.388          0.315       5            0.0            0.0-計(jì)算成功完成梁:<<橋梁博士>>-截面設(shè)計(jì)系統(tǒng)輸出文檔文件: C:Program FilesDBStudioDrBridgeToolDbDebug2.sds文檔描述:

44、 橋梁博士截面設(shè)計(jì)調(diào)試任務(wù)標(biāo)識(shí): 組合構(gòu)件應(yīng)力驗(yàn)算任務(wù)類型: 截面幾何特征計(jì)算-截面高度:      1.55 m-計(jì)算結(jié)果:基準(zhǔn)材料:      JTJ023-85: 50號(hào)混凝土基準(zhǔn)彈性模量:  3.5e+04 MPa換算面積:      2.31 m*2換算慣矩:      0.713 m*4中性軸高度:    0.908 m沿截面高度方向 5 點(diǎn)換算靜矩(自上而下):主截面: 

45、   點(diǎn)號(hào):       高度(m):    靜矩(m*3):       1           1.55            0.0       2           1.16

46、60;         0.557       3          0.775          0.578       4          0.388          0.507     &#

47、160; 5            0.0            0.0-計(jì)算成功完成算得  I型梁 = 0.446 m4     T梁 = 0.713 m4在計(jì)算拆分后的I梁或者T梁的抗彎慣矩時(shí)，由于結(jié)構(gòu)是多跨連續(xù)梁，所以應(yīng)該考慮抗彎剛度修正系數(shù)根據(jù)中跨：邊跨=34 ：27= 1.259 : 1   查梁橋下冊(cè)P204頁(yè)   等截面連續(xù)

48、梁等效簡(jiǎn)支梁剛度修正系數(shù)表：跨度比          二跨連續(xù)梁         三跨連續(xù)梁         四跨連續(xù)梁L21        邊跨L1        中跨L2        邊跨L1        中跨L2     

49、;   邊跨L1        中跨L20.8                                                               

50、60;           1.497         1.7891.0        1.392        1.392        1.429        1.818        1.432        1

51、.861.1        1.366        1.417        1.404        1.876        1.404        1.891.2        1.343        1.442        1.382        1.831        1.381        1.9191.4        1.306        1.448        1.344  &