截面幾何性質(zhì)計(jì)算

..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、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

Command:masMASSPROP

Selectobjects:1found

Selectobjects:

----------------

REGIONS

----------------

Area〔面積:

1.2739

Perimeter〔周長:

13.7034

Boundingbox〔邊緣:

X:-1.7000

--

1.7000Y:0.0000

--

1.6000

Centroid〔質(zhì)心:

X:0.0000

Y:1.0458

Momentsofinertia:

X:1.7883

Y:0.7922

Productofinertia:

XY:0.0000

Radiiofgyration:

X:1.1848

Y:0.7886

PrincipalmomentsandX-Ydirectionsaboutcentroid:

I:0.3950along[1.00000.0000]這就是慣距

J:0.7922along[0.00001.0000]2008-6-623:10結(jié)果.jpg<132.71KB>2008-6-623:00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:\ProgramFiles\TongHao\DoctorBridge30\EXAMPLES\Tool\DbDebug2.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,ＣＡＤ導(dǎo)入將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:\ProgramFiles\TongHao\DoctorBridge30\EXAMPLES\Tool\DbDebug2.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:

1.6m

------------------------------------------------------------

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+04MPa

換算面積:

1.27m**2

換算慣矩:

0.396m**4

中性軸高度:

1.04m

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

0.0

2

1.2

0.314

3

0.8

0.307

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2008-6-1422:48編輯]附件輸入數(shù)據(jù).jpg<153.31KB>2008-6-623:31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/AUTOCADDXF,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、這一步最關(guān)鍵,在apply正上方,有一個(gè)Caculate

PropertiesNow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：

====================================================

=

MIDASSPCTEXTOUTPUTFILE

=

=

<SatJun0700:05:292008>

=

=

--

=

====================================================

====================================================

UNIT:KN.M

====================================================

====================================================

*Section-P1<PLANE>

====================================================

*

A

:

1.273881453070

*

Asx

:

0.706829629623

*

Asy

:

0.470480363253

*

Ixx

:

0.394983378948〔抗彎慣距

*

Iyy

:

0.792165028718

*

Ixy

:

-0.000000000000

*

J

:

0.446936754149〔抗扭慣距

----------------------------------------------------

*

<+>Cx:

1.700000000000

*

<->Cx:

1.700000000000

*

<+>Cy:

0.554169989802

*

<->Cy:

1.045830010198

----------------------------------------------------

*<+>1/Sx:

4.303978573800

*<->1/Sx:

4.303978573800

*<+>1/Sy:

0.699563815255

*<->1/Sy:

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×b^2×h1^2/<2×h/t+b/t1+b/t2>其中：t,t1,t2為各板厚度h,b為板沿中心線長度h為上下板中心線距離It1=4×<<1.605+0.865>/2>^2×1.48^2/<2×1.5255/0.1746+0.865/0.18+1.605/0.22>=0.4518m4

計(jì)算出抗扭慣矩為0.4518,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/<∑aixai>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)βmi=P/n±P×e×ai×β/<∑aixai>β---抗扭修正系數(shù)β=1/<1+L^2×G×∑It/<12×E×∑ai^2Ii>其中：∑It---全截面抗扭慣距Ii

---主梁抗彎慣距

Ii=KIi`K為抗彎剛度修正系數(shù),見后L---計(jì)算跨徑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β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,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。

①矩形部分<不計(jì)中肋>:計(jì)算公式:It1=4×b^2×h1^2/<2×h/t+b/t1+b/t2>其中：t,t1,t2為各板厚度h,b為板沿中心線長度h為上下板中心線距離It1=4×<<8.096+7.281>/2>^2×1.34^2/<2×1.401/0.603+8.097/0.22+7.281/0.2>=5.454m4②懸臂部分計(jì)算公式:It2=∑Cibiti3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>=0.309It2=2×0.309×2.2×0.26^3=0.0239m4③截面總的抗扭慣距It=It1+It2=5.454+0.0239=5.4779m4

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):組合截面幾何特征

任務(wù)類型:截面幾何特征計(jì)算

------------------------------------------------------------

截面高度:

1.55m

------------------------------------------------------------

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+04MPa

換算面積:

7.37m2

換算慣矩:

2.24m4

中性軸高度:

0.913m

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

0.0

2

1.16

1.77

3

0.775

1.83

4

0.388

1.58

5

0.0

0.0

------------------------------------------------------------

計(jì)算成功完成

結(jié)果：I全=2.24m4

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τ梁和I梁,保持將兩截面中性軸與全截面中性軸位置一致。

τ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

248.5×22×52.8+45×15×36.8+41.8^2/2×40=<2x+40>×20×81.2+20×15×66.2+71.2^2/2×40

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τ梁和I梁抗彎慣距輸出結(jié)果如下：

I梁:

<<橋梁博士>>---截面設(shè)計(jì)系統(tǒng)輸出

文檔文件:C:\ProgramFiles\DBStudio\DrBridge\Tool\DbDebug2.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:

1.55m

------------------------------------------------------------

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+04MPa

換算面積:

1.43m**2

換算慣矩:

0.446m**4

中性軸高度:

0.897m

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

0.0

2

1.16

0.353

3

0.775

0.364

4

0.388

0.315

5

0.0

0.0

------------------------------------------------------------

計(jì)算成功完成

τ梁:

<<橋梁博士>>---截面設(shè)計(jì)系統(tǒng)輸出

文檔文件:C:\ProgramFiles\DBStudio\DrBridge\Tool\DbDebug2.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:

1.55m

------------------------------------------------------------

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+04MPa

換算面積:

2.31m**2

換算慣矩:

0.713m**4

中性軸高度:

0.908m

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

0.0

2

1.16

0.557

3

0.775

0.578

4

0.388

0.507

5

0.0

0.0

------------------------------------------------------------

計(jì)算成功完成

算得

I型梁=0.446m4

T梁=0.713m4

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

等截面連續(xù)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

邊跨L1

中跨L2

0.8

1.497

1.789

1.0

1.392

1.392

1.429

1.818

1.432

1.86

1.1

1.366

1.417

1.404

1.876

1.404

1.89

1.2

1.343

1.442

1.382

1.831

1.381

1.919

1.4

1.306