橋梁博士 橋梁工程電算

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上機基礎(chǔ)練習題一：三跨連續(xù)梁橋建模1上機基礎(chǔ)練習題二：鋼管拱橋的建模6上機綜合練習題一：等截面簡支T梁的建模16上機綜合練習題二：變截面連續(xù)箱梁的掛籃施工25上機綜合練習題三：40m預應力簡支T梁的安全性驗算31附件：橋梁博士的安裝32

上機基礎(chǔ)練習題一：三跨連續(xù)梁橋建模

一、目的要求：

1、了解橋梁博士操作的基本步驟；2、把握“直線快速編譯器〞的使用方法；3、把握“向前拋物線〞“向后拋物線〞的意義；4、把握圖形窗口的基本操作方法；5、把握截面輸入的基本方法。

二、教學課時：2課時三、教學內(nèi)容與步驟：

我們現(xiàn)在擬定建立如下圖所示的模型：

模型參數(shù)：3跨連續(xù)梁，邊跨30m，中跨40m，都呈拋物線變化，模型共分100個單元，每單元為1m，截面形狀如上圖（具體尺寸見后面），為鉛直腹板單箱雙室，邊跨梁高2500mm，跨中梁高1400mm。

下面介紹具體建立過程：

步驟一：選擇菜單欄的項目>創(chuàng)立工程項目，建立新工程。步驟二：在數(shù)據(jù)菜單中選擇“輸入單元特征信息〞，見下圖

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步驟三：建立新工程，在輸入單元特性信息對話筐中，點擊快速編譯器的直線編譯器，如下圖所示：

步驟四：如上圖在編輯內(nèi)容的復選框內(nèi)把4個復選按鈕都勾上，編輯單元號：1-100，左節(jié)點號：1-100，右節(jié)點號：2-101，分段長度：100*1，起點x=0y=0，終點x=1，y=0，如下圖：

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步驟五：添加控制截面。

1、在控制點距起點距離這一欄，依次添加0、15、30、50、70、85、90，如下圖所示：

2、選定控制截面0米處，點擊截面特征，輸入截面類型和尺寸，如下圖：（注意：在輸完截面類型和尺寸后回到主菜單后一定要點擊一下“修改〞這個按鈕）

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3、依次選定控制截面15、30、50、70、85、100米處，點擊截面特征，輸入截面類型和尺寸，方法如上一步。

步驟六：修改截面的擬合類型。

0米處：直線內(nèi)插15米處：向后拋物線30米處：向前拋物線50米處：向后拋物線70米處：向前拋物線85米處：向后拋物線

100米處：向前拋物線（注意，每次修改了擬合類型后都要按“修改〞這個按鈕）修改完以后如下圖所示：再按確定就可以輸出單元了

向前拋物線：以該點及該點前面兩個點（共三個點）擬合二次拋物線；

向后拋物線：以該點及該點前面一個點和后面一個點（共三個點）擬合二次拋物線。

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步驟七：輸出后，我們現(xiàn)在來看看三維效果圖：

熟悉圖形窗口的操作方法：

1、窗口放大：按住鼠標左鍵拖動鼠標可以拉開一個矩形框，系統(tǒng)根據(jù)該框的大小按比例放大至窗口有效區(qū)域大?。?/p>

2、窗口恢復：使用ALT+鼠標左鍵雙擊可恢復至最近一次放大窗之前的狀態(tài)；3、全圖顯示:Ctrl+鼠標左鍵雙擊

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上機基礎(chǔ)練習題二：鋼管拱橋的建模

一、目的要求：

1、了解下承式鋼管拱橋建模的基本步驟；2、把握“拱肋快速編譯器〞的使用方法；3、把握附加截面的使用方法；4、把握單元性質(zhì)的快速修改方法；5、把握“平行快速編譯器〞的使用方法。

二、教學課時：2課時三、教學內(nèi)容與步驟：

我們現(xiàn)在擬定建立如下圖所示的模型：

說明：1、橋面全長50m，分為50個單元，每個單元x方向分段長度為1m；

2、系桿截面為2000×1000mm的矩形截面，材料為40號混凝土；

3、拱肋單元分50個單元，每個單元x向分段長度為1m，拱肋截面為鋼管內(nèi)填C40混凝土，鋼管半徑R=1000mm，厚度T=120mm，為A3號鋼；4、吊桿每隔5m設(shè)1根，拉索材料為270低級松弛鋼絞線。具體的建立過程如下：

步驟一：選擇菜單欄的項目>創(chuàng)立工程項目，建立新工程，如下圖所示：

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步驟二：在數(shù)據(jù)菜單中選擇“輸入單元特征信息〞，見下圖

步驟三：先建立系桿單元，點擊快速編譯器的“直線〞按鈕，在編譯框內(nèi)，在編輯內(nèi)容的四個

復選框都鉤上，編輯單元號：1-50，左節(jié)點號：1-50，右節(jié)點號：2-51；分段長度：50*1，如下圖所示：

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步驟四：輸入截面特征，點擊截面特征按鈕，選擇圖形輸入，找到矩形截面，然后輸入B=2000，

H=1000，確定，如下圖：

步驟五：控制斷面定義。在控制點距起點距離輸入框內(nèi)填0，按添加按鈕，然后在控制點距

起點距離輸入框內(nèi)填50，再按添加按鈕，見下圖：

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步驟六：做完以上步驟后，按確定按鈕，這樣，我們第一步的系桿就建好了，如下圖：

下面我們建立拱肋單元：

步驟一：點擊快速編譯器的“拱肋〞按鈕，進入拱肋單元編譯框，在編輯單元號一欄需要輸

入：51-100,左節(jié)點號：152-100，右節(jié)點號：52-10051，x向分段長度：50*1；控制點x1=0，y1=0，控制點x2=25，y2=12，控制點x3=50，y3=0，同樣，編輯內(nèi)容的4個復選框都勾上。如下圖所示：

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步驟二：點擊控制截面輸入截面形狀，截面材料選擇A3鋼，輸入鋼管截面，點擊圖形輸入，

找到那個形狀，輸入數(shù)據(jù)R=1000，T=120，確定，如下圖：

然后輸入內(nèi)部的混凝土，在截面特征的對話框中，點擊“附加截面〞，截面材料選擇40號混

凝土，然后選擇圖形輸入，選擇圓形截面，輸入R=880，確定，如下圖：

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步驟三：按確定后出現(xiàn)如下圖形：

現(xiàn)在我們來改變拱肋單元的性質(zhì)，在上圖的右上角有個“goto〞按鈕，在左上角顯示著當前單

元編號，我們在goto欄里輸入51（51單元到100單元都是拱肋單元），然后按“goto〞按鈕，現(xiàn)在應當在左上角顯示的當前單元號為51，然后在頂緣坐標里截面高度中點出坐標的復選框打上勾，在單元性質(zhì)里選擇組合構(gòu)件，并把是否橋面單元復選框的勾去掉，這樣，我們完成了第一個拱肋單元性質(zhì)的修改，如下圖：

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下面我們來修改其他拱肋單元的性質(zhì)；在快速編譯器中點擊“單元〞按鈕，把復選框“修改坐

標性質(zhì)〞、“修改單元類型〞、“修改橋面單元定義〞這3個打上勾，在編輯單元里填入：52-100，在其他信息模板單元號里填51，然后確定，見下圖：

這樣，我們就完成了拱肋的建立。下面來陳述吊桿的建立過程：

步驟一，點擊快速編譯器的“平行〞按鈕，進入吊桿單元編譯，在平行編譯框內(nèi)，編輯節(jié)點號

復選框勾上，編輯單元號：101-109；左節(jié)點號：6-50/5；右節(jié)點號：56-100/5，然后確定。

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如下圖：

步驟二：在快速編譯器中點擊“單元〞按鈕，選擇“截取坐標〞復選框，編輯單元號填入：

101-109，按確定，如下圖：

然后用上面講的方法轉(zhuǎn)到101單元，修改它的單元性質(zhì)，單元性質(zhì)改為拉索，如下圖：

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然后再修改其他吊桿單元的性質(zhì)，修改方法同上面拱肋單元的修改。點擊快速編譯器的“單元〞

按鈕，在“修改單元性質(zhì)〞的復選框打上鉤，編輯單元號填：102-109，其他信息模板單元號填：101，確定，如下圖：

這樣吊桿就完成了，讓我們來看一下三維效果圖：

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上機綜合練習題一：等截面簡支T梁的建模

一、目的要求：

1、把握橫向分布系數(shù)的計算方法；2、把握總體信息輸入；3、把握單元信息輸入；4、把握施工階段信息輸入；5、把握使用階段信息輸入；6、把握內(nèi)力、位移的查詢方法。

二、教學課時：4課時三、教學內(nèi)容與步驟：

一座鋼筋混凝土簡支梁橋，C40混凝土，梁長19.96m，計算跨徑19.5m，橋梁縱橫斷面如圖3.1-圖3.2所示。二期恒載6.3kN/m，汽車沖擊系數(shù)μ=0.296。汽車荷載為馬路-II級，人群荷載3.0kN/m2

16100154854851996485485圖3.1橋梁縱斷面圖

147570075130181601601601608160

圖3.2橋梁橫斷面圖

步驟一：建立項目：略步驟二：輸入總體信息

1、計算類別：只計算內(nèi)力位移；計算內(nèi)容：只計算活載；動態(tài)加載步長：0.1；規(guī)范：中交04規(guī)范，其它保持默認，如圖3.3；

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圖3.3：總體信息輸入

步驟三：輸入單元信息

1、計算跨徑19.5m，分為40個單元，0.25m+38×0.5m+0.25m，菜單：數(shù)據(jù)>輸入單元特征信息，點擊直線快速編輯器，如圖3.4輸入；

圖3.4：直線快速編輯器

截面特征的輸入采用Autocad導入，如圖3.5所示，輸入方法詳見《用戶使用手冊》；

圖3.5：直線快速編輯器

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2、把1-40#單元性質(zhì)改為鋼筋砼構(gòu)件，橋面單元，如圖3.6所示；

圖3.6：單元信息輸入

步驟四：輸入施工階段信息

1、菜單：數(shù)據(jù)>輸入施工階段信息，安裝桿件1-40，輸入邊界條件如圖3.7；

圖3.7：邊界條件輸入

2、在圖形區(qū)域點擊右鍵，選擇“階段單元外形〞，再點擊“更新顯示〞如圖3.8所示；

圖3.8：施工階段一

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3、點擊“下一階段〞，再點擊“永久荷載〞，輸入二期恒載如圖3.9所示；

圖3.9：輸入二期恒載

4、點擊菜單：查看>顯示內(nèi)容設(shè)定>顯示永久荷載，如圖3.10所示；

圖3.10：施工階段二

步驟五：輸入使用階段信息

1、菜單：數(shù)據(jù)>輸入使用階段信息，點擊活荷載描述，如圖3.11輸入；

圖3.11：活荷載描述

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橫向分布系數(shù)的計算詳見步驟六

2、點擊“自定義組合〞，如圖3.12輸入

圖3.12：自定義組合輸入

3、升溫溫差，降溫溫差均為20℃。步驟六：橫向分布系數(shù)的計算

1、菜單：設(shè)計>橫向分布，選擇杠桿法計算；

2、點擊“結(jié)構(gòu)描述〞如圖3.13所示，點擊“活載信息>橋面布置〞如圖3.14所示

圖3.13：杠桿法輸入

圖3.14：橋面布置輸入

3、點擊“顯示結(jié)果〞如圖3.15所示；

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圖3.15杠桿法計算橫向分布系數(shù)

4、選擇“剛性橫梁法〞，點擊“結(jié)構(gòu)特征描述〞如圖3.16輸入（注意：這里6片梁慣性矩一致，所以輸入“5*1〞，若不一致應分別輸入）；

圖3.16剛性橫梁法結(jié)構(gòu)特征描述5、點擊“顯示結(jié)果〞如圖3.17所示；

圖3.17剛性橫梁法計算橫向分布系數(shù)

這里只計算跨中內(nèi)力，因此選擇剛性橫梁法計算的橫向分布系數(shù)輸入。步驟七：模型計算

1、點擊菜單>項目>輸入數(shù)據(jù)診斷，如圖3.18所示（如有藍色紅色文字即模型有錯誤）

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圖3.18數(shù)據(jù)診斷

2、數(shù)據(jù)診斷沒有錯誤則點擊菜單>項目>執(zhí)行項目計算（或重新執(zhí)行項目）步驟八：內(nèi)力位移查詢和圖形輸出

1、內(nèi)力查詢。點擊菜單>數(shù)據(jù)>輸出文本數(shù)據(jù)結(jié)果，如圖3.19所示，選擇“使用單項荷載〞的“結(jié)構(gòu)重力〞“汽車MaxM〞“人群MaxM〞；組合類型輸入“7〞（自定義組合），文件名選擇輸出文件的位置，點擊確定，內(nèi)力結(jié)果如圖3.20；

圖3.19內(nèi)力查詢

圖3.20內(nèi)力查詢結(jié)果

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2、位移查詢。點擊菜單>數(shù)據(jù)>輸出文本數(shù)據(jù)結(jié)果，如圖3.21所示，選擇“使用單項荷載〞的“結(jié)構(gòu)重力〞“汽車MaxM〞“人群MaxM〞；組合類型輸入“7〞（自定義組合），文件名選擇輸出文件的位置，點擊確定，位移結(jié)果如圖3.22；

圖3.21位移查詢

圖3.22位移查詢結(jié)果

3、圖形輸出：點擊菜單>制圖>圖形編輯器，開啟制圖程序，再點擊菜單>繪圖>直線橋，開啟窗口如圖3.23，“項目文件名〞選擇你的橋博項目文件所在位置，圖3.23輸出圖形為結(jié)構(gòu)重力作用下的彎矩圖，如圖3.24所示。

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圖3.23圖形編輯器的輸出

圖3.24結(jié)構(gòu)重力作用下的彎矩圖

練習題：一座鋼筋混凝土簡支梁橋，C50混凝土，計算跨徑21.5m，橋梁縱橫斷面如圖3.1-圖3.2所示。二期恒載8.3kN/m，汽車沖擊系數(shù)μ=0.35。汽車荷載為馬路-I級，人群荷載3.5kN/m2。（1）計算結(jié)構(gòu)重力下跨中位移（;2）繪制汽車荷載作用下最大最小彎矩圖（不考慮沖擊）;(3)自定義荷載組合（1.2×結(jié)構(gòu)重力+1.4×汽車+1.12×人群荷載），求在荷載組合下最大最小彎矩圖及最大最小位移圖。

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上機綜合練習題二：變截面連續(xù)箱梁的掛籃施工

一、目的要求：

1、把握掛籃單元的模擬方法；

2、把握橋梁博士模擬掛籃施工的基本步驟；3、把握估算預應力鋼束面積的查詢方法。

二、教學課時：4課時三、教學內(nèi)容與步驟：

現(xiàn)在擬定建立如下圖所示的模型：

13750202380400137502801202350250028011705350342050004007450875025050060019004001900600500600190087501900600

圖4.1連續(xù)梁模型參數(shù)圖（單位：mm）

模型參數(shù)如圖4.1：3跨連續(xù)梁，邊跨30m，中跨40m。邊跨、中跨合攏段、墩部位置均有一段為直線段，邊跨直線段的長度為11m，墩部有4m的直線段，跨中合攏段有2m的直線段，模型共分100個單元，每單元為1m，截面形狀為鉛直腹板單箱單室，邊跨和跨中梁高2500mm，墩頂梁高為5000mm。二期恒載50kN/m，三車道，馬路I級，無人群荷載,，汽車沖擊系數(shù)μ=0.15。

步驟一：建模前的準備工作

（一）了解連續(xù)梁橋的基本施工步驟。

1、在支架上澆筑0#快、1#塊，將0#塊臨時固結(jié)；2、在0#塊、1#塊上面安裝掛籃；

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3、在掛籃上澆筑2#塊；

4、待2#混凝土達到強度，張拉鋼束；5、掛籃前移；

6、重復2-5步驟澆筑完成所有懸臂塊段；7、在臨時支架上面澆筑邊跨直線段；8、澆筑合攏段

9、拆除臨時固結(jié)和支架，完成體系轉(zhuǎn)換；10、二期恒載加載。（二）掛籃單元設(shè)計。

掛籃采用后支點掛籃，后支點掛籃一般由兩個單元組成，單元剛度無限大，自重沒有影響，單元坐標隨便，不礙視線即可。單元長度必需滿足塊段澆筑需要，前伸單元長度要大于現(xiàn)澆單元的長度。

本例掛籃設(shè)計由2個單元組成，懸臂單元長度為4m，另一單元長度為3m，單元材料為鋼筋混凝土，截面為13m×1.5m，單元編號如下表4.1。

表4.1掛籃單元和節(jié)點編號掛籃1掛籃2掛籃3掛籃4組成單元號101（懸臂單元）102103104（懸臂單元）105（懸臂單元）106107108（懸臂單元）左節(jié)點號201202204205207208210211右節(jié)點號202203205206208209211212掛籃的吊點力是由掛籃的具體尺寸，吊點位置，掛籃自重通過解靜力平衡方程得到的，吊點1處的節(jié)點力為負，吊點2為正，本例吊點1為-700kN，吊點2為50kN。（三）連續(xù)梁懸臂施工塊段對應單元編號

0#快長度4m，1#塊長度2m，合攏段2m，其余懸臂澆筑為3m/段，則澆筑塊段與對應單元號如下表所示。

表4.1連續(xù)梁塊段單元編號

塊段號0#1#2#3#4#5#6#邊跨直線段合攏段左側(cè)單元號29-322728333424-2635-3721-2338-4018-2041-4315-1744-4612-1447-491-9101150519091右側(cè)單元號69-726768737464-6675-7761-6378-8058-6081-8355-5784-8652-5487-8992-10026

步驟二：三跨連續(xù)梁橋模型的建立（一）總體信息的輸入。

總體信息輸入“計算類別〞為“估算結(jié)構(gòu)配筋面積〞，點擊“配筋估算信息〞，如圖4.2所示輸入配筋信息。

圖4.2配筋信息輸入

（二）單元信息的輸入。

單元信息采用直線編輯器建立三跨連續(xù)梁橋，過程略。（注意：1、我們可以觀測到，模型是一個對稱的結(jié)構(gòu)，因此我們可以先建立一半的模型，然后用對稱命令生成整個模型；2、單元性質(zhì)為全預應力混凝土單元、現(xiàn)澆單元、橋面單元；3、注意直線段和拋物線段的輸入）（三）掛籃單元的建立

按表4.1建立掛籃單元，全橋4個掛籃，建立后如圖4.3所示。

圖4.3掛籃單元建立

步驟三：三跨連續(xù)梁橋掛籃施工的模擬（一）建立掛籃。

菜單>數(shù)據(jù)>輸入施工階段信息，點擊“全局掛籃編組〞，如圖4.4建立一個掛籃，參照圖4.4建立后面三個掛籃。

圖4.4掛籃的建立

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（二）安裝0#塊、1#塊。

如圖4.5安裝0#塊、1#塊，注意此時0#塊要臨時固結(jié)。

圖4.50#塊、1#塊安裝

（三）掛籃施工的模擬

掛籃施工分為“掛籃安裝〞“掛籃加載〞“轉(zhuǎn)移錨固〞和“掛籃拆除〞四個步驟：（1）掛籃安裝（掛籃操作的第一步）：點擊階段掛籃操作，出來以下窗口：填寫要安裝的掛籃，并確定掛籃的吊點1的位置,（第一次上掛藍，填絕對坐標）。

圖4.6掛籃安裝

（2）掛籃加載（掛藍操作其次步）：點擊下一階段，再點擊階段掛籃操作，選中“掛藍加載〞按鈕：本階段安裝單元并通過掛藍傳遞自重，但自身不參與受力。

圖4.7掛籃加載

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（3）轉(zhuǎn)移錨固（掛籃操作第3步）

此階段解除掛籃受力，混凝土單元開始參與結(jié)構(gòu)受力。

圖4.8掛籃轉(zhuǎn)移錨固

（4）掛籃移動（掛籃操作第4步）掛籃移動既先拆除，然后重新安裝，吊點位置填寫其偏移量即可，如圖4.9：

圖4.9掛籃移動

重復以上4個步驟直到掛籃懸臂施工全部完成。

步驟四：邊跨直線段、合攏段、體系轉(zhuǎn)換的施工過程模擬。

依照表4.2和連續(xù)梁橋的基本施工步驟完成上述施工過程模擬，過程略。步驟五：輸入使用信息（過程略）

注意：對于整體箱梁、整體板梁等結(jié)構(gòu)，其橫向分布系數(shù)就是其所承受的汽車總列數(shù)，考慮橫向折減、偏載后的修正值。本例對于一個橋面3車道的整體箱梁