桥梁博士ppt 教程.ppt

本讲主要内容 杆系模块界面的基本介绍 软件普钢混凝土简支梁分析的前后处理的介绍， 软件进行预应力砼梁设计分析的前后处理的介绍 杆系模块－－基于“平面杆件系统有限单元法”基本原理，对桥梁结构进行静力（变形、内力、应力）分析的。分析过程大致如下： 首先把桥梁结构离散为有限个杆件单元，整理识别单元和结构的其他信息。 根据整理的信息，分析单元杆端内力与杆端位移之间的关系通过杆件单元两端的节点连成原来的结构，建立平衡方程【K】*【δ】＝【P】，求解未知量。 对截面按相应规范平台进行功效验算。 一、结构离散概念及注意事项 所谓结构离散化，就是将原本是一个整体的结构物，人为的划分成若干个单元（本软件中为杆件单元）。在进行结构离散时，必须遵守的原则是：离散的杆件单元要符合结构受力特点以及计算精度要求；并注意到在各安装阶段结构体系几何不变性；还要避免设置和结构受力不符的多余联结。 单元两端节点设置在构件转折点、交汇点、截面特性变化点、支承点以及设计者要求输出内力点等。一般而言，单元的编号遵循从左到右，从上到下的原则。即先从桥面部分开始给单元编号，然后才是其它单元。 二、单元划分的原则 在进行单元划分的时候，必须遵循以下几点： 在构件转折点、交汇点、截面特性变化点、支承点以及设计者要求输出内力点等位置划分节点（单元两端点）。 节点之间用单元连接。注意单元之间的连接状态，必要时使用刚臂、主从约束进行特殊处理。 对于曲杆结构，用折线代替曲线；对于变截面结构，应根据截面变化情况适当加密节点，以模拟截面的变化。 结构模型在各计算阶段必须保持稳定，不使其发生刚体位移，即保证各阶段结构为不可变体系。 一般来说，单元长度以不大于5米，不小于0.5米为宜。 有必要时，可以使用虚拟单元来模拟结构实际传力路径。 其他前处理信息的细节问题 截面处理（横隔梁处理的原理（预盲区）、有效分布宽度原理） 边界处理（保证结构的几何不变性，结构弹性） 三、分析过程－－单元分析与整体分析 桥梁计算软件，就是根据用户给出的结构几何信息、边界约束信息、荷载信息，自动完成单元分析和整体分析。其主要过程如下： 首先，程序依据表示单元的杆端内力与杆端位移的力学关系方程式，为离散的各个单元建立自己的单元刚度矩阵（以矩阵的形式表达杆端内力与杆端位移之间的转换关系）； 然后，在拟定的桥梁各安装阶段计算图示上，依据整体结构静力平衡方程，建立总刚度矩阵（以矩阵的形式表达结构总体上节点与荷载之间的转换关系）； 根据外荷载求解结构内力、位移等，并计算间接荷载产生的结构内力或者内力重分布结果。 按线弹性初等梁理论（钢混截面考虑截面开裂，其他截面按全换算截面）为基础计算单元截面的应力。 计算结构的内力、位移、支反力等效应的活载影响线，进行活载效应计算。 按相应规范进行效应（内力、应力）组合。 按相应规范进行功效限值或抗力的计算，并给出逻辑判断。 四、桥梁设计的基本过程和问题 对结构进行分析前的细节处理，根据结构的形式确定采用什么方法分析，那些部位采用杆系理论分析精度就够了，哪些要进行进一步的局部分析。当然对于一般结构，只需要采用杆系分析即可！多梁下缘开口式梁桥、肋拱等结构在总体分析前等需要进行分析横向分布系数，然后再取单梁截面进行总体分析。 桥梁设计计算人员应仔细分析桥梁的施工过程，根据施工步骤、体系转换、荷载作用情况以及预应力钢束张拉顺序等，将施工过程分解为若干计算阶段。因为，一方面，同样的结构，不同的施工方法和施工顺序会直接导致结构的最终成桥应力、线型状态有迥然的差异（例如合拢顺序的不同），对结构设计有很大的影响；另外，我们也可以施工方法和施工顺序的不同来调整和改变几何线形和内力状况。比如，对合拢顺序的研究 桥梁设计的基本过程和问题 正确的处理结构的内部约束和外部的边界条件。 正确处理结构各施工阶段的时间和不同单元的加载龄期、不同材料的截面形成时间，对于一些结构，可以起到调整结构的内力、线型状态的作用。 04规范处理不同结构的后处理说明 1、钢筋混凝土构件抗裂 1、正常使用阶段裂缝查看 2、对正常使用阶段应力的解释。应力计算的原理（叠加原理已不使用）。 2、预应力混凝土构件 1、正常使用阶段的抗裂控制 1）、组合一（长期组合，本组合只考虑了直接作用）使用于A类构件，只需查看最大拉应力 2）、组合二（短期组合）使用于A类构件，只需查看最大拉应力和最大主拉应力。 2、对于组合三的说明，组合是标准值组合，进入这个组合的荷载完全与短期组合相同，组合三的最大压，但是以应力的形式出现，所以编制程序时也把它列