文章编号:1671-2579(2002)06-0070-02
钢筋混凝土弯桥计算模型的研究
张敬珍,陈偕民,徐 岳
(长安大学公路学院,陕西西安 710064)
摘 要:在高等级公路和立交桥上,弯桥被大量修建。但精确的设计理论还有待进一步
完善和深入研究。弯桥的受力较直桥复杂得多,截面设计相应难度大,而弯桥的截面设计是
弯桥安全性、耐久性的一项决定性工作。该文对弯桥截面设计中的单元选取、模型建立及结
果进行了分析和探讨,提出了弯桥截面配筋设计计算的一些建议。
关键词:弯桥;计算模型;截面设计;板单元;曲梁单元 Ξ
道路等级的提高和城市交通量的增大,使得大型
公路立交桥和城市立交桥的建设如雨后春笋,斜桥、弯桥的数量也急剧增多。相对于直线桥而言,弯桥因受弯、扭耦合效应的影响,其受力更为复杂。曲梁的扭矩比直梁要大许多,过大的扭矩给曲梁桥的上部结构和支座的设计带来困难,并且使得桥梁的建设投资增加。曲线梁桥支座多于一个时,具有较强的抗扭约束能力,而中间的独柱式点铰式支座如果沿着梁的剪力中心线设置,就没有抗扭约束能力,这样的支座使得上部结构的扭矩最大值较大,且沿着梁桥纵向分布极不均衡,引起材料和投资的加大。沿着曲线桥的径向向外调节独柱桥墩的位置,使其偏离梁的剪力中心线,可改善曲线梁桥内力,节约材料。
对曲率半径较小的弯连续梁桥进行分析计算,目前主要有两种方法①选取曲梁单元,用桥梁设计专用程序计算;②选取板单元,用大型通用有限元程序计算。用曲梁单元计算时,把它简化成一根细梁或曲杆来计算,从而得到各个截面的内力和位移,其结果虽然不能反映出挠度沿梁宽方向的分布情况,但接近用板单元计算的梁轴线处的挠度值,应力值则比板单元计算结果偏大;用板单元进行分析计算,可以得到挠度沿梁宽方向的分布值,用于施工控制很有必要;也可以得到应力沿梁宽方向的分布,但没有截面总的各项内力值,如果从这些结果中推出截面内力,工作量将非常大。到底使用哪一种单元和程序的计算结果进行弯梁桥的配筋计算,是本文重点分析和阐述的问题。1 计算模型选取
1.1 单元选择
普通四边形板单元,它的形函数是x、y的4次多项式,能保证边界上挠度连续,不能保证转角连续,故其解的收敛性与网格划分形式有关。而Super-SAP 通用程序中的四边形板单元,是用静力凝聚法将4个协调而且完备的三角形板单元合并而成的,用于桥梁结构分析中,能确保解收敛于精确解。Super-SAP前处理中可通过绘图自动生成单元,而后很容易地得到计算模型图;而且计算速度较快。所以选择四边形板单元进行分析计算比较。用Super-SAP这样的通用程序计算时,它的后处理能力较强,可以用图像方式显示出结果各部位处沿整体坐标方向的正应力、剪应力以及主应力值。这对直桥设计来说已提供了应力的详细结果。但对于弯桥来说,需要了解的是沿着曲线的切向和法向的应力值,即沿着板单元局部坐标方向的各应力值,而要整理出各节点的应力的工作很繁重。因为Super-SAP程序中节点和单元是自动生成,所以要输出结果,首先要查看并记录这些单元和节点号,并且记录其i、j、k、l的编号,以便确定局部坐标的方向,从而确知结果文件中应力代表的实际方向,然后再在结果文件中寻找各个节点的各个方向的应力值,再对结果作处理。总之工作量较大,而且没有各项内力值。选择曲梁单元计算时,可以使用桥梁专用程序进
70 中 外 公 路 第22卷 第6期
2002年12月
Ξ收稿日期:2002-09-27
作者简介:张敬珍,女,工学硕士,讲师.
行计算。下面以某大型立交桥的匝道(6×20m 连续弯箱梁)为例,分别给出这两种单元进行分析计算的计算模型图。1.2 计算图式
1)SAP 板单元的划分板单元横向沿着顶板被分隔为不等长的12段,其中两个翼缘部分各被分为50cm 的防撞护栏和剩余部分,梗腋部分被处理为宽度不变,高度为平均高度的4个宽度,顶板沿着纵向被分隔为52段;各个腹板部分都是只沿着纵向分隔为52段;底板部分为了使支点在节点上,横向被分隔为不等宽的8段,纵向被分隔为52段;横隔板与顶、底板共节点,被分隔为8块板,共1316个单元(图1)
。
图1 板单元计算模型
2)曲梁单元的划分
沿着梁长各个截面尺寸变化处,设一个节点,各个
控制截面:支点、L /8、L /4、3L /8、L /2、5L /8……,各设一个节点。所有的支点是从支座所在截面的剪力中心沿圆曲线的径向用刚臂连接到支座处。共划分了83个单元(图2)
。
图2 曲梁单元计算模型
2 计算模型及结果分析
用桥梁专用程序的曲梁单元计算曲线梁桥时,由于梁式桥在支座截面一般都设置较强的横隔梁,所以
用刚臂模拟支座偏心和抗扭双支座。即点铰式支座中心与梁剪力中心之间是一种刚臂关系,刚臂长度为支座偏心距e 。公路桥规规定钢筋混凝土结构截面配筋计算用承载能力极限状态,即根据各项内力最不利组合值分别计算所需钢筋,再叠加。桥梁专用程序中用曲梁单元计算可以得到每个截面的各项荷载引起的各项内力值及各项内力的两种极限状态组合值(弯矩、扭矩、剪力、轴力的各单项值及组合值)。此结果可直接用于各个截面的配筋计算。桥梁专用程序的曲梁单元计算结果,不仅包含了截面设计所需要的各项内力值,而且此内力值比按板单元计算的相应内力值偏大一些。即按曲梁单元计算的结果进行截面设计,既方便又偏于安全。用Super -SAP93等通用大型程序的板单元计算的结果,只有各个节点的三个方向的应力值,没有内力值。作者的计算结果表明,按板单元计算的曲梁主要控制截面上各应力分量的最大值均小于按曲梁单元计算的相应值(例如表1的计算结果)。而公路桥规中,截面配筋设计不是根据应力设计,
所以由此计
图3 箱梁横截面
表1 边跨L /2处截面上缘应力值比较 MPa 按板单元计算的结果(各个点的位置见图3)1(内侧)2345(外侧)按曲梁单元
计算的结果
0.2
2.7
4.7
6.4
6.8
8.9
算并花力气整理的应力不能直接用于截面设计。使用可以计算出板单元弯矩、扭矩、剪力、轴力的大型通用软件的计算结果时,要整理出各控制截面的内力较困难,工作量较大;而且试算结果表明此截面内力比曲梁单元计算的结果要小一些。另一方面,公路桥规中关于抗剪、抗扭的配筋计算公式,本身就是依据梁的试验资料建立起来的半理论半经验公式,故以板单元计算模型所得的内力结果虽然可能更准确一些,但由此得出的抗剪、抗扭配筋结果却未必更合理。
由以上分析可知:选取曲梁单元、用刚臂模拟抗扭支座和预偏心支座,用此计算结果进行截面设计是一种既快捷又偏于安全的值得推荐的方法。参考文献:
[1] 交通部公路规划设计院.公路钢筋混凝土及预应力混凝
土桥梁设计规范(J TJ 023-85)[S].北京:人民交通出版社,1998.
1
76期 钢筋混凝土弯桥计算模型的研究
压弯构件稳定计算 (1)概述 压弯构件实际上就是轴力与弯矩共同作用的构件，也就是轴心受力构件与受弯构件的组合，典型的两种压弯构件如图所示。 同其他构件一样，压弯构件也需同时满足正常使用及承载能力两种极限状态的要求，即 正常使用极限状态：刚度条件; 承载能力极限状态：强度、整体稳定、局部稳定. (2) 类型与截面形式
?单向压弯构件: 只绕截面一个形心主轴受弯； ?双向压弯构件: 绕两个形心主轴均有弯矩作用。 ?弯矩由偏心轴力引起的压弯构件也称作偏压构件。 ?截面形式： 同轴心受力构件一样，分实腹式截面与格构式截面。 ?实腹式：型钢截面与组合截面 ?格构式：缀条式与缀板式 ?按截面组成方式分为型钢（a、b），钢板焊接组合截面型钢（c、g），组合截面（d、e、f、h、i） ?按截面几何特征分为开口截面，闭口截面（g、h、i、j）
?按截面对称性分为单轴对称截面（d、e、f、n、p），双轴对称截面（其余各图） ?按截面分布连续性分为实腹式截面（a～j）格构式截面（k～p） (3)破坏形式 强度破坏、整体失稳破坏和局部失稳破坏。
强度破坏：截面的一部分或全部应力都达到甚至超过钢材屈服点的状况。 整体失稳破坏： ?单向压弯构件： 弯矩平面失稳：极值失稳，应考虑 效应（二阶效应）。 弯矩平面外失稳：弯扭变形，分岔失稳。 ?双向压弯构件：一定伴随扭转变形，为分岔失稳。 7.2.1 强度计算 ?两个工作阶段，两个特征点。 ?弹性工作阶段：以边缘屈服为特征点（弹性承载力）； ?弹塑性工作阶段：以塑性铰弯矩为特征点（极限承载力）。
7.2.2 极限承载力与相关条件 联立以上两式，消去η，则有如下相关方程
斜桥与弯桥分析 北京迈达斯技术有限公司 2007年8月
目录 1. 斜桥 (1) 1.1 概述 (1) 1.2 斜交桥梁的受力特点 (1) 1.3 建模方法 (2) 2. 弯桥 (3) 2.1 概述 (3) 2.2 弯桥的受力特点 (3) 2.3 建模方法 (4) 2.4 弯桥建模例题 (5)
1. 斜桥 1.1 概述 桥梁设计中，会因为桥位、线型的因素，而需要将桥梁做成斜交桥。斜交桥受力性能较复杂，与正交桥有很大差别。平面结构计算软件无法对其进行精确的分析，限制了此类结构桥型的应用。 1.2 斜交桥梁的受力特点 a) 钝角角隅处出现较大的反力和剪力，锐角角隅处出现较小的反力，还可能出现翘 起；（图1.2.1） b) 出现很大的扭矩；（图1.2.2） c) 板边缘或边梁最大弯矩向钝角方向靠拢。（图1.2.3 ~ 图1.2.4） 图1.2.1 斜交空心板桥支点反力 图1.2.2 斜交空心板桥扭矩图
图1.2.3 正、斜交板桥自重弯矩图（板单元） 图1.2.4 正、斜交空心板桥自重弯矩图（梁格单元） 这些效应的大小与斜交角度大小也有很大的关系，斜交角度越大，上述效应就越大。一般来说斜交角度小于20度时，对于简支斜交桥的上述影响可以忽略。如果斜交角度超过20度就必须考虑上述效应的影响。设计人员还应根据实际情况，找出适当的处理方案。 1.3 建模方法 对斜交桥梁多用梁格法建立模型。可用斜交梁格或正交梁格来建模。对于斜交角度小于20度时，使用斜交梁格是非常方便的。但是对于大角度的斜交桥，根据它的荷载传递特性，建议选用正交梁格，而且配筋时也尽量沿正交方向配筋。 图1.3.1 斜交梁格与正交梁格
斜拉桥设计计算参数分析 1 概述 斜拉桥属高次超静定结构,所采用的施工方法和安装程序与成桥后的主梁线形、结构内力有着密切的联系。并且在施工阶段随着斜拉桥结构体系和荷载状态的断变化,主梁线形和结构内力亦随之不断发生变化。因此,需对斜拉桥的每一施工阶段进行详尽的分析、验算,从而求得斜拉索张拉吨位和主梁挠度、主塔位移等施工控制参数,并依此对施工的顺序做出明确的规定,并在施工中加以有效的管理和控制。 2 设计参数分析 2.1 主梁的中、边跨跨径比 主梁的中、边跨跨径比反映了结构体系的变形特性和锚索的抗疲劳性能： 从图1、图2可见，三跨钢斜拉桥的中边跨跨径比较多地位于2．0～3．5之间，集中在2．5处；三跨混凝土斜拉桥的相应数值则为1．5～3．0，较集中于2．2处。 就一般而言，中、边跨跨径的比值大于2．0，将能控制锚索的应力幅度在一定的范围内，并提高结构体系的总体刚度。在许多斜拉桥中，虽然中、边跨跨径的比值较小，但边跨中往往采用设置辅助墩或将主梁与引桥连接形成组合体系以提高结构刚度，适应结构的变形要求。 2.2 主梁自重分析 选取某斜拉桥桥5号、9号梁段(见图3)，各自增重5 %(其它参数取理论值) ,分别计算得到在浇筑完5号、9号梁段后各控制点挠度及主梁控制截面弯矩变化情况，见图3 、图4 。 图3：主梁自重增大5 %的梁段挠度影响图4：主梁自重增大5 %的梁段弯矩影响 从图3 、图4可见,梁段自重对控制点挠度的影响较大,且悬臂越大,影响越明显。梁段自重对控制点弯矩的影响更加不容忽视, 9 号梁段自重增大5 %,导致6 号梁段的弯矩值增加至1 200 kN •m ,达到合理成桥状态下该截面弯矩值的7 %。 2.3 主梁弹性模量分析
拉弯和压弯构件的强度与稳定计算 1．拉弯和压弯构件的强度计算 考虑部分截面发展塑性，《规范》规定的拉弯和压弯构件的强度计算式 f W M A N nx x x n ≤+γ （6-1） 承受双向弯矩的拉弯或压弯构件，《规范》采用了与式（6-1）相衔接的线性公式 f W M W M A N ny y y nx x x n ≤++γγ （6-2） 式中：n A ——净截面面积； nx W 、ny W ——对x 轴和y 轴的净截面模量； x γ、y γ——截面塑性发展系数。 当压弯构件受压翼缘的外伸宽度与其厚度之比t b /＞y f /23513，但不超过y f /23515时，应取x γ＝1.0。 对需要计算疲劳的拉弯和压弯构件，宜取x γ＝y γ＝1.0，即不考虑截面塑性发展，按弹性应力状态计算。 2．实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算 目前确定压弯构件弯矩作用平面内极限承载力的方法很多，可分为两大类，一类是边缘屈服准则的计算方法，一类是精度较高的数值计算方法。 按边缘屈服准则推导的相关公式 y Ex x x x x f N N W M A N =???? ? ?-+??11 （6-4） 式中：x ?——在弯矩作用平面内的轴心受压构件整体稳定系数。 边缘纤维屈服准则认为当构件截面最大受压纤维刚刚屈服时构件即失去承载能力而发生破坏，更适用于格构式构件。实腹式压弯构件当受压最大边缘刚开始屈服时尚有较大的强度储备，即容许截面塑性深入。因此若要反映构件的实际受力情况，宜采用最大强度准则，即以具有各种初始缺陷的构件为计算模型，求解其极限承载力。
弯矩沿杆长均匀分布的两端铰支压弯构件，《规范》采用数值计算方法，考虑构件存在l/1000的初弯曲和实测的残余应力分布，算出了近200条压弯构件极限承载力曲线。然后《规范》借用了弹性压弯构件边缘纤维屈服时计算公式的形式，经过数值运算，得出比较符合实际又能满足工程精度要求的实用相关公式 y Ex px x x f N N W M A N =???? ? ?-+8.01? （6-5） 式中：px W ——截面塑性模量。 弯矩沿杆长为非均匀分布的两端铰支压弯构件，构件的实际承载能力将比由上式算得的值高。为了应用于其他荷载作用时的压弯构件，可用等效弯矩x mx M β （x M 为最大弯矩）代替公式中的x M 来考虑这种有利因素。另外，考虑部分塑性深入截面，采用x x px W W 1γ=，并引入抗力分项系数，即得到《规范》所采用的实腹式压弯构件弯矩作用平面内的稳定计算式 f N N W M A N Ex x x x mx x ≤? ?? ? ? -+'18.01γβ? （6-6） 式中：N ——所计算构件段范围内的轴向压力设计值； x M ——所计算构件段范围内的最大弯矩设计值； x ?——弯矩作用平面内的轴心受压构件的稳定系数； x W 1——弯矩作用平面内的对受压最大纤维的毛截面模量； 'Ex N ——参数，' EX N ＝) 1.1/(22 x EA λπ； mx β——等效弯矩系数，《规范》按下列情况取值： （1）框架柱和两端支承的构件： ①无横向荷载作用时：mx β＝0.65＋0.351M /2M ，1M 和2M 为端弯矩，使构件产生同向曲率（无反弯点）时取同号，使构件产生反向曲率（有反弯点时）取异号，1M ＞2M ； ②有端弯矩和横向荷载同时作用时：使构件产生同向曲率时，mx β＝1.0；使构件产生反向曲率时，mx β＝0.85； ③无端弯矩但有横向荷载作用时：mx β＝1.0。
使用MIDAS/Civil做斜拉桥分析时的一些注意事项 斜拉桥的设计过程与一般梁式桥的设计过程有所不同。对于梁式桥梁结构，如果结构尺寸、材料、二期恒载都确定之后，结构的恒载内力也随之基本确定，无法进行较大的调整。对于斜拉桥，由于其荷载是由主梁、桥塔和斜拉索分担的，合理地确定各构件分担的比例是十分重要的。因此斜拉桥的设计首先是确定其合理的成桥状态，即合理的线形和内力状态，其中起主要调整作用的就是斜拉索的张拉力。 确定斜拉索张拉力的方法主要有刚性支承连续梁法、零位移法、倒拆和正装法、无应力状态控制法、内力平衡法和影响矩阵法等，各种方法的原理和适用对象请参考刘士林等编著的公路桥梁设计丛书－《斜拉桥》。 MIDAS/Civil程序针对斜拉桥的张拉力确定、施工阶段分析、非线性分析等提供了多种解决方案，下面就一些功能的目的、适用对象和注意事项做一些说明。 1．未闭合力功能 通常，在进行斜拉桥分析时，第一步是进行成桥状态分析，即建立成桥模型，考虑结构自重、二期恒载、斜拉索的初拉力（单位力），进行静力线性分析后，利用“未知荷载系数”的功能，根据影响矩阵求出满足所设定的约束条件（线形和内力状态）的初拉力系数。此时斜拉索需采用桁架单元来模拟，这是因为斜拉桥在成桥状态时拉索的非线性效应可以看作不是很大，而且影响矩阵法的适用前提是荷载效应的线性叠加(荷载组合)成立。 第二步是利用算得的成桥状态的初拉力（不再是单位力），建立成桥模型并定义倒拆施工阶段，以求出在各施工阶段需要张拉的索力。此时斜拉索采用只受拉索单元来模拟，在施工阶段分析控制对话框中选择“体内力”。 第三步是根据倒拆分析得到的各施工阶段拉索的内力，将其按初拉力输入建立正装施工阶段的模型并进行分析。此时斜拉索仍需采用只受拉索单元来模拟，但在施工阶段分析控制对话框中选择“体外力”。 但是设计人员会发现上述过程中，倒拆分析和正装分析的最终阶段（成桥状态）的结果是不闭合的。这是因为合拢段在倒拆分析和正装分析时的结构体系差异，导致正装分析时得到的最终阶段(成桥阶段)的内力与单独做成桥阶段分析(平衡状态分析)的结果有差异。即，初始平衡状态分析（成桥阶段分析）时，同时考虑了全部结构的自重、索拉力以及二期荷载的影响；而在正装分析时，合拢之前所有阶段的加劲梁会因为自重、索拉力产生变形，合拢时合拢段只受自身的自重影响而不受其它结构的自重和索拉力的影响。 MIDAS/Civil能够在小位移分析中考虑假想位移，以无应力长为基础进行正装分析。这种通过无应力长与索长度的关系计算索初拉力的功能叫未闭合配合力功能。未闭合配合力具体包括两部分，一是因为施工过程中产生的结构位移和结构体系的变化而产生的拉索的附加初拉力，二是为使安装合拢段时达到设计的成桥阶段状态合拢段上也会产生附加的内力。利用此功能可不必进行倒拆分析，只要进行正装分析就能得到最终理想的设计桥型和内力结果。 重新说明一下的话，首先倒拆分析和正装分析的结果是不可避免存在差异的，设计人员需要根据倒拆分析得到的施工阶段张力，利用自己的经验进行进一步地调索或者调整施工步骤或施工工法，从而才能得到既满足施工阶段的结构安全要求，又满足成桥状态的线形和内力条件的斜拉索张力。 其次利用MIDAS/Civil的未闭合力功能，设计人员可以不必繁琐地建立倒拆施工阶段的
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目录 1. 斜桥 (1) 1.1 概述 (1) 1.2 斜交桥梁的受力特点 (1) 1.3 建模方法 (2) 2. 弯桥 (3) 2.1 概述 (3) 2.2 弯桥的受力特点 (3) 2.3 建模方法 (4) 2.4 弯桥建模例题 (5)
1. 斜桥 1.1 概述 桥梁设计中，会因为桥位、线型的因素，而需要将桥梁做成斜交桥。斜交桥受力性能较复杂，与正交桥有很大差别。平面结构计算软件无法对其进行精确的分析，限制了此类结构桥型的应用。 1.2 斜交桥梁的受力特点 a) 钝角角隅处出现较大的反力和剪力，锐角角隅处出现较小的反力，还可能出现翘 起；（图1.2.1） b) 出现很大的扭矩；（图1.2.2） c) 板边缘或边梁最大弯矩向钝角方向靠拢。（图1.2.3 ~ 图1.2.4） 图1.2.1 斜交空心板桥支点反力 图1.2.2 斜交空心板桥扭矩图
图1.2.3 正、斜交板桥自重弯矩图（板单元） 图1.2.4 正、斜交空心板桥自重弯矩图（梁格单元） 这些效应的大小与斜交角度大小也有很大的关系，斜交角度越大，上述效应就越大。一般来说斜交角度小于20度时，对于简支斜交桥的上述影响可以忽略。如果斜交角度超过20度就必须考虑上述效应的影响。设计人员还应根据实际情况，找出适当的处理方案。 1.3 建模方法 对斜交桥梁多用梁格法建立模型。可用斜交梁格或正交梁格来建模。对于斜交角度小于20度时，使用斜交梁格是非常方便的。但是对于大角度的斜交桥，根据它的荷载传递特性，建议选用正交梁格，而且配筋时也尽量沿正交方向配筋。 图1.3.1 斜交梁格与正交梁格
sap2000入门栏2005年精华贴整理(zz) 2011-07-24 11:33:35| 分类： application of f | 标签：sap2000 |字号大中小订阅 1、局部坐标系 在sap2000中点、线、面等单元都有局部坐标系，且用了三种颜色（红、蓝、白）来表示其局部坐标。但我不明白这三种颜色究竟谁代表了axial 1、 axial 2、axial 3？ 答： （a）红色----1轴、白色----2轴、蓝色----3轴。king.zk （b）局部坐标系的规定如下： 1轴为轴向，从i点到j点。当杆件为水平时，2轴的方向与整体坐标系的z轴正向一致；而当杆件为竖直时，2轴方向与整体坐标系X轴正向一致，3轴为右手螺旋规则，依据1、2轴而定。 lijianning 2、SAP2000软件在建立模型时，无法考虑箍筋间距和箍筋直径大小，软件仅能就所配置的端面大小给予适当的箍筋量，而在实际工程中是要考虑这些的，涉及到截面剪力强度大小计算等问题。想问的是，现在很多设计院和研究所已将SAP2000用于实际工程的设计和抗震性能评估，这些结果可靠吗？不知SAP新版本会不会解决这个问题？2005-04-19 答：在实际设计的时候，sap会给出所需要的剪切钢筋面积，这与截面设计时候是否有箍筋没有关系。至于做抗震评估，如果这里你的抗震评估是指使用pushover方法的话，那么也许可以这么做：混凝土的本构关系采用受限制混凝土的曲线，让它来考虑箍筋的作用，这样将问题转移到定义合理的本构关系上去了。ocean2000 3、SAP2000截面设置的梁配筋问题 各位大侠：小弟初涉sap，有几个比较初级的问题： （1）在sap2000中，对于梁、柱的配筋，只对纵筋的截面进行定义，而在实际的结构设计中，还存在箍筋配筋的问题。 （2）在sap2000中，对于梁、柱的配筋，只给了一个截面进行定义，而在实际的结构设计中，梁两端和中间段的配筋有时是不一样的，还有柱也存在这样的问题，大家如何处理的？（3）在进行pushover推覆分析中，要设置塑性铰特性，sap2000给出了默认值，而实际的铰特性小弟认为应该对杆件进行试验，或者用专门的软件来计算，不知大家如何处理？如果用软件来计算，望能告知或者提供上来，不胜感激！ （4）sap2000中进行动力时程分析用到的地震波，其文件格式是什么？地震波的时间间隔是多少？还是完全按照自己处理的地震波的时间间隔来定？ 答： （1）、sap2000在采用混凝土设计的时候会计算判断出所需要的纵筋和箍筋的面积，以结果的形式体现出来，定义截面的时候只是一个初始设置。 （2）、定义截面钢筋面积，是从杆系结构模拟的角度出发的，因此钢筋面积定义在两边和中间并没有什么差别，倒是箍筋的问题很难受，因为箍筋对延性的影响还是很大的，没有考虑箍筋的作用也算是一种保守的做法吧。 （3）、关于塑性铰参数的问题，可以自定义，这个参数可以计算的软件也很多，应该能计算截面M-转角，或者M-曲率的就可以，这两个可以根据塑性铰长度进行转化，自己编写程序也可以啊，采用条带法，可以参考一些钢筋混凝土非线性分析的资料。 （4）、地震波文件采用txt就可以，时间可以自己设置。 4、如何输入fy（屈服强度），fu（抗拉强度）？？ 答：输入标准值, 而不是设计值 cmliu 5、SAP20009.04版本中的“Pattern Live Load Factor”的含义？2005-01-06 答：样式活荷载折减系数。
midas关于斜弯桥 -柔性梁格法如果解决实际问题的方面，介绍的都不是很详细，在此希望能通过此论题的开始，起到抛砖引玉的作用，一方面为困惑的设计人员深入了解，另一方面彼此交流互相提高弯桥的设计水平。 目前解决曲线桥梁计算方法有以下几种： 1、空间梁元模型法 2、空间薄壁箱梁元模型法 3、空间梁格模型法 4、实体、板壳元模型法 第一种方法，是不能考虑桥梁的横向效应的，使用时要求桥梁的宽跨比不易太大。第二种方法，是第一种方法的改进，主要区别是采用了不同的单元模型，考虑了横向作用如翘曲和畸变。 第四种方法，是解决问题最有效的方法，能够考虑各种结构受力问题。第三种方法，是目前设计及科研中常采用的方法，其特点是容易掌握，且对设计能保证足够的精度，其中采用比较多的方法是剪力-柔性梁格法，能充分考虑弯桥横向的受力特性。 弯桥的受力特性如下： 弯桥由于弯扭耦合现象的存在，其应力和变形不再仅仅是弯矩单独的影响，这样使得外梁弯曲应力大于内梁的弯曲应力，外梁的挠度大于内梁的挠度。一般不主张采用加大外腹板高度的箱梁截面形式来改善受力特性。
剪力-柔性梁格法的原理 是当梁格节点与结构重合的点承受相同挠度和转角时，由梁格产生的内力局部静力等效与结构的内力。其实质是将传统的一维杆单元计算模式推进到二维计算模型，用一个二维的空间网格来模拟结构的受力特性有了以上的理论知识后便可以开始弯桥的设计，步骤如下： 1、截面尺寸的拟订 2、模型的划分 3、模型特性的计算 4、结果整理，并根据内力输出结果配筋 5、检算各项设计指标：设置预偏心，支承反力的调整应力、挠度、裂缝宽度、斜截面承载力检算、抗扭检算等。 现以一三跨曲线梁桥为例说明以上的设计过程。跨径20m+25m+20m;梁高1.6m，端横梁宽1.0m,中横梁宽度均为2.0m 桥面宽为：净8+2x0.5m(防撞栏)；双支座径向距离5.0m,单支座设在横梁中心，曲线半径50.0m,其截面形式如下： 目前弯梁桥在现代化的公路及城市道路立交中的数量逐年增加，应用已非常普遍。尤其在互通式立交的匝道桥设计中应用更为广泛。由于受地形、地物和占地面积的影响，匝道的设计往往受到多种因素的限制，这就决定了匝道桥设计具有以下特点： ⑴匝道桥的桥面宽度比较窄，一般匝道宽度在6～11m左右。 ⑵由于匝道是用来实现道路的转向功能的，在城市中立交往往受到占地面积的限制，所以匝道桥多为小半径的曲线梁桥，而且设置较大超高
最全 2-6 木结构计算1 2-6-1 木结构计算用表 1．承重结构构件材质等级（表2-97） 承重结构构件材质等级表2-97 注：1．屋面板、挂瓦条等次要构件可根据各地习惯选材，不统一规定其材质等级。 2．本表中的材质等级系按承重结构的受力要求分级，其选材应符合《木结构设计规范》GBJ 5-88材质标准的规定，不得用一般商品材等级标准代替。 2．常用树种木材的强度设计值和弹性模量（表2-98） 常用树种木材的强度设计值和弹性模量（N/mm2）表2-98 1因新的木结构设计规范尚未出版，此处仍按“木结构设计规范”（GBJ 5-88）编写。
强度设计值，应按“局部表面及齿面”一栏的数值采用。木材树种归类说明见《木结构设计规范》附录五。 2．当采用原木时，若验算部位未经切削，其顺纹抗压和抗弯强度设计值和弹性模量可提高15%。 3．当构件矩形截面短边尺寸不小于150mm时，其抗弯强度设计值可提高10%。 4．当采用湿材时，各种木材横纹承压强度设计值和弹性模量，以及落叶松木材的抗弯强度设计值宜降低10%。 5．在表2-99所列的使用条件下，木材的强度设计值及弹性模量应乘以该表中给出的调整系数。 木材强度设计值和弹性模量的调整系数表2-99 注：1．仅有恒荷载或恒荷载所产生的内力超过全部荷载所产生的内力的80%时，应单独以恒荷载进行验算。 2．当若干条件同时出现，表列各系数应连乘。 木材强度检验标准见表2-100。 木材强度检验标准表2-100 注：1．检验时，应从每批木材的总根数中随机抽取3根为试材，在每根试材髓心以外部分切取3个试件为一组，根据各组平均值中最低的一个值确定该批木材的强度等级。 2．试验应按现行国家标准《木材物理力学性能试验方法》进行。并应将试验结果换算到含水率为12%的数值。 3．按检验结果确定的木材强度等级，不得高于表2-98中同树种木材的强度等级。对于树名不详的木材，应按检验结果确定的等级，采用表2-98中该等级B的设计指标。 3．新利用树种木材的强度设计值和弹性模量（表2-101）新利用树种木材的强度设计值和弹性模量（N/mm2）表2-101
表1 常用混凝土、钢材料力学参数简表 表2-2 常用型钢几何参数简表 注：表中设计轴力、设计弯矩均为纯压或纯弯构件，作为型钢位檩使用时，双拼其值均乘2。 表2-4 常用型钢立柱、钢管支撑几何参数简表
说明：1、灌注桩强度为水下C25、C30（表中计算按水下C25）； 2、采用均匀配筋； 3、钢筋建议优先采用Ⅲ级钢，表中所列为Ⅱ级钢，保护层厚度为50mm； 4、弯矩值为灌注桩单根分担的弯矩配筋计算； 注：启明星灌注桩计算所得弯矩为单根灌注桩弯矩的标准值。5、含钢量约为110~130kg/m3。
注：表格中上排为计算配筋面积，下排为建议配筋； 说明：1、混凝土强度为C30、C35（实际计算按C30）； 2、采用双面均匀配筋； 3、钢筋建议优先采用Ⅲ级钢，表中所列为Ⅱ级钢，，保护层厚度为35mm； 4、配筋弯矩为①、②中大者。 ①按受弯构件计算： β × =计算弯矩 弯矩 （1） 式（1）中：计算弯矩为支撑平面计算弯矩的最大值；β，支撑体系为开口时取1.13，其余按下式计算， β=0.85（计算长度/实际长度）×1.25(荷载分项系数)=1.0625(实际计算时不得低于1.1)； ②按压弯构件计算： 弯距=计算弯矩×1.25， 压力=计算弯距x0.5 5、含钢量约为120~140kg/m3。 6、钢筋最小净间距不宜小于1.5d（d为主筋直径）。
说明：1、混凝土强度为C30、C35（实际计算按C30）； 2、采用对称均匀配筋； 3、钢筋采用Ⅱ级，保护层厚度为35mm； 4、轴力值为支撑的计算值； （除按抗弯构件验算外，按纯压构件及压弯构件双向控制进行设计，计算弯矩的偏心矩按支撑宽度的10%，配筋率按0.8~1.2%,含钢量80~115Kg/m3考虑）。(稳定系数为0.75考虑，整体安全度大于2.3)。 5、表中（）内数值表示该种截面支撑所能承担的轴力标准值。
第二章 斜拉桥的计算 第一节 结构分析计算图式 斜拉桥是高次超静定结构，常规分析可采用平面杆系有限元法，即基于小位移的直接刚度矩阵法。 有限元分析首先是建立计算模型，对整体结构划分单元和结点，形成结构离散图，研究各单元的性质，并用合适的单元模型进行模拟。 对于柔性拉索，可用拉压杆单元进行模拟，同时按后面介绍的等效弹性模量方法考虑斜索的垂度影响，对于梁和塔单元，则用梁单元进行模拟。 斜拉桥与其它超静定桥梁一样，它的最终恒载受力状态与施工过程密切相关，因此结构分析必须准确模拟和修正施工过程。 图2-1是一座斜拉桥的结构分析离散图。 图2-1斜拉桥结构分析离散图 第二节 斜拉索的垂度效应计算 一、等效弹性模量 斜拉桥的拉索一般采用柔性索，斜索在自重的作用下会产生一定的垂度，这一垂度的大小与索力有关，垂度与索力呈非线性关系。斜索张拉时，索的伸长量包括弹性伸长以及克服垂度所带来的伸长，为方便计算，可以用等效弹性模量的方法，在弹性伸长公式中计入垂度的影响。 等效弹性模量常用Ernst 公式，推导如下： 如图2-2所示，q 为斜索自重集度，m f 为斜索跨中m 的径向挠度。因索不承担弯矩，根据m 处索弯矩为零的条件，得到： 22111cos 88 m T f q l ql α?==? 2 cos 8m ql f T α= （2-1）
图2-2 斜拉索的受力图式 索形应该是悬链线，对于m f 很小的情形，可近似地按抛物线计算，索的长度为： l f l S m 238?+= (2-2) 223 228cos 324m f q l l S l l T α?=-=?= 23 23cos 12d l q l dT T α?=- (2-3) 用弹性模量的概念表示上述垂度的影响，则有： () 33 22321212cos f dT l lT E d l A Aq l L σαγ=?==? (2-4) 式中：/T A σ=，q A γ=，cos L l α=?为斜索的水平投影长度， f E ：计算垂度效应的当量弹性模量。 在T 的作用下，斜索的弹性应变为： e e E σε= 因此，等效弹性模量eq E 为： 1e eq e e f e f f E E E E E E σ σσσεε===+++ 即： ()23 112e eq e e E E E L E μγσ= =+ (μ<1) （2-5）
结构设计表格 在陈洪伟\结构共享目录中有结构设计计算系列表格，如果有兴趣欢迎试用。所有表格都是用Excel编制，并且完全遵循《混凝土结构设计规范》有关规定执行。由于表格中有比较复杂的数学计算和逻辑运算，为了避免误操作破坏公式及表格结构，所有公式栏均用密码锁住，填写表格时只需输入基本数据即可，所有中间计算都是表格自动进行，选取单元格正确输入各种基本数据，一般而言，表格可以得到正确的结果。须注意的是，用Excel时应关闭拖放功能（在工具菜单——选项——编辑中，不选取拖放功能即可），否则会出错。如有问题或不明之处请与陈洪伟联系。 1、结构计算简图； 2、结构主要数据统计； 3、楼面荷载计算表格； 4、梁墙荷载计算表格； 5、矩形板强度、裂缝弹性计算表格——查表法； 6、矩形板强度弹性计算表格——查表法； 7、矩形板强度塑性计算表格； 8、抗拔桩裂缝计算表格； 9、梁裂缝计算表格； 10、梁挠度计算表格； 11、预应力梁挠度计算表格； 12、梁正截面强度计算表格——拉弯、压弯构件； 13、楼体计算表格； 14、SATWE总信息表格。 本人编制了施工图设计提纲（征求意见稿）和SATWE总信息表格，希望大家提出各自的建议及意见，也可以根据这个意见稿的思路编制各自喜爱的版本。以后的工程在进行施工图设计以前专业负责人最好先编制一份施工图设计提纲及结构设计计算总信息表格，并在建筑提资图上绘制结构布置草图，经过校对、审核后再进行施工图设计，这样可以避免许多不必要的返工和矛盾，校对、审核也可以提前介入、了解工程的情况，否则往往是要出图时才知道工程具体情况，如果这时提出较大的原则问题大家都比较麻烦，修改工作量也较大。在设计分工时建议整体计算由一个人负责完成，最好是专业负责人，不同的子项可以由不同的人计算。
斜拉桥的设计过程与一般梁式桥的设计过程有所不同。对于梁式桥梁结构，如果结构尺寸、材料、二期恒载都确定之后，结构的恒载内力也随之基本确定，无法进行较大的调整。对于斜拉桥，由于其荷载是由主梁、桥塔和斜拉索分担的，合理地确定各构件分担的比例是十分重要的。因此斜拉桥的设计首先是确定其合理的成桥状态，即合理的线形和内力状态，其中起主要调整作用的就是斜拉索的张拉力。 确定斜拉索张拉力的方法主要有刚性支承连续梁法、零位移法、倒拆和正装法、无应力状态控制法、内力平衡法和影响矩阵法等，各种方法的原理和适用对象请参考刘士林等编著的公路桥梁设计丛书－《斜拉桥》。 MIDAS/Civil 程序针对斜拉桥的张拉力确定、施工阶段分析、非线性分析等提供了多种 解决方案，下面就一些功能的目的、适用对象和注意事项做一些说明。 1．未闭合力功能 通常，在进行斜拉桥分析时，第一步是进行成桥状态分析，即建立成桥模型，考虑结构 自重、二期恒载、斜拉索的初拉力（单位力），进行静力线性分析后，利用“未知荷载系数”的功能，根据影响矩阵求出满足所设定的约束条件（线形和内力状态）的初拉力系数。此时斜拉索需采用桁架单元来模拟，这是因为斜拉桥在成桥状态时拉索的非线性效应可以看作不是很大，而且影响矩阵法的适用前提是荷载效应的线性叠加(荷载组合)成立。 第二步是利用算得的成桥状态的初拉力（不再是单位力），建立成桥模型并定义倒拆施工阶段，以求出在各施工阶段需要张拉的索力。此时斜拉索采用只受拉索单元来模拟，在施工阶段分析控制对话框中选择“体内力”。 第三步是根据倒拆分析得到的各施工阶段拉索的内力，将其按初拉力输入建立正装施工阶段的模型并进行分析。此时斜拉索仍需采用只受拉索单元来模拟，但在施工阶段分析控制对话框中选择“体外力”。 但是设计人员会发现上述过程中，倒拆分析和正装分析的最终阶段（成桥状态）的结果是不闭合的。这是因为合拢段在倒拆分析和正装分析时的结构体系差异，导致正装分析时得到的最终阶段(成桥阶段)的内力与单独做成桥阶段分析(平衡状态分析)的结果有差异。即，初始平衡状态分析（成桥阶段分析）时，同时考虑了全部结构的自重、索拉力以及二期荷载的影响；而在正装分析时，合拢之前所有阶段的加劲梁会因为自重、索拉力产生变形，合拢时合拢段只受自身的自重影响而不受其它结构的自重和索拉力的影响。 MIDAS/Civil 能够在小位移分析中考虑假想位移，以无应力长为基础进行正装分析。这种通过无应力长与索长度的关系计算索初拉力的功能叫未闭合配合力功能。未闭合配合力具体包括两部分，一是因为施工过程中产生的结构位移和结构体系的变化而产生的拉索的附加初拉力，二是为使安装合拢段时达到设计的成桥阶段状态合拢段上也会产生附加的内力。利用此功能可不必进行倒拆分析，只要进行正装分析就能得到最终理想的设计桥型和内力结果。重新说明一下的话，首先倒拆分析和正装分析的结果是不可避免存在差异的，设计人员需要根据倒拆分析得到的施工阶段张力，利用自己的经验进行进一步地调索或者调整施工步骤或施工工法，从而才能得到既满足施工阶段的结构安全要求，又满足成桥状态的线形和内力条件的斜拉索张力。 其次利用MIDAS/Civil 的未闭合力功能，设计人员可以不必繁琐地建立倒拆施工阶段的模型，只需直接建立正装分析的模型，考虑未闭合力进行分析，就可以得到与倒拆分析相同的分析结果。这样可以避免建立倒拆施工阶段模型的繁琐操作，同时也避免了建立倒拆分析模型时设计人员很容易犯错的问题。 将考虑未闭合力进行正装分析得到的各阶段的索内力，按初拉力重新输入后，不考虑未闭合力进行正装分析，即反映的是实际的施工过程的模拟。根据该分析的结果，设计人员需要进
例1：一块1.5x 0.3m的组合钢模板，其截而形式如图，模板自重0.5kN／m2，其截面模量W＝8.21 x103mm3，惯性距I＝3.63X105mm4，钢材容许应力为210N／mm2，E＝2.1x 105N／mm2，拟用于浇注150mm厚的楼板，试验算其是否能满足施工要求。模板支撑形式为简支，楼板底面外露(即不做抹灰)。 模板及支架自重：q1＝0.5×0.3KN／m2＝0.15kN／m 新浇混凝土自重：q2＝24×0.3×0.15kN／m＝1.08kN／m 钢筋自重：q3＝1.1×0.3×0.15kN／m＝0.05kN／m 施工人员及设备荷载: 均布ql＝2.5kN／m2 集中P＝2.5kN／m 均布荷载作用下的弯矩： M1＝1/8ql2＝1.4×1/8×2.5×0.3×1.52kNm＝0.295kNm 集中荷载作用下的弯矩： M2＝1/4Pl＝1.4 ×1/4×2.5 ×1.5kN／m ＝1.31kNm 集中荷载产生弯矩较大，故取2.5kN的集中荷载作为施工人员及设备荷
载标准值。按图(b)计算其弯矩及应力。 例2 : 某高层混凝土剪力墙厚200 mm，采用大模板施工，模板高2.6m，己知现场施工条件为：混凝土温度20℃，混凝土浇注速度为1.4m/h，混凝土坍落度为6cm，不掺外加剂，向模板倾倒混凝土产生的水平荷载为6.0kN／m2。振捣混凝土产生的水平荷载为4.0 kN／m2，试确定该模板设计的荷载及荷载组合。 解：该模板属于墙厚大于100mm的墙体的侧面模板，计算承载力时要考虑的荷载为倾倒混凝土时产生的荷载和新浇混凝土对模板侧面的压力两项；验算刚度时要考虑的荷载为新浇混凝土对模板侧面的压力。