26第22章_桥梁模块_李胜林-校核
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一、填空题1)公路桥梁的作用按其随时间变化的性质,分为永久作用、可变作用、偶然作用。
2)按结构体系及其受力特点,桥梁可划分为梁桥、拱桥、悬索桥以及组合体系。
3)桥跨结构在温度变化、混凝土的收缩和徐变、各种荷载引起的桥梁挠度、地震影响、纵坡等影响下将会发生伸缩变形。
4)钢筋混凝土梁梁内钢筋分为两大类,有受力钢筋和构造钢筋。
5)作用代表值包括标准值、准永久值、频遇值。
6)桥梁纵断面设计包括桥梁总跨径的确定、桥梁的分孔、桥面的标高及桥下净空、桥上及桥头引导纵坡的布置。
7)桥台的常见型式有重力式桥台、轻型桥台、组合式桥台和框架式桥台等。
8)公路桥面构造包括桥面铺装、防水和排水系统、桥面伸缩装置、人行道及附属设施等。
9)悬索桥主要由桥塔、锚碇、主缆和吊索等组成。
10)重力式桥墩按截面形式划分,常见的有矩形、圆形、圆端形和尖端形等。
11)常见的轻型桥台有薄壁轻型桥台、支撑梁轻型桥台、框架式轻型桥台、组合式轻型桥台等。
12)设计钢筋混凝土简支T梁,需拟定的主要尺寸有梁宽、梁高、腹板厚度、翼缘板厚度。
13)柱式桥墩的主要型式主要有独柱式、双柱式、多柱式和混合式。
14)明挖扩大基础的稳定性验算包括倾覆稳定性验算和滑动稳定性验算。
15)桥梁支座按其变为的可能性分为活动支座和固定支座。
16)支座按其容许变形的可能性分为固定支座、单向支座和多向支座。
17)常用的重力式桥台有 U形桥台、埋置式桥台、八字式桥台、一字式桥台等。
18)桥梁的主要组成部分包括桥墩、桥台及桥跨结构等。
19)桥梁设计一般遵循的原则包括安全性、适用性、经济性、先进性和美观等。
20)荷载横向分布影响线的计算方法主要有:杠杆原理法、偏心压力法、铰接板法、比拟正交异性板法。
21)通常将桥梁设计荷载分为三大类:永久荷载、可变荷载、偶然荷载。
22)公路桥梁设计汽车荷载分为公路-I级、公路-II级两个等级,它包括车道荷载和车辆荷载,其中车辆荷载用于桥梁结构的局部加载和桥台验算。
SAP2000指南及工程应用第一部分SAP2000概述第一章SAP2000中文版功能概述――李楚舒第二章基本概念和基本过程――沈万湘2.1 集成化用户界面组成2.2 菜单命令2.3 工具栏2.4 显示窗2.5 状态条2.6 鼠标的使用2.7 基本概念2.7.1对象2.7.2对象模型和分析模型2.8 基本过程2.9 例题第二部分建模功能第三章坐标系与轴网――沈万湘3.1 轴网3.1.1新建轴网3.1.2整体坐标系和附加坐标系3.1.3 一般轴网系统3.1.4 编辑轴网3.2 参考线和参考面3.2.1参考线3.2.2参考面3.3 例题第四章单元库――李胜林4.1 SAP2000的自动边束缚(Edge Constraint)功能4.2 SAP2000的单元特点及其分类4.3 线单元4.3.1 框架单元4.3.2 预应力筋/束单元4.4 面单元4.4.1 板壳对象4.4.2 平面单元4.4.3 轴对称实体单元4.5 体单元4.6 连接单元4.7 不同单元类型之间的连接第五章材料与截面――沈万湘5.2材料定义5.1.1一般材料定义5.1.2材料高级属性定义5.2框架对象截面定义5.2.1导入截面5.2.2一般截面定义5.2.3变截面定义5.2.4自动截面选择列表定义5.2.5截面设计器定义截面5.3面对象截面定义5.3.1壳对象定义5.3.2平面对象定义5.3.3轴对称实体对象定义5.4实体对象截面定义第六章对象绘制与修改――常弘6.1 捕捉功能6.2 点对象(节点)的绘制6.3 线对象的绘制6.3.1绘制直线框架6.3.2绘制曲线框架6.3.3绘制钢束6.3.4绘制索6.3.5绘制次梁6.3.6绘制支撑6.3.7绘制线对象的辅助功能6.4 面对象的绘制6.4.1绘制墙6.4.2绘制楼板6.4.3绘制斜面6.5 实体单元的绘制6.6 交互式数据库编辑、直接坐标修改、重定形命令6.7 组的操作6.8选择功能6.8.1基本选择操作6.8.2按照性质选择6.8.3按照编号选择6.8.4辅助选择功能6.9对象信息查看6.9.1点信息6.9.2线信息6.9.3面信息6.9.4实体信息第七章荷载工况和施加――常弘7.1 定义静力荷载工况7.2自动地震荷载工况7.3反应谱工况7.4自动风荷载工况7.5 波浪菏载7.6 车道荷载7.7 节点样式7.8 集中荷载7.8.1给点对象施加集中荷载7.8.2给线对象施加集中荷载7.9分布荷载7.9.1面均布荷载7.9.2线均布荷载7.10风荷载7.11温度荷载7.12地面位移荷载7.13应变荷载7.14表面压力荷载7.15孔隙压力荷载7.16 预应力荷载7.17荷载的显示第八章特殊功能指定――郑毅8.1 节点约束(Restraint)8.2 节点束缚(Constraint)8.3 节点区8.3.1 节点区的指定8.3.2 节点区输出约定8.3.3 节点区变形和内力输出8.4 插入点(线单元、面单元偏心)8.4.1 线单元插入点的指定8.4.2 面单元插入点的指定8.5 线对象端部偏移(刚域)8.5.1 端部偏移的作用8.5.2 线对象端部偏移的指定8.5.3端部偏移的显示输出8.6 线对象端部释放8.7 对象的局部坐标轴8.7.1 默认局部坐标轴方向8.7.2 局部坐标轴的显示8.7.3 局部坐标轴的修改8.8 拉压比限定(单拉单压构件)8.9 单元剖分8.9.1 线对象自动框架细分8.9.2 面对象自动网格剖分8.9.3 实体对象自动网格剖分第九章视图功能――郑毅9.1 显示窗口的设定9.2 三维、二维视图定义及控制9.2.1 三维视图的定义及显示9.2.2 二维视图的定义及显示9.2.3 定义新视图9.2.4 显示定义的新视图9.3 视图显示控制9.3.1 显示内容控制9.3.2 显示范围控制9.3.3 视图缩放控制9.4 颜色显示控制9.5 Open GL视图功能9.6 生成AVI视频功能9.6.1 多步动画视频9.6.2 循环动画视频9.7 其它基本视图设置功能9.8 SAP2000中的OpenGL视图第十章快速建模及导入导出――郑毅10.1 模板建模功能10.1.1 新模型初始化模板10.1.2 用模板添加结构到现有模型10.2 AutoCAD10.2.1 导入AutoCAD dxf文件10.2.2 导出AutoCAD dxf文件10.3 模型组装及Access、Excel辅助功能10.3.1 模型组装10.3.2 Access、Excel辅助功能10.4 交互式数据库编辑功能10.5 $2K文本文件及从ETABS中导入模型10.5.1 $2K、S2K文本文件10.5.2 从ETABS中导入模型10.6 与其它程序软件数据接口10.6.1 由SAP2000导入其它软件的模型10.6.2 由SAP2000导出到其它软件第三部分分析功能第十一章分析工况――李立11.1 定义分析工况11.2 分析类型简介11.2.1 线性分析11.2.2 非线性分析11.3 几何非线性11.3.1 几何刚度11.3.2 重力P-△效应11.3.3 大位移11.3.4 初始静力非线性工况11.4 施加荷载11.5 分析工况组合11.6 分析顺序11.7 运行分析工况11.7.1 设置分析选项11.7.2 运行分析第十二章模态分析及反应谱分析――李永双12.1 模态分析12.1.1 模态分析的基本理论12.1.2 SAP2000模态分析中质量源定义12.1.3 特征向量法和Ritz向量法12.1.4 质量参与系数和荷载参与系数12.1.5 算例12.2 反应谱分析12.2.1 反应谱分析的基本理论与方法12.2.2 振型组合基本理论与方法12.2.3 方向组合基本方法12.2.3 中国规范反应谱分析在SAP2000中的实现第十三章线性动力分析――李永双13.1 线性时程分析的基本理论13.1.1时间积分方式13.1.2阻尼参数设置13.2 时程曲线的输入13.2.1 地震波的选取13.2.2 任意动力荷载时程曲线的构建13.3 线性时程分析工况的定义13.3.1 时程类型13.3.2 时程运动类型13.3.3 初始条件13.3.4 荷载作用施加13.3.5 时间步数据13.3.6 阻尼参数13.4 线性时程分析结果的读取与输出13.4.1 时程轨迹的显示13.4.2 反应谱曲线的输出第十四章结果输出――沈万湘14.1图形输出14.2表格输出14.3数据库输出14.4特殊输出14.4.1组输出14.4.2定制书写报告器14.4.3 结构总信息14.4.4 数据库输出第四部分设计功能第十五章荷载组合――常弘15.1 默认荷载组合与荷载组合的定义15.2 用户自定义组合第十六章混凝土框架结构设计及壳设计――李立16.1 混凝土框架结构设计的一般过程16.2 设计首选项及设计组合16.3 交互式设计16.4 中国规范相关信息16.4.1 刚度调整16.4.2 竖向荷载作用下梁弯矩调整16.4.3 结构周期比验算16.4.4 框架构件的抗震等级16.4.5 框架构件的内力调整16.5 设计结果输出16.5.1 图形输出16.5.2 各荷载组合工况设计结果及细节输出16.5.3 表格输出16.5.4 文本输出16.6 壳设计第十七章钢框架设计及优化――郑毅17.1 钢框架设计过程17.2 自动选择截面列表的设置17.3 钢框架设计首选项17.4 钢框架设计条件设定17.4.1 设定设计组17.4.2 选择设计组合17.4.3 查看/修改钢构件的覆盖项17.4.4 设定自动优化目标17.5 钢框架自动优化设计及交互式设计17.5.1 自动优化设计17.5.2 交互式钢框架设计17.6 设计结果显示输出17.6.1 设计结果屏幕图形显示输出17.6.2 设计结果屏幕表格显示输出17.6.3 设计结果的其它输出方式第五部分高级分析功能第十八章屈曲分析――李立18.1 概述18.2 线性屈曲18.2.1 技术背景18.2.2 定义屈曲分析工况18.2.3 屈曲分析结果显示18.2.4 例题18.3 非线性屈曲18.3.1 技术背景18.3.2 三铰拱非线性屈曲分析算例第十九章Pushover分析及阶段施工分析――刘春明19.1 静力非线性Pushover分析19.1.1 Pushover与FEMA 356及ATC-40概述19.1.2 UBC规范反应谱与中国规范反应谱参数转换19.1.3 Pushover分析方法一般过程19.1.4 框架分析方法一般过程19.1.5 默认的、自定义、和生成的铰19.1.6 结果查看19.1.7 Pushover分析时注意事项19.2 静力非线性阶段施工分析19.2.1 阶段施工分析工况定义19.2.2 阶段施工分析结果查看19.3 例题19.3.1 Pushover分析例题19.3.2 阶段施工分析例题第二十章非线性动力分析――李永双20.1 非线性时程工况的定义及相关概念20.1.1 时程函数的定义20.1.2 时程工况的定义20.1.3 积分方式和阻尼设置20.1.4 SAP2000非线性类型20.2 快速非线性分析(FNA)方法20.2.1 基本平衡方程20.2.2 非线性模态方程的形成20.2.3 非线性模态方程的求解20.2.4 FNA法小节及应用20.3 结构动力弹塑性分析20.3.1 动力弹塑性分析的应用范围20.3.2 动力弹塑性分析的基本过程20.3.3 算例20.4 结构耗能减震装置的模拟20.4.1 阻尼单元和隔振单元20.4.2 非线性连接单元需要明确的几个概念20.4.3 阻尼单元的相关参数20.4.4 隔振单元的相关参数20.4.5 阻尼隔振单元应用算例20.5 撞击、爆炸问题的模拟20.5.1 撞击、爆炸荷载函数形成20.5.2 撞击、爆炸荷载的施加20.5.3 时程工况的定义及积分方式的选择20.5.4 撞击、爆炸问题应用算例20.6 非线性分析中其它非线性单元20.6.1 缝单元和钩单元20.6.2 多元-线弹性单元20.6.2 Wen塑性单元20.6.3 多线塑性单元第二十一章频域分析――李文峰21.1 频域分析的基本概念21.2 稳态分析21.3 稳态分析例题21.4 功率谱密度分析21.5 功率谱密度分析例题第二十二章桥梁模块――李胜林22.1 桥梁BAG模板22.2 桥梁模块22.2.1 桥梁向导22.2.2 定义桥轴线22.2.3 定义下部结构22.2.4 定义上部结构22.2.5 桥对象22.2.6 定义预应力22.2.7 桥梁FEM22.2.8 定义车辆荷载22.2.9 定义移动荷载分析工况22.2.10 定义桥梁反应22.2.11 显示桥梁反应22.3 实例:三跨连续梁预应力混凝土变截面连续梁桥分析第六部分工程应用第二十三章索结构及玻璃幕墙――邓映捷23.1 原理概述23.1.1索的模拟23.1.2预拉力施加23.1.3非线性分析23.1.4荷载和作用23.1.5主要控制指标和因素23.2 单拉索点支幕墙23.2.1模型描述及建模基本过程23.2.2结果查看23.3 鱼腹式点支幕墙23.3.1模型描述及建模基本过程23.3.2结果查看第二十四章预应力钢结构――刘威24.1 结构受力原理概述24.2 建模分析24.2.1 工程概况24.2.1 计算模型第二十五章复杂高层钢结构――林海25.1 复杂高层结构分析的概述25.2 复杂高层结构分析的基本内容25.2.1 模态分析25.2.2 竖向荷载25.2.3 风荷载25.2.4 地震作用25.2.5 温度应力25.2.6 侧向位移限值25.2.7 结构稳定25.3 复杂高层钢结构有限元分析的关键问题25.3.1 建立合理的计算模型25.3.2 结构分析工况中需注意的问题25.4 工程实例25.4.1 结构模型概况25.4.2 荷载工况的设置及说明25.4.3 分析工况的设置及说明25.4.4 结构分析计算结果25.4.5 小结第二十六章复杂高层混合结构――肖从真、许自国26.1 此类问题的一般概念阐述26.2 该类问题有限元分析几个关键问题在SAP2000中的实现26.3 复杂高层结构算例分析第二十七章体育场馆――李文峰27.1 计算模型的建立27.1.1几何模型的建立27.1.2 模型力学属性的定义27.1.3 荷载施加27.2 体育场馆结构分析27.2.1 分析工况的定义27.2.2 分析结果的合理性27.2.2 分析结果的使用27.3 构件设计27.3.1 钢构件设计27.3.2 混凝土构件设计27.4 算例第二十八章工业建筑――李永双28.1 工业建筑问题的一般概念阐述28.1.1 厂房类结构28.1.2 筒仓类结构28.1.3 高炉类结构28.1.4 水池类结构28.1.5 石油化工类结构28.1.6 核工业类结构28.1.7 复杂几何相交类结构28.2 工业结构分析几个关键问题在SAP2000中的实现28.2.1 厂房类结构吊车荷载的实现28.2.2 筒仓及高炉类结构建模技巧28.2.3 水池类结构水压及土和结构相互作用28.2.4 石化类结构建模技巧和细部处理28.2.5 工业设备的常见荷载作用施加28.2.6 系统总体分析及结果评价28.3 工业结构算例分析28.3.1 筒仓类结构算例28.3.2 石化类结构算例第二十九章桥梁工程――李胜林29.1 斜拉桥主要组成部分在SAP2000中的模拟29.1.1 主梁模型29.1.2 拉索的模拟29.1.3 边界条件的模拟29.1.4 关于地基与结构的相互作用29.1.5 拉索等部件在SAP2000中的处理方法29.2 斜拉桥分析中的计算问题29.3 斜拉桥合理索力的确定方法29.3.1 简单算例:某斜拉桥全桥状态下的索力调整29.4 斜拉桥的模态分析29.4.1 简单算例第三十章混凝土重力坝――李立30.1 概述30.1.1 重力坝的工作原理30.1.2 重力坝的荷载30.2 SAP2000相关技术的应用30.2.1 实体单元30.2.2 节点样式30.2.3 反应谱分析30.3 算例分析30.3.1 问题描述30.3.2 建模及求解分析30.3.3 计算结果分析附录SAP2000 安装――林述涛A.1 SAP2000安装A.1.1 系统要求A.1.2 安装前注意事项A.1.3 程序安装A.1.4 加密锁安装A.1.5 License认证A.2 License工作方式A.2.1 License类型A.2.2 License使用A.2.3 License合法性判别A.3 安装常见问题处理A.3.1 License Not FoundA.3.2 不显示中文界面。
《结构力学》习题解答天津城市建设学院土木工程系力学教研室目录第2章平面体系的几何组成分析 (2)第3章静定梁与静定刚架 (12)第4章三铰拱与悬索结构 (29)第5章静定桁架和组合结构 (35)第6章结构的位移计算 (53)第7章力法 (73)第8章位移法 (108)第9章用渐进法计算超静定梁和刚架 (148)第10章影响线及其应用 (169)第11章最小势能原理 (195)第12章结构矩阵分析 (200)第13章结构的动力计算 (223)第14章结构的稳定计算 (254)第15章梁和刚架的极限荷载 (263)第2章 平面体系的几何组成分析2.3 习题解答2.3.1 基本题习题2-1 试对图示体系进行几何组成分析。
习题2-1图 习题2-1解答图解:为了便于分析,对图中的链杆和刚片进行编号,分析过程见习题2-1解答图。
地基为刚片I ,它与刚片Ⅱ之间用不交于一点的链杆1、2、3相连,组成几何不变部分,看作一个新刚片。
此刚片与刚片Ⅲ又由不交于一点的链杆4、5、6相连,又组成几何不变体。
所以,体系是几何不变得,且无多余约束。
习题2-2 试对图示体系进行几何组成分析。
解:从图2-15(b )可知,杆件CD 和链杆3及铰D 构成二元体,可以去掉;取杆件CB 为刚片Ⅰ,基础作为刚片Ⅱ,根据规则一,两刚片是通过杆AB 、链杆1、2组成几何不变体。
所以,整个体系为几何不变体系,且无多余约束。
习题2-2图 习题2-2解答图习题2-3 试对图示体系进行几何组成分析。
习题2-3图 习题2-3解答图解:杆AB 由固定支撑与基础联结形成一体,此外,杆AB 又用链杆1再与基础联结,故链杆1为多余约束;将此部分取为刚片,杆CD 取为刚片,则两刚片用个BC 、链杆2、链杆3三根不平行也不交于一点相连,组成几何不变体。
所以,体系是具有一个多余约束的几何不变体系。
习题2-4 试对图示体系进行几何组成分析。
习题2-4图 习题2-4解答图解:杆AB 由固定支撑与基础联结形成一体,构成刚片Ⅰ,杆BC 为刚片Ⅱ,两刚片通过铰B 和链杆1联结组成几何不变体;此不变体为新刚片,与杆CD 又通过铰C 和链杆2联结组成几何不变体;此时再用链杆3将杆CD 与基础联结,显然是多余的,故链杆3为多余约束。
一、填空题1)公路桥梁的作用按其随时间变化的性质,分为永久作用、可变作用、偶然作用。
2)按结构体系及其受力特点,桥梁可划分为梁桥、拱桥、悬索桥以及组合体系。
3)桥跨结构在温度变化、混凝土的收缩和徐变、各种荷载引起的桥梁挠度、地震影响、纵坡等影响下将会发生伸缩变形。
4)钢筋混凝土梁梁内钢筋分为两大类,有受力钢筋和构造钢筋。
5)作用代表值包括标准值、准永久值、频遇值。
6)桥梁纵断面设计包括桥梁总跨径的确定、桥梁的分孔、桥面的标高及桥下净空、桥上及桥头引导纵坡的布置。
7)桥台的常见型式有重力式桥台、轻型桥台、组合式桥台和框架式桥台等。
8)公路桥面构造包括桥面铺装、防水和排水系统、桥面伸缩装置、人行道及附属设施等。
9)悬索桥主要由桥塔、锚碇、主缆和吊索等组成。
10)重力式桥墩按截面形式划分,常见的有矩形、圆形、圆端形和尖端形等。
11)常见的轻型桥台有薄壁轻型桥台、支撑梁轻型桥台、框架式轻型桥台、组合式轻型桥台等。
12)设计钢筋混凝土简支T梁,需拟定的主要尺寸有梁宽、梁高、腹板厚度、翼缘板厚度。
13)柱式桥墩的主要型式主要有独柱式、双柱式、多柱式和混合式。
14)明挖扩大基础的稳定性验算包括倾覆稳定性验算和滑动稳定性验算。
15)桥梁支座按其变为的可能性分为活动支座和固定支座。
16)支座按其容许变形的可能性分为固定支座、单向支座和多向支座。
17)常用的重力式桥台有 U形桥台、埋置式桥台、八字式桥台、一字式桥台等。
18)桥梁的主要组成部分包括桥墩、桥台及桥跨结构等。
19)桥梁设计一般遵循的原则包括安全性、适用性、经济性、先进性和美观等。
20)荷载横向分布影响线的计算方法主要有:杠杆原理法、偏心压力法、铰接板法、比拟正交异性板法。
21)通常将桥梁设计荷载分为三大类:永久荷载、可变荷载、偶然荷载。
22)公路桥梁设计汽车荷载分为公路-I级、公路-II级两个等级,它包括车道荷载和车辆荷载,其中车辆荷载用于桥梁结构的局部加载和桥台验算。
建筑主体结构工程施工技术要点探析李书林发表时间:2020-05-22T10:09:40.303Z 来源:《建筑实践》2020年3期作者:李书林[导读] 近年来,随着建筑行业的快速发展,建筑工程在数量与规模上均有较大提升。
摘要:近年来,随着建筑行业的快速发展,建筑工程在数量与规模上均有较大提升。
作为建筑工程的主体结构,其安全性和稳定性决定了整个建筑工程的施工质量,是建筑工程中必然存在的重中之重。
本来希望能够对于建筑主体施工技术的重要性进行有力的探讨,对于建筑主体结构施工要点进行有效的分析,通过本文的研究能够推动我国建筑工程和相关事业能够快速稳定的发展。
关键词:建筑主体结构工程;施工技术;要点?引言当前我国经济飞速发展,且城市化进程在持续加快,为了合理利用土地资源,增加建筑层数,我们需对建筑主体结构进行分析。
在建筑中随着建筑层数的增多、建筑高度的增加,对建筑施工主体结构稳定性提出较高要求,也明显增加了建筑施工难度。
建筑施工团队需掌握科学、合理的建筑施工技术,明确主体结构施工的重点、难点,还需把握好施工质量,以确保高层建筑的稳固性,提高高层建筑实用性、安全性,现就建筑主体结构工程中存在问题进行分析,以提高建筑工程质量控制效果。
1建筑主体结构在施工过程中的重要性在建筑工程项目施工的过程中,工程的主体结构将会直接影响到建筑的功能以及质量。
近年来,随着建筑规模的增大,建筑功能的多样化,建筑主体结构的形式也越来越多样化,在进行城市建筑主体结构工程施工的过程中,建筑的要求也越来越高。
为了确保建筑项目的整体功能以及施工质量,建筑施工单位需要做好建筑主体的建筑施工,利用先进的施工技术以及方法进行建筑主体的施工。
建筑的主体结构主要值得是建筑地基以上的部门,建筑的地基部分是建筑荷载以及力量的主要承担者,在施工的过程中,需要确保建筑地基的稳定性与可靠性,确保建筑地基能够承受整体的荷载。
建筑项目是有建筑地基与建筑主体两个部分共同组成的,因此确保建筑地基与建筑主体的施工质量就是确保建筑项目施工质量的重要保障。
第22章桥梁模块SAP2000具有两个桥梁建模工具,一个是桥梁分析BAG(Bridge Analysis Generator)模板;另一个为需要单独协议的桥梁模块。
与工业与民用建筑不同,桥梁结构的通常要进行移动荷载的工况分析,得到结构反应的包络或者某个反应的影响线/面。
而这部分功能与SAP2000的桥梁模块息息相关。
本章介绍了桥梁BAG模板和桥梁模块,然后利用桥梁模块,建立了一座连续梁桥模型,计算了其在汽车活载作用下的反应,并对施工阶段进行了模拟。
下面先介绍桥梁的BAG模板。
22.1 桥梁BAG模板BAG模板SAP2000早期版本就已经存在,是桥梁模块的初级形式,它不需要单独的协议。
BAG模板也是采用参数化的形式来建立桥梁模型,但只形成梁单元模型,且它形成的框架截面等等存在于SAP2000的公用环境中,工程师可以方便的进行修改及指定。
在SAP2000程序启动后,选择Caltrans-BAG,进入BAG模板。
新建一个桥梁模型文件,此时可以从零开始,也可以从文本文件(此文件后缀名为bag,工程师可以在了解其文件格式后,通过第三方软件如记事本等直接编写)导入。
执行File>New Model命令,弹出控制信息及地震数据框。
如图20-1所示。
图20-1 BAG模板控制数据对话框在控制信息对话框中,要输入下列信息:要考虑的振型数量;桥梁每跨添加的节点(影响主梁的梁单元的数量);桥墩添加的节点(影响墩对象中梁单元的数量);是否在桥台处添加细小单元;是否在铰缝处添加细小单元;设计温度范围等;在地震数据对话框中,要指定谱的修正系数,指定ATC 32反应谱的各个系数或者指定谱文件的位置。
执行Define>Geometry命令来定义桥梁对象的总体几何信息,图20-2所示。
图20-2 总体几何信息对话框在Origin对话框中,要定义桥梁起点的坐标值及方位,在Curve Data对话框中要定义桥梁轴线的数据,在Abutment对话框中,要定义桥台的编号,沿轴线的位置,标高及节点自由度释放情况。
桥跨的数据有三类,一类为桥跨的几何数据。
如图20-3所示。
图20-3 桥跨数据对话框1包括跨的编号、跨径、主梁截面属性、材料弹模及附加质量。
第二类为主梁截面各部分的数据,如图20-4所示。
图20-4 桥跨数据对话框2包括:上部结构宽度、顶底腹板厚度、梁格数、翼缘长度及厚度等。
第三类为边界条件,如图20-5所示。
图20-5 桥跨数据对话框3包括铰的位置及几何信息、主梁承受的各种荷载情况。
与桥跨数据类似,下部结构的数据定义也有三组:第一组为几何数据,包括编号、标高、墩柱数量、墩柱间距、模量、墩柱类型、墩柱的截面属性类型及盖梁数据;第二组为墩柱所承受的荷载,包括集中力和均布力;第三组为墩柱的约束情况。
最后要定义墩柱的截面信息,包括分段长度及截面属性。
通过上面一系列的定义,基本完成了桥梁的各个部分的定义,包括上部结构与下部结构及承受荷载的情况。
此时可以将这些信息通过File>Export to SAP2000将模型导入到SAP2000下,此时可以对几何模型进行编辑、指定、运行等操作了。
22.2 桥梁模块SAP2000 的桥梁模块可以快速方便地建立各种复杂的桥梁模型,包括参数化的横截面定义、复杂的三维桥轴线、桥台和桥墩、各种预应力钢筋布置、自动生成框架、壳体和实体单元模型,自动进行桥梁活荷载布置,进行桥梁基础隔震和桥梁施工顺序分析,进行大变形悬索桥分析和静力非线性Pushover 分析等等。
SAP2000 的顺序施工模块增加了对任意模型考虑施工顺序的功能,顺序施工分析可以包括与时间相关的效应,如混凝土的徐变和收缩、混凝土的龄期效应、预应力钢筋的松弛效应等等。
注意,桥梁模块采用了一种参数建模的方式,所以这样才能实现模型在不同单元类型之间的转换。
大部分工程师定义的参数在SAP2000的公用环境中是可以直接查看的,这样也方便工程师来检查模型。
如工程师采用自定义的方式来定义桥墩与上部结构的连接情况,在程序中会自动产生一个连接属性。
22.2.1 桥梁向导桥梁向导提供了使用SAP2000 桥梁模块一步一步建模过程指导。
在进行建模的每一步,桥梁向导简单介绍了各步骤功能。
工程师也可以抛开桥梁向导,而直接使用桥梁模块的各项命令建立桥梁模型。
22.2.2 定义桥轴线桥轴线可以说是桥梁的主梁中心线,相对来讲,它比SAP2000中普遍使用的轴线的作用更广。
它表达了桥梁的平面及竖向布置,同时桥梁的其它构件如桥台、桥墩位置的定义都要用到轴线的数据。
在定义轴线之前,通常先要对首选项进行确认,首选项包括两个内容:北向方向,工程师输入的角度用来表征北向箭头与全局坐标系X的夹角,默认为零度;曲线离散,工程师输入的最大的交角度数来指定桥梁曲线的离散角。
值越小,曲线越平滑,默认为1°。
图20-6 桥轴线对话框坐标系下拉列表。
工程师根据所建立的桥梁模型选择要定义轴线系统的坐标系,包括整体坐标系和工程师建立的用户坐标系。
初始站坐标栏定义了桥梁轴线的起点,默认为所用坐标系的原点。
起始和终点数据栏定义了桥梁的一些基本数据,如起点和终点位置,桥梁走向(水平面,X-Y投影),初始梯度(纵轴走向)等。
桥梁的水平轴线与垂直轴线可以采用两种方式来进行:一是工程师直接定义,二是利用现有模板来进行。
22.2.3 定义下部结构下部结构包括桥台、桥墩及地基。
墩、台主要承受上部结构传来的荷载,并通过基础又将此荷载及本身的自重传递到地基上。
桥台除了是支撑桥跨结构的结构物外,又是衔接桥头引道的构筑物。
在SAP2000中,桥台具体输入参数如图20-7所示。
图20-7 桥台数据对话框桥台本身的定义可以有两种方式:一种为已经定义好的的连接属性,可以为线性与非线性的各种连接单元;第二种为自定义的方式,需要在自定义桥台栏中定义桥台自由度的情况,如固定(Fixed)、自由(Free)或者部分刚性(Partial Fixity),如果为部分刚性,需要指定刚度。
对于常见的简支梁桥而言,当横向、竖向、纵向均为固定约束时,为固定支座;当横向、竖向为固定约束,而纵向自由时,为纵向滑动支座。
桥台支座水平位置栏定义了桥台支座的位置:在参考线位置处,在主梁肋的位置及根据支座数目沿主梁底板宽度平均放置。
图20-8显示了桥台支座在水平方向的位置。
图20-8 桥台支座水平位置示意图横隔板栏为可选选项,用来指定主梁在桥台位置处的隔板,工程师可使用隔板厚度编辑栏指定隔板的厚度。
注意主梁两端或者工程师定义跨的起始和终端处的隔板是不能通过桥对象>修改/显示相交隔板来精确定义的。
只能在桥台或者桥墩对象数据来定义。
桥墩一般指多跨桥梁的中间支撑结构物。
桥墩的数据主要包括四个部分:一是盖梁,包括盖梁定位、截面、长度;二是墩柱、包括定位、截面、长度等;三是边界情况,包括上部结构的连接属性,与地基的连接属性;四是横隔板数据。
桥墩具体的输入参数如图20-9所示:图20-9 桥墩数据对话框在墩柱的数据中,程序提供了柱的底部连接有三种形式,一是固定(Fixed),二是铰接(Pinned);三是来自于工程师定义的桥柱支座。
桥柱支座数据如图20-10所示。
图20-10 桥柱支座数据对话框22.2.4 定义上部结构在桥梁模块中,上部结构包括主梁、铰、伸缩缝等等。
如果用桥梁模块来建复杂体系的桥梁的上部结构,如悬索桥的主缆或者斜拉桥斜拉索等,则可通过SAP2000主程序来定义。
在这里仅限于桥梁模块来进行描述。
普通的主梁截面基本都可以利用桥梁模块采用参数化的形式来输入:如混凝土箱梁、T 梁、现浇板梁、钢-混凝土组合梁等。
截面类型如图20-11所示。
图20-11 主梁截面类型一般来说,主梁截面沿纵向是不断变化的。
SAP2000的框架单元的截面属性按照一定的规律进行变化。
在桥梁模块中这项功能得到了大大的加强。
沿桥梁的跨度定义任意一个变量,将来这个变量附给主梁的截面任一参数,如高度、宽度、腹板厚度等。
注意这里的变量指的是尺寸改变量,即基于截面参数的标准值遵照参变量进行增或减。
这种方法比在SAP2000的公共环境下直接定义要方便的多。
变量定义如图20-12所示。
图20-12 变量数据定义对话框将此变化的参数在桥对象数据指定给截面,这样工程师就可以方便地模拟沿跨度不断变化的主梁截面。
主梁沿跨度方向可能是连续的,也可能存在不连续的行为,如存在铰或者伸缩缝。
这些不连续的行为需要在桥铰(伸缩缝)数据对话框中定义,如图20-13所示。
图20-13 桥铰(伸缩缝)数据对话框缝数据包含两部分内容:Gap缝数据和Hook缝数据。
在默认的情况下,自定义Gap缝,程序自动形成Gap连接属性,其中竖向(U3)具有非线性的Gap属性;同理自定义Hook缝,程序自动形成Hook连接属性,连接单元的刚度为模量E×面积A÷长度L。
如图20-13所示产生的Hook单元的U2方向的刚度为10000×2/4=5000N/m。
如果模拟钢构桥中常见的简支挂梁的滑动一端,在自定义Gap缝栏内,将U3和U2设置为Fixed,其余自由度为Free。
这里的行为与指定框架两端自由度释放类似。
若已知牛角支座的刚度也可输入U3方向的刚度。
22.2.5 桥对象当上部结构与下部结构所需参数基本完成后,就可以通过定义桥对象组建桥梁模型,在桥对象数据对话框中,可以定义跨径、主梁变化、桥台、桥墩、横隔板、预应力等。
如图20-14所示:图20-14 桥对象数据22.2.6 定义预应力预应力在桥梁工程中应用较为广泛。
SAP2000目前直接通过桥梁模块来模拟采用后张法施工的预应力束。
预应力束的定义如图20-15所示。
图20-15 桥钢束数据对话框预应力束的各项参数主要根据CEB-FIB规范,我国的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中各种预应力参数的取值与CEB-FIB中的值基本一致。
图20-16 预应力损失参数对话框在摩擦和锚固损失栏中,Curvature Coefficient (Unitless)为预应力钢筋与管道壁的摩擦系数μ,Wobble Coefficient (1/m)为管道每米局部偏差对摩擦的影响系数k,桥规表6.2.2规定了μ和k的取值。
Anchorage Set Slip (m)为锚具变形造成的预应力钢筋的回缩值。
其它损失参数栏中参数只有在将预应力模拟为荷载时才需定义,如果预应力模拟为单元时,预应力的其它损失参数在材料模型中体现。
Elastic Shortening Stress (N/m2)为由混凝土弹性压缩造成的应力损失,Creep Stress (N/m2)和Shrinkage Stress (N/m2)为由于混凝土的收缩和徐变造成的预应力损失,Steel Relaxation Stress (N/m2)为由于预应力钢筋的应力松弛造成的预应力损失。