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桥梁计算(常用的计算方法)

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＊＊＊ 桥梁仿真单元类型 ........................................................................................................... 1

一、建议选用的单元类型 ....................................................................................................... 1

二、常见桥梁连接部位 ........................................................................................................... 2

三、桥梁基础的处理方式 ....................................................................................................... 2

＊＊＊ 桥梁常见模型处理 ........................................................................................................... 2

一、桥梁中常用的模型可以用相应的单元 ........................................................................... 2

二、桥梁建模要综合运用各种合适的单元 ........................................................................... 3

三、选用合适的分析方法 ....................................................................................................... 3

施加预应力的方式 ........................................................................................................................... 3

一、预应力的模拟方式 ........................................................................................................... 3

二、建立预应力的模型 ........................................................................................................... 5

＊＊＊ 土弹簧的模拟 ..................................................................................................................... 5

＊＊＊ 混凝土的模拟 ..................................................................................................................... 5

工况组合........................................................................................................................................... 6

一、典型的荷载工况步骤 ....................................................................................................... 6

二、存储组合后的荷载工况 ................................................................................................... 6

风荷载的确定 ........................................................................................................................... 7

地震波的输入 ........................................................................................................................... 7

初应力荷载 ............................................................................................................................... 8

Ansys可采用两种方法来实现铰接： .................................................................................... 8

AUTOCAD模型输入 ...................................................................................................................... 9

用ANSYS作桥梁计算十三（其他文件网格划分） .................................................................. 12

(一)时间选项 .......................................................................................................................... 13

(二)子步数和时间步大小 ...................................................................................................... 13

(三)自动时间步长 .................................................................................................................. 14

(四)阶跃或递增载荷 .............................................................................................................. 14

关于阶跃载荷和逐渐递增载荷的说明： ..................................................................................... 14

一、用于动态和瞬态分析的命令 ......................................................................................... 14

二、非线性选项 ..................................................................................................................... 14

三、输出控制 ......................................................................................................................... 15

重新启动一个分析 ......................................................................................................................... 16

一、重启动条件 ..................................................................................................................... 16

二、一般重启动的步骤 ......................................................................................................... 17

三、边界条件重建 ................................................................................................................. 17 1 在Ansys单元库中，有近200种单元类型，在本章中将讨论一些在桥梁

工程中常用到的单元，包括一些单元的输人参数，如单元名称、节点、自由

度、实常数、材料特性、表面荷载、体荷载、专用特性、关键选项KEYOPl等。

＊＊＊ 关于单元选择问题

这是一个大问题，方方面面很多，主要是掌握有限元的理论知识。首先

当然是由问题类型选择不同单元，二维还是三维，梁，板壳，体，细梁，粗梁，

薄壳，厚壳，膜等等，再定义你的材料：各向同性或各向异性，混凝土的各项’

参数，粘弹性等等。接下来是单元的划分与网格、精度与求解时间的要求等

选择，要对各种单元的专有特性有个大概了解。

使用Ansys，还要了解Ansys的一个特点是笼统与通用，因此很多东西

被掩盖到背后去了。比如单元类型，在Solid里面看到十几种选择，Solid45，

Solidl85，Solid95等，看来区别只是节点数目上。但是实际上每种类型里还

有Keyopt分成多种类型，比如最常用的线性单元Solid45，其Keyopt(1)：in

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桥梁计算荷载

桥梁计算荷载

桥梁计算荷载

一、 桥梁设计作用的分类：

1. 概念：

作用——公路桥涵设计术语

 直接作用（荷载）：施加在结构上的一组集中力或分布力

 间接作用：引起结构外加变形或约束变形的原因

2. 分类：

二、 桥梁工程作用取值方法

(一) 设计时，对不同的作用采用不同的代表值

1. 永久作用：采用标准值作为代表值

2. 可变作用：根据不同的极限状态分别采用标准值、频遇值、准永久值作为代表值

 标准值：承载能力极限状态设计、按弹性阶段计算结构强度

 频遇值：正常使用极限状态按短期效应组合设计

 准永久值：按长期效应组合设计

3. 偶然作用：采用标准值作为代表值

(二) 代表值的取用规定

1. 永久作用的标准值：

 结构自重（包括结构附加重力）：按结构构件的设计尺寸与材料的重力密度计算确定

2. 可变作用的标准值： （1） 汽车荷载：

 汽车荷载分为公路—I级和公路—II级

 车道荷载：桥梁结构整体计算

 车辆荷载：桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台、挡土墙土压力等的计算

 车辆荷载和车道荷载的作用不重叠

（2） 车道荷载的计算图式：

（3） 公路—I级车道荷载：

 均布荷载标准值:q k=10.5kN/m

 集中荷载标准值：

桥梁计算跨径≤5m，Pk=180 kN

5m＜桥梁计算跨径＜50m，采用直线内插求得

桥梁计算跨径≥50m，Pk=360 kN

 计算剪力效应，上述集中荷载标准值Pk×1.2

（4） 公路—II级车道荷载：

 均布荷载标准值q k和集中荷载标准值Pk按公路—I级车道荷载的0.75倍采用

（5） 车道荷载的分布：

 均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同好影响线上

 集中荷载标准值只作用于相应影响中一个最大影响线峰值处 （6） 人群荷载标准值的采用规定：

 桥梁计算跨径≤50m，人群荷载标准值3kN/㎡

 50m＜桥梁计算跨径＜150m，由线性内插得人群荷载标准值

常用桥梁计算软件的分析

常用桥梁计算软件的分析

常用桥梁计算软件的分析

目前对桥梁进行计算分析可供选择的计算软件很多，国内专用软件有桥梁博士、GQJS和QLJC及桥梁荷载试验静动力分析系统等，国外的大型通用有限元程序如ANSYS、MIDAS等，这些软件在桥梁计算方面都各有所长和不足之处。

1）公路桥梁结构设计系统GQJS

GQJS由交通部科学研究院开发推出，其适用于任意可作为平面杆系处理的桥梁结构体系及组合结构等。结构材料可以随意定义为多种材料，且结构的不同构件可采用不同的材料类型。系统可进行施工阶段和使用阶段综合分析。系统使用阶段计算荷载包括了各种常见静荷载和现阶段绝大部分常见的设计荷载，并可自定义车辆荷载。系统后处理强大，可给出各阶段内力、累计内力、截面沿高度6点的正应力、剪应力、主应力及其方向，使用阶段各种荷载作用下的截面内力、位移、应力及其最不利组合，可以根据需要绘制各施工阶段静力计算图示、挠度图及应力包络图等。

2）桥梁博士

由同济大学桥梁工程系开发完成，和GQJS功能相近，操作亦十分简易，后处理丰富，内嵌截面验算功能，是一款优良的桥梁设计软件。

3）MIDAS/Civil

MIDAS/Civil是为了能够迅速完成对土木结构的结构分析与设计而开发的“土木结构专用结构分析与优化设计软件”。其适合所有桥梁结构形式，同时可以做非线性边界分析、材料非线性分析、静力弹塑性分析、动力弹塑性分析等。系统单元丰富，具有工程常用的单元类型；系统界面友好，结构外观可三维动态显示，操作简单易学，拥有快速建模助手，建模迅速，系统后处理强大，可输出各种内力图、应力图及动力视频文件等。是一款优良的通用有限元程序。

4）大型有限元程序ANSYS

ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发。其功能极为强大，对土木工程可进行结构静力非线性分析和动力分析，是目前世界上最为通用的大型有限元程序之一。 ANSYS是通用有限元软件，他们各自有自己的优点和不足，他的优点在于应用范围广，功能非常强大，对于结构计算来说，基本上是只要想得到，就能做得到。这种通用有限元软件比较其优劣不外乎三点，一是前处理的方便性，比如能否做到模型与CAD互相导入，建模是否方便，这方面ANSYS比ADINA强很多，二是网格划分的功能，比如ANSYS对于六面体网格划分就不如MARC好使，三就是他的求解效率了，光从非线性分析这一块来说，ADINA更加容易收敛，特别对于体单元来说，而且计算速度也更加快，可能是迭代算法和ANSYS有所需别吧。不过这种通用有限元软件都存在着通病，一是它基本上是英文版，帮助文件也是英文，基本上只是高校或者科研单位才会用到这样的软件，二是用在桥梁设计或者其他结构计算的时候很麻烦，很多桥梁结构特有的问题无法直接地去考虑，比如预应力、收缩徐变、活载等等，这些只能由用户自己来模拟，很多高校的研究生都在这方面发表过论文，但是这种模拟毕竟有其局限性，而且不是每个人都能够很容易掌握的。更加麻烦的是有限元模拟仍然无法解决的问题，要涉及二次开发的时候，最典型的就是斜拉桥的调索，以及如何自动计入索的垂度效应，这些只能用二次开发来实现了。另外就是不能直接套用桥梁规范，后处理的时候就会增加很多不必要的烦恼了。在应该说ANSYS是各大高校应用非常广泛的一种软件，功能非常强大也非常全面，但是正因为全面也就造成了他的不够专业，对于桥梁的计算，用ANSYS应该说不是很方便，他不能考虑混凝土的收缩徐变，也不能直接加预应力筋，只能通过一些等效的办法例如升降温，加LINK单元等来实现，这些办法的弱点一个是计算不够准确，再就是做起来太麻烦，浪费大量的时间和精力，这也跟上面所说的软件的最大功用背道而驰。ANSYS还有另外一个弱点就是帮助文件是英文的，对于大部分的设计人员来说这是一个挑战，并且ANSYS的单元种类太多，要想学好需要花大量的时间。因此个人觉得ANSYS对于桥梁设计来说并不实用，可能比较实用于高校做科研或者作构件局部分析。

桥梁施工常用计算培训资料

桥梁施工常用计算培训资料

2013

中交路桥南方工程有限公司

桥梁施工常用计算培训资料

中交路桥南方工程有限公司 技术质量部

1/1 薄壁墩翻模施工模板计算实例

中交路桥南方技术质量部 李玲玉

1 工程概况

XXX大桥基本概况，墩身形式及布置情况，翻模施工墩身结构形式及布置情

况及最大高度等数据。墩身采用翻模施工，墩身施工每模浇筑时间约4小时，每

模浇筑高度4.5m，平均浇筑速度h/m.V1251。墩身采用C40混凝土，侧压力计

算时不考虑钢筋荷载，则混凝土的重力密度3024m/KN.

c。混凝土浇筑采用塔

吊提升料斗施工，料斗容积0.8m³，浇筑混凝土坍落度100-140，不掺加减水剂，

施工期间最低温度10℃。

2 计算依据

1、《XXX项目两阶段施工图》；

2、《建筑工程大模板技术规范》 JGJ 74-2003；

3、《公路桥涵施工技术规范》 JTG/T F50-2011；

4、《钢结构设计规范》 GB50017-2003；

5、《路桥施工计算手册》、《建筑施工计算手册》；

6、《XXX总体施工组织计划》。

3技术标准

表 3-1 钢材强度设计值（MPa）

钢 材

抗拉、抗压和

抗弯f 抗剪fv 端面承压（刨

平顶紧）fce 备 注

牌 号 厚度或直径

（mm）

Q235 ≤16 215 125

325 面板、肋

＞16~40 205 120

Q345 ≤16 310 180

400 拉杆 ＞16~35 295 170

＞35~50 265 155

依照JTG/T F50-2011，验算模板、支架刚度时，其最大变形值不得超过下列

允许值：

1、结构表面外露模板，挠度为模板构件跨度的1/400； 中交路桥南方工程有限公司 技术质量部

1/2 2、结构表面隐蔽的模板，挠度为模板构件跨度的1/250；

3、支架受载后挠曲的杆件（横梁、纵梁），其弹性挠度值为相应结构计算跨

境的1/400；

4、钢模板的面板变形值为1.5mm，钢棱和柱箍变形为L/500，B/500，（其中L

常用桥梁壅水计算经验公式

常用桥梁壅水计算经验公式

道不松公式：

∆Z=η(𝑉𝑀2−𝑉02)

式中： ∆Z──最大壅水高度（m）；

η──与河段特征及河滩路堤阻挡流量和设计流量的比值有关的系数, 根据《公路桥位勘测设计规范》，η取值见表1；

表1η值表

河滩路堤阻断流量与设计流量的比值（%） <10 11~30 31~50 >50

η 0.05 0.07

0.1 0.15

𝑉𝑀──桥下断面平均流速（m/s）；

V0──桥前断面平均流速（m/s）。

实用水力学公式：

∆Z=𝛼𝑉22𝑔[(𝑩𝜉∑𝑏)2−(ℎℎ+∆Z)2]

式中： α──动能校正系数，一般取1.1；

ξ──过水面积收缩系数，取0.85～0.95；

B──河宽（m）；

V──建桥前断面平均流速（m/s）；

h──建桥前断面平均水深（m）；

∆Z──最大壅水高度（m）；

∑b──建桥后过水断面总宽，河宽减去桥墩总宽（m）。

Henderson 公式：

∆Z=(1+η)𝑉222𝑔−𝑉122𝑔

式中：η──与桥墩形状有关的系数，矩形墩取0.35，圆形墩取0.18；

V1、V2──桥位断面和河道断面的平均流速（m/s）。

铁科院陆浩公式：

∆Z=K𝑁∙K𝑉𝑉𝑞2−𝑉0𝑞22𝑔

式中：Vq──桥下断面平均流速，Vq=KpQS/ωj(m/s）；

V0q──桥前断面平均流速，V0q=QS/ωG（m/s）；