截面幾何性質(zhì)計算

1、截面幾何性質(zhì)計算計算過上部的人都知道，在計算橫向力分布系數(shù)和沖擊系數(shù)的時候都需要計算截面的抗彎慣距和抗扭慣距，下面就介紹幾種方法來計算抗彎慣距和抗扭慣距（本教程拿30米簡支轉(zhuǎn)連續(xù)箱梁截面做樣例）：一、在AUTOCAD中有一個命令massprop可以計算截面的面積、周長、質(zhì)心、慣性矩   操作簡介：1、首先在CAD中畫出如下圖的圖形；2、用region命令將圖形轉(zhuǎn)化成內(nèi)外兩個區(qū)域；3、用subtract命令求內(nèi)外區(qū)域的差集；4、用move命令將圖形移動至（0，0，0），用scale命令將圖形單位調(diào)整為米；5、用massprop命令計算截面性質(zhì)（可惜這個命令不能計算抗扭慣距）C

2、ommand: mas MASSPROPSelect objects: 1 foundSelect objects:-   REGIONS   -Area（面積）:                    1.2739Perimeter（周長）:               13.7034Bounding box（邊緣）

3、:         X: -1.7000  -  1.7000                      Y: 0.0000  -  1.6000Centroid（質(zhì)心）:     X: 0.0000         &

4、#160;            Y: 1.0458Moments of inertia:   X: 1.7883              Y: 0.7922Product of inertia:  XY: 0.0000Radii of gyration:    X: 1.1848           &#

5、160;  Y: 0.7886Principal moments and X-Y directions about centroid:                      I: 0.3950 along 1.0000 0.0000這就是慣距                      J: 0.7922

6、along 0.0000 1.00002008-6-6 23:10 結(jié)果.jpg (132.71 KB) 2008-6-6 23:00 第二種方法：采用橋博計算截面慣距操作簡介：本人使用的是橋博3.03，大家可以新建一個項目組，在新建項目上右鍵選擇截面設(shè)計，選擇C:Program FilesTongHaoDoctorBridge30EXAMPLESToolDbDebug2.sds,當(dāng)前任務(wù)類型選擇截面幾何特征，在截面描述中清除當(dāng)前截面（包括附加截面還有主截面里面的鋼筋），選擇“斜腹板單箱單室”（大家在可根據(jù)自己計算的截面選擇相應(yīng)的截面，如果橋博內(nèi)置的截面沒有的話，可以選用從CAD中導(dǎo)入，導(dǎo)入將

7、在后面的教程中介紹）輸入截面相應(yīng)的數(shù)據(jù)（附圖）輸出結(jié)果附后<<橋梁博士>>-截面設(shè)計系統(tǒng)輸出文檔文件: C:Program FilesTongHaoDoctorBridge30EXAMPLESToolDbDebug2.sds文檔描述: 橋梁博士截面設(shè)計調(diào)試任務(wù)標(biāo)識: 任務(wù)類型: 截面幾何特征計算-截面高度:      1.6 m-計算結(jié)果:基準(zhǔn)材料:      中交85混凝土:50號混凝土基準(zhǔn)彈性模量:  3.5e+04 MPa換算面積:   

8、0;  1.27 m*2換算慣矩:      0.396 m*4中性軸高度:    1.04 m沿截面高度方向 5 點換算靜矩(自上而下):主截面:     點號:       高度(m):    靜矩(m*3):       1            1.6      

9、;      0.0       2            1.2          0.314       3            0.8          0.307   &

10、#160;   4            0.4          0.243       5            0.0            0.0-計算成功完成未完待續(xù) 本帖最后由 gexiin 于 2008-6-14 22:48 編輯 附件

11、輸入數(shù)據(jù).jpg (153.31 KB) 2008-6-6 23:31 第三種方法：采用midas/SPC計算截面性質(zhì)，也是編者向大家推薦采用的方法！他不僅可以計算抗彎慣距而且可以計算抗扭慣距！操作簡介：1、首先需要大家把畫好的截面存成dxf文件格式（需要把截面的內(nèi)外區(qū)域放到一個圖層里，截面單位與剛進SPC里選用的單位統(tǒng)一，本教程選用的單位為米，坐標(biāo)系為大地坐標(biāo)系）2、在File菜單中選擇import/AUTOCAD DXF,然后選擇文件，這時候大家就可以看到你畫的截面就被導(dǎo)入SPC中了；3、選擇model菜單中Section/Generate,用鼠標(biāo)框選截面（被選擇后線型變成紅色）；4、這一

12、步最關(guān)鍵，在apply正上方，有一個Caculate  Properties Now復(fù)選框，勾選他，然后選擇Aplly；5、選擇Property菜單中的Display可以查閱Asx和Asy（抗剪面積）、Ixx和Iyy（這兩項是抗彎慣距）、Ixy、J（抗扭慣距）。也可以用List列表查詢，或者輸出成文本文件，下面列出的就是文本文件：=            MIDAS SPC TEXT OUTPUT FILE          

13、  =            (Sat Jun 07 00:05:29 2008)            =            - -            =UNIT: KN . M=* Section-P1 (PLANE)    

14、                          =*     A   :                           1.273881453070*    A

15、sx  :                           0.706829629623*    Asy  :                           0.4704

16、80363253*    Ixx  :                        0.394983378948（抗彎慣距）*    Iyy  :                        &#

17、160;  0.792165028718*    Ixy  :                          -0.000000000000*     J   :                

18、      0.446936754149（抗扭慣距）-*   (+)Cx :                           1.700000000000*   (-)Cx :                

19、60;         1.700000000000*   (+)Cy :                           0.554169989802*   (-)Cy :                

20、           1.045830010198-* (+)1/Sx :                           4.303978573800* (-)1/Sx :                    &

21、#160;      4.303978573800* (+)1/Sy :                           0.699563815255* (-)1/Sy :                       

22、0;   1.320217343969=第四種方法是簡化計算截面來計算抗扭慣矩：對于象簡支轉(zhuǎn)連續(xù)這種小箱梁，計算截面抗扭慣距時，閉合截面以外的板可以忽略不計，大約為總扭矩的1%左右，結(jié)果主梁簡化成為一個對稱的梯形，簡化圖形見附件簡化截面       計算公式:It1=4×b2×h12/(2×h/t+b/t1+b/t2)                      

23、60; 其中：t,t1,t2為各板厚度                h,b為板沿中心線長度                h為上下板中心線距離It1= 4×(1.605+0.865)/2)2×1.482/(2×1.5255/0.1746+0.865/0.18+1.605/0.22)    =0.4518 m4計算出抗扭慣矩為0.4518

24、，而用midas計算抗扭慣矩0.4469，兩者之間相差不多！完全可以用簡化模型計算也許大家還知道有其他更好更快捷的辦法來計算截面的性質(zhì)，歡迎大家把自己知道的辦法發(fā)出來，供大家學(xué)習(xí)！計算截面性質(zhì)是基礎(chǔ)，在后續(xù)的橫向力分布系數(shù)、沖擊系數(shù)、主梁強度計算都會用到它，對于論壇中很多新注冊的朋友或者是剛剛接觸計算的朋友，希望能夠掌握以上的方法！倉促之間難免有疏漏或錯誤之處，歡迎大家批評指正！橋梁上部計算教程橫向力分布系數(shù)計算大家在看此教程之前，請先學(xué)習(xí)看大家對橫向力分布系數(shù)計算疑惑頗多，特在這里做一期橫向力分布系數(shù)計算教程（本教程講的比較粗淺，適用于新手）?？偟膩碚f，橫向力分布系數(shù)計算歸結(jié)為兩大類（對于新

25、手能夠遇到的）：1、預(yù)制梁（板梁、T梁、箱梁）這一類也可分為簡支梁和簡支轉(zhuǎn)連續(xù)2、現(xiàn)澆梁（主要是箱梁）首先我們來講一下現(xiàn)澆箱梁（上次lee_2007兄弟問了，所以先講這個吧）在計算之前，請大家先看一下截面這是一個單箱三室跨徑27+34+27米的連續(xù)梁，梁高1.55米，橋?qū)?2.95米！支點采用計算方法為為偏壓法（剛性橫梁法）mi=P/n±P×e×ai/(ai x ai)跨中采用計算方法為修正偏壓法（大家注意兩者的公式，只不過多了一個）mi=P/n±P×e×ai×/(ai x ai)   -抗扭修正系數(shù)&#

26、160;      =1/(1+L2×G×It/(12×E×ai2 Ii)                                                    

27、                  其中：It-全截面抗扭慣距                                               &#

28、160;                        Ii  -主梁抗彎慣距    Ii=K Ii K為抗彎剛度修正系數(shù)，見后                              

29、                                           L-計算跨徑                        &#

30、160;                                               G-剪切模量 G=0.4E 舊規(guī)范為0.43EP-外荷載之合力e-P對橋軸線的偏心距ai-主梁I至橋軸線的距離在計算值的時候，用到了上次課程我們講到的計算截面幾何性質(zhì)中的抗彎慣矩和抗扭慣矩

31、，可以采用midas計算抗彎和抗扭，也可以采用橋博計算抗彎，或者采用簡化截面計算界面的抗扭，下面就介紹一下這種大箱梁是如何簡化截面的：簡化后箱梁高度按邊肋中線處截面高度(1.55m)計算，懸臂比擬為等厚度板。矩形部分(不計中肋):     計算公式:It1=4×b2×h12/(2×h/t+b/t1+b/t2)       其中：t,t1,t2為各板厚度                h,

32、b為板沿中心線長度                h為上下板中心線距離  It1= 4×(8.096+7.281)/2)2×1.342/(2×1.401/0.603+8.097/0.22+7.281/0.2)    =5.454 m4懸臂部分    計算公式: It2=Cibiti3              

33、0;     其中：ti,bi為單個矩形截面寬度、厚度                 Ci為矩形截面抗扭剛度系數(shù),按下式計算:  Ci=1/3×(1-0.63×ti/bi + 0.052×(ti/bi)5)    =1/3×(1-0.63×0.26/2.2+0.052×(0.26/2.2)5)    =0.309&#

34、160;  It2=2×0.309×2.2×0.263=0.0239 m4 截面總的抗扭慣距   It= It1+ It2=5.454+0.0239=5.4779 m4大家可以用midas計算對比一下看看簡化計算和實際能差多少？先計算一下全截面的抗彎和中性軸，下面拆分主梁需要用的到采用<<橋梁博士>>V2.9版中的截面設(shè)計模塊計算全截面抗彎慣距，輸出結(jié)果如下：<<橋梁博士>>-截面設(shè)計系統(tǒng)輸出文檔文件: D: 27+34+27.sds文檔描述: 橋梁博士截面設(shè)計調(diào)試任務(wù)標(biāo)識: 組合截面幾

35、何特征任務(wù)類型: 截面幾何特征計算-截面高度:      1.55 m-計算結(jié)果:基準(zhǔn)材料:      JTJ023-85: 50號混凝土基準(zhǔn)彈性模量:  3.5e+04 MPa換算面積:      7.37 m2換算慣矩:      2.24 m4中性軸高度:    0.913 m沿截面高度方向 5 點換算靜矩(自上而下):主截面:     點號:

36、0;      高度(m):    靜矩(m××3):       1           1.55            0.0       2           1.16   

37、0;       1.77       3          0.775           1.83       4          0.388           1.58 

38、      5            0.0            0.0-計算成功完成  結(jié)果：I全= 2.24 m4    中性軸高度H=0.913m下面來講一下主梁拆分的原則：將截面劃分為梁和I梁,保持將兩截面中性軸與全截面中性軸位置一致。梁和I梁頂板尺寸在兩肋間平均劃分。由于中性軸位置不變，可計算底板尺寸，具體尺寸見附件I梁和T梁對于I梁248.5×

39、22×52.8+45×15×36.8+41.82/2×40=(2x+40)×20×81.2+20×15×66.2+71.22/2×40  解的                 x=49.9cm對于T梁x=785/2-2×49.9-40=252.7cm采用<<橋梁博士>>V2.9版中的截面設(shè)計模塊計算梁和I梁抗彎慣距 輸出結(jié)果如下：I梁

40、:<<橋梁博士>>-截面設(shè)計系統(tǒng)輸出文檔文件: C:Program FilesDBStudioDrBridgeToolDbDebug2.sds文檔描述: 橋梁博士截面設(shè)計調(diào)試任務(wù)標(biāo)識: 組合構(gòu)件應(yīng)力驗算任務(wù)類型: 截面幾何特征計算-截面高度:      1.55 m-計算結(jié)果:基準(zhǔn)材料:      JTJ023-85: 50號混凝土基準(zhǔn)彈性模量:  3.5e+04 MPa換算面積:      1.43 m*2換算慣矩: 

41、    0.446 m*4中性軸高度:    0.897 m沿截面高度方向 5 點換算靜矩(自上而下):主截面:     點號:       高度(m):    靜矩(m*3):       1           1.55            0

42、.0       2           1.16          0.353       3          0.775          0.364       4     

43、0;    0.388          0.315       5            0.0            0.0-計算成功完成梁:<<橋梁博士>>-截面設(shè)計系統(tǒng)輸出文檔文件: C:Program FilesDBStudioDrBridgeToolDbDebug2.sds文檔描述:

44、 橋梁博士截面設(shè)計調(diào)試任務(wù)標(biāo)識: 組合構(gòu)件應(yīng)力驗算任務(wù)類型: 截面幾何特征計算-截面高度:      1.55 m-計算結(jié)果:基準(zhǔn)材料:      JTJ023-85: 50號混凝土基準(zhǔn)彈性模量:  3.5e+04 MPa換算面積:      2.31 m*2換算慣矩:      0.713 m*4中性軸高度:    0.908 m沿截面高度方向 5 點換算靜矩(自上而下):主截面: 

45、   點號:       高度(m):    靜矩(m*3):       1           1.55            0.0       2           1.16

46、60;         0.557       3          0.775          0.578       4          0.388          0.507     &#

47、160; 5            0.0            0.0-計算成功完成算得  I型梁 = 0.446 m4     T梁 = 0.713 m4在計算拆分后的I梁或者T梁的抗彎慣矩時，由于結(jié)構(gòu)是多跨連續(xù)梁，所以應(yīng)該考慮抗彎剛度修正系數(shù)根據(jù)中跨：邊跨=34 ：27= 1.259 : 1   查梁橋下冊P204頁   等截面連續(xù)

48、梁等效簡支梁剛度修正系數(shù)表：跨度比          二跨連續(xù)梁         三跨連續(xù)梁         四跨連續(xù)梁L21        邊跨L1        中跨L2        邊跨L1        中跨L2     

49、;   邊跨L1        中跨L20.8                                                               

50、60;           1.497         1.7891.0        1.392        1.392        1.429        1.818        1.432        1

51、.861.1        1.366        1.417        1.404        1.876        1.404        1.891.2        1.343        1.442        1.382        1.831        1.381        1.9191.4        1.306        1.448        1.344  &