26第22章_橋梁模塊_李勝林-校核解析

1、第 22 章橋梁模塊SAP2000SAP2000 具有兩個(gè)橋梁建模工具，一個(gè)是橋梁分析BAGBAG（BridgeBridge AnalysisAnalysis GeneratorGenerator）模板；另一個(gè)為需要單獨(dú)協(xié)議的橋梁模塊。與工業(yè)與民用建筑不同，橋梁結(jié)構(gòu)的通常要進(jìn)行移動(dòng)荷載的工況分析，得到結(jié)構(gòu)反應(yīng)的包絡(luò)或者某個(gè)反應(yīng)的影響線/ /面。而這部分功能與SAP2000SAP2000 的橋梁模塊息息相關(guān)。本章介紹了橋梁 BAGBAG 模板和橋梁模塊，然后利用橋梁模塊，建立了一座連續(xù)梁橋模型， 計(jì)算了其在汽車活載作用下的反應(yīng)，并對(duì)施工階段進(jìn)行了模擬。下面先介紹橋梁的 BAGBAG 模板。22.

2、1 橋梁 BAG 模板BAGBAG 模板 SAP2000SAP2000 早期版本就已經(jīng)存在，是橋梁模塊的初級(jí)形式，它不需要單獨(dú)的協(xié) 議。BAGBAG 模板也是采用參數(shù)化的形式來建立橋梁模型， 但只形成梁?jiǎn)卧Ｐ停?且它形成的 框架截面等等存在于 SAP200SAP2000 0的公用環(huán)境中，工程師可以方便的進(jìn)行修改及指定。在 SAP2000SAP2000 程序啟動(dòng)后，選擇 Caltrans-BAGCaltrans-BAG，進(jìn)入 BAGBAG 模板。新建一個(gè)橋梁模型文 件，此時(shí)可以從零開始，也可以從文本文件（此文件后綴名為bagbag,工程師可以在了解其文件格式后，通過第三方軟件如記事本等直接編寫

3、）導(dǎo)入。執(zhí)行 FileNewFileNew ModelModel 命令，彈出控制信息及地震數(shù)據(jù)框。如圖20-120-1 所示。圖 20-120-1 BAGBAG 模板控制數(shù)據(jù)對(duì)話框在控制信息對(duì)話框中，要輸入下列信息：要考慮的振型數(shù)量；橋梁每跨添加的節(jié)點(diǎn)（影響主梁的梁?jiǎn)卧臄?shù)量）；橋墩添加的節(jié)點(diǎn)（影響墩對(duì)象中梁?jiǎn)卧臄?shù)量）；是否在橋臺(tái)處添加細(xì)小單元；是否在鉸縫處添加細(xì)小單元；設(shè)計(jì)溫度范圍等；在地震數(shù)據(jù)對(duì)話框中，要指定 譜的修正系數(shù)，指定 ATCATC 3232 反應(yīng)譜的各個(gè)系數(shù)或者指定譜文件的位置。執(zhí)行 DefineGeometryDefineGeometry 命令來定義橋梁對(duì)象的總體幾何信息，

4、圖20-220-2 所示?？跁A甘 GeometrifOriginOngn X 匚 oordinte 斶fOOiighYC(i*wte(fl|0Ouive DataNDDirectionRadius (ft)Begin Stlion (ftBearing (Fl to EC)100200AbubmentNoAbul NaStatiori 冋Elevhcfl(H)befifhgReleaseTrans, kip/hRefeaseLcmsg.kip/inReleaseVerticdR 卻無Momeait110195FreeFi&eFreeFree23200205FreeFieeFreeFiee圖 2

5、0-220-2 總體幾何信息對(duì)話框在 OriginOrigin 對(duì)話框中，要定義橋梁起點(diǎn)的坐標(biāo)值及方位，在CurveCurve DataData 對(duì)話框中要定義橋梁軸線的數(shù)據(jù)，在 AbutmentAbutment 對(duì)話框中，要定義橋臺(tái)的編號(hào)，沿軸線的位置，標(biāo)高及節(jié)點(diǎn)自由度釋放情 況。橋跨的數(shù)據(jù)有三類，一類為橋跨的幾何數(shù)據(jù)。如圖20-320-3 所示。Deck Spsn Dale 1SpanNoSpanlDSpan Length (ft)Mom. of InertiaIz (IT4)Mom. of Ineitia ly1Mom of InertiaIK0 廣町X-Snlicdn Areaft%M

6、odiius E (Ksf|Struct weDepth (ft111005005000800M05221005009000800BO053圖 20-320-3 橋跨數(shù)據(jù)對(duì)話框 1 1包括跨的編號(hào)、跨徑、主梁截面屬性、材料彈模及附加質(zhì)量。第二類為主梁截面各部分 的數(shù)據(jù)，如圖 20-420-4 所示。Deck Span DaNa 2SpanWpan IDSuper-Sliuclurelap SlabBoL SlabNo. oUnteriorlitaior Gild 岀LeftExl.GiideiLeft EL GilderNoWidth 0tThickness ftThickness |tt)G

7、irdefsWeb Width 陽Type |0 to 3)Web Width (It)110000Q0022D0000003圖 20-420-4 橋跨數(shù)據(jù)對(duì)話框 2 2包括：上部結(jié)構(gòu)寬度、頂?shù)赘拱搴穸取⒘焊駭?shù)、翼緣長(zhǎng)度及厚度等。第三類為邊界條件，如圖 20-520-5 所示。OeckSpan Data3I anger nr BC to PI BeanrgR otationd Angle (D egree期! 0Span NoSpan IDHinge Location閔HingeX-Secfort AreaHinge OverallLength It)RestrainerLength 01)R

8、esiramerAieaRestrainiMcidulus - EKsf)Wind Load on SS(KI)1100000002200000003圖 20-520-5 橋跨數(shù)據(jù)對(duì)話框 3 3包括鉸的位置及幾何信息、主梁承受的各種荷載情況。與橋跨數(shù)據(jù)類似，下部結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)定義也有三組：第一組為幾何數(shù)據(jù)，包括編號(hào)、標(biāo)高、墩柱數(shù)量、墩柱間距、模量、墩柱類型、墩柱的截面屬性類型及蓋梁數(shù)據(jù)；第二組為墩柱所 承受的荷載，包括集中力和均布力；第三組為墩柱的約束情況。最后要定義墩柱的截面信息，包括分段長(zhǎng)度及截面屬性。通過上面一系列的定義，基本完成了橋梁的各個(gè)部分的定義， 包括上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu) 及承受荷載的

9、情況。此時(shí)可以將這些信息通過FileExportFileExport toto SAP2000SAP2000 將模型導(dǎo)入到SAP2000SAP2000 下，此時(shí)可以對(duì)幾何模型進(jìn)行編輯、指定、運(yùn)行等操作了。22.2 橋梁模塊SAP2000SAP2000 的橋梁模塊可以快速方便地建立各種復(fù)雜的橋梁模型，包括參數(shù)化的橫截面 定義、復(fù)雜的三維橋軸線、橋臺(tái)和橋墩、各種預(yù)應(yīng)力鋼筋布置、自動(dòng)生成框架、殼體和實(shí)體 單元模型，自動(dòng)進(jìn)行橋梁活荷載布置，進(jìn)行橋梁基礎(chǔ)隔震和橋梁施工順序分析，進(jìn)行大變形懸索橋分析和靜力非線性 PushoverPushover 分析等等。SAP2000SAP2000 的順序施工模塊增加了

10、對(duì)任意模型 考慮施工順序的功能，順序施工分析可以包括與時(shí)間相關(guān)的效應(yīng)，如混凝土的徐變和收縮、 混凝土的齡期效應(yīng)、預(yù)應(yīng)力鋼筋的松弛效應(yīng)等等。注意，橋梁模塊采用了一種參數(shù)建模的方式，所以這樣才能實(shí)現(xiàn)模型在不同單元類型之間的轉(zhuǎn)換。大部分工程師定義的參數(shù)在SAP2000SAP2000 的公用環(huán)境中是可以直接查看的，這樣也方便工程師來檢查模型。如工程師采用自定義的方式來定義橋墩與上部結(jié)構(gòu)的連接情況，在程序中會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)連接屬性。22.2.1 橋梁向?qū)蛄合驅(qū)峁┝耸褂?SAP2000SAP2000 橋梁模塊一步一步建模過程指導(dǎo)。 在進(jìn)行建模的每一步， 橋梁向?qū)Ш?jiǎn)單介紹了各步驟功能。 工程師也可以拋開橋

11、梁向?qū)В?而直接使用橋梁模塊的各項(xiàng) 命令建立橋梁模型。22.2.2 定義橋軸線橋軸線可以說是橋梁的主梁中心線， 相對(duì)來講，它比 SAP2000SAP2000 中普遍使用的軸線的作用 更廣。它表達(dá)了橋梁的平面及豎向布置， 同時(shí)橋梁的其它構(gòu)件如橋臺(tái)、 橋墩位置的定義都要 用到軸線的數(shù)據(jù)。在定義軸線之前，通常先要對(duì)首選項(xiàng)進(jìn)行確認(rèn)，首選項(xiàng)包括兩個(gè)內(nèi)容：北向方向，工程 師輸入的角度用來表征北向箭頭與全局坐標(biāo)系X X 的夾角，默認(rèn)為零度；曲線離散，工程師輸入的最大的交角度數(shù)來指定橋梁曲線的離散角。值越小，曲線越平滑，默認(rèn)為1 1。圖 20-620-6 橋軸線對(duì)話框坐標(biāo)系下拉列表。工程師根據(jù)所建立的橋梁模型

12、選擇要定義軸線系統(tǒng)的坐標(biāo)系，包括 整體坐標(biāo)系和工程師建立的用戶坐標(biāo)系。初始站坐標(biāo)欄定義了橋梁軸線的起點(diǎn)，默認(rèn)為所用坐標(biāo)系的原點(diǎn)。起始和終點(diǎn)數(shù)據(jù) 欄定義了橋梁的一些基本數(shù)據(jù)，如起點(diǎn)和終點(diǎn)位置，橋梁走向（水平 面，X-YX-Y 投影），初始梯度（縱軸走向）等。橋梁的水平軸線與垂直軸線可以采用兩種方式來進(jìn)行：一是工程師直接定義，二是利用現(xiàn)有模板來進(jìn)行。22.2.3 定義下部結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)包括橋臺(tái)、橋墩及地基。墩、臺(tái)主要承受上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，并通過基礎(chǔ)又 將此荷載及本身的自重傳遞到地基上。橋臺(tái)除了是支撐橋跨結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)物外，又是銜接橋頭引道的構(gòu)筑物。在 SAP20SAP200000 中，橋臺(tái)具體輸入?yún)?shù)

13、如圖 20-720-7 所示。單位扮E名希|ABUT1|M,mPC 3折為釵來自廣迓按黑性廠&自定夏目定義橋臺(tái)白由度彷商釋敢賽型am躺何平動(dòng)21Partial Fwil0播播肓卑動(dòng)ILI2Flmsd晏耳平動(dòng)|舊Fiwed醐商轉(zhuǎn)動(dòng)1R1Free輜橋冋轉(zhuǎn)動(dòng)簾2】Fiwed豈向轉(zhuǎn)動(dòng)H 3Free播色換 水平位置歯在卻纓位負(fù)在叫生棄位宜沿幡寬等間距檢隔檢廠包含橫隔板匚怒勺取消.J圖 20-720-7 橋臺(tái)數(shù)據(jù)對(duì)話框橋臺(tái)本身的定義可以有兩種方式： 一種為已經(jīng)定義好的的連接屬性， 可以為線性與非線 性的各種連接單元；第二種為自定義的方式，需要在自定義橋臺(tái) 欄中定義橋臺(tái)自由度的情況，如固定(Fixed)(F

14、ixed)、自由(Free)(Free)或者部分剛性(Partial(Partial Fixity)Fixity)，如果為部分剛性，需要指定剛度。對(duì)于常見的簡(jiǎn)支梁橋而言，當(dāng)橫向、豎向、縱向均為固定約束時(shí)， 為固定支座；當(dāng)橫向、豎向?yàn)楣潭s束，而縱向自由時(shí)，為縱向滑動(dòng)支座。橋臺(tái)支座水平位置欄定義了橋臺(tái)支座的位置：在參考線位置處，在主梁肋的位置及根據(jù)支座數(shù)目沿主梁底板寬度平均放置。圖20-820-8 顯示了橋臺(tái)支座在水平方向的位置。圖 20-820-8 橋臺(tái)支座水平位置示意圖橫隔板 欄為可選選項(xiàng)，用來指定主梁在橋臺(tái)位置處的隔板，工程師可使用隔板厚度編 輯欄指定隔板的厚度。注意主梁兩端或者工程師定義

15、跨的起始和終端處的隔板是不能通過 橋?qū)ο?修改/ /顯示相交隔板 來精確定義的。只能在 橋臺(tái)或者橋墩對(duì)象數(shù)據(jù) 來定義。橋墩一般指多跨橋梁的中間支撐結(jié)構(gòu)物。橋墩的數(shù)據(jù)主要包括四個(gè)部分：一是蓋梁，包括蓋梁定位、截面、長(zhǎng)度；二是墩柱、包括定位、截面、長(zhǎng)度等；三是邊界情況，包括上部 結(jié)構(gòu)的連接屬性，與地基的連接屬性；四是橫隔板數(shù)據(jù)。橋墩具體的輸入?yún)?shù)如圖20-920-9 所示：圖 20-920-9 橋墩數(shù)據(jù)對(duì)話框在墩柱的數(shù)據(jù) 中，程序提供了柱的底部連接有三種形式，一是固定(Fixed)(Fixed)，二是鉸接(Pinned)(Pinned);三是來自于工程師定義的橋柱支座。橋柱支座數(shù)據(jù)如圖20-102

16、0-10 所示。澤放類星礴度順橋甸平迦U1FietFied豎向平動(dòng)債刃Partid F 陰o.順拆向轉(zhuǎn)動(dòng)|R1 JFixed橫帝向藉動(dòng)H2IFired豎動(dòng)的Fixed圖 20-1020-10 橋柱支座數(shù)據(jù)對(duì)話框22.2.4 定義上部結(jié)構(gòu)在橋梁模塊中，上部結(jié)構(gòu)包括主梁、鉸、伸縮縫等等。如果用橋梁模塊來建復(fù)雜體系的橋梁的上部結(jié)構(gòu)，如懸索橋的主纜或者斜拉橋斜拉索等，則可通過SAP20SAP200000 主程序來定義。在這里僅限于橋梁模塊來進(jìn)行描述。普通的主梁截面基本都可以利用橋梁模塊采用參數(shù)化的形式來輸入：如混凝土箱梁、T T梁、現(xiàn)澆板梁、鋼混凝土組合梁等。截面類型如圖20-1120-11 所示。淵

17、土艷戀血I- - - 1丁 LbI I I丿I J I J 7 P-Exl. GridersEM. Gndeci Sloped擴(kuò)展的頁(yè)9R掙滕Ewt帥也怡減hE鬻.GR佃咅Sloped閔酬AASHTQ-PaASeit?.KESiiETHrr T那腔愈I I I I圖 20-1120-11 主梁截面類型一般來說，主梁截面沿縱向是不斷變化的。SAP2000SAP2000 的框架單元的截面屬性按照一定的規(guī)律進(jìn)行變化。在橋梁模塊中這項(xiàng)功能得到了大大的加強(qiáng)。沿橋梁的跨度定義任意一個(gè)變量，將來這個(gè)變量附給主梁的截面任一參數(shù)，如高度、寬度、腹板厚度等。注意這里的變量指的 是尺寸改變量，即基于截面參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值

18、遵照參變量進(jìn)行增或減。這種方法比在SAP2000SAP2000的公共環(huán)境下直接定義要方便的多。變量定義如圖20-1220-12 所示。圖 20-1220-12 變量數(shù)據(jù)定義對(duì)話框?qū)⒋俗兓膮?shù)在 橋?qū)ο髷?shù)據(jù) 指定給截面，這樣工程師就可以方便地模擬沿跨度不斷變 化的主梁截面。主梁沿跨度方向可能是連續(xù)的，也可能存在不連續(xù)的行為，如存在鉸或者伸縮縫。 這些不連續(xù)的行為需要在 橋鉸（伸縮縫）數(shù)據(jù)對(duì)話框 中定義，如圖 20-1320-13 所示。圖 20-1320-13 橋鉸（伸縮縫）數(shù)據(jù)對(duì)話框縫數(shù)據(jù)包含兩部分內(nèi)容： GapGap 縫數(shù)據(jù)和 HookHook 縫數(shù)據(jù)。在默認(rèn)的情況下，自定義 GapGap

19、 縫, 程序自動(dòng)形成 GapGap 連接屬性，其中豎向（U3U3）具有非線性的 GapGap 屬性；同理自定義 HookHook 縫， 程序自動(dòng)形成 HooHook k連接屬性，連接單元的剛度為模量 E EX面積 A A+長(zhǎng)度 L L。如圖 20-1320-13 所示 產(chǎn)生的 HookHook 單元的 U2U2 方向的剛度為 1000010000X 2/42/4 = 5000N/m5000N/m。如果模擬鋼構(gòu)橋中常見的簡(jiǎn)支掛梁的滑動(dòng)一端，在自定義 GapGap 縫 欄內(nèi)，將 U3U3 和 U2U2 設(shè)置為 FixedFixed ,其余自由度為 FreeFree。這里的行為與指定框架兩端自由度釋

20、放類似。若已知牛角支座的剛度也可輸入 U3U3 方向的剛度。22.2.5 橋?qū)ο螽?dāng)上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)所需參數(shù)基本完成后，就可以通過 定義橋?qū)ο?組建橋梁模型，在橋?qū)ο髷?shù)據(jù) 對(duì)話框中，可以定義跨徑、主梁變化、橋臺(tái)、橋墩、橫隔板、預(yù)應(yīng)力等。如圖20-1420-14 所示：圖 20-1420-14 橋?qū)ο髷?shù)據(jù)22.2.6 定義預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力在橋梁工程中應(yīng)用較為廣泛。SAP200SAP2000 0 目前直接通過橋梁模塊來模擬采用后張法施工的預(yù)應(yīng)力束。預(yù)應(yīng)力束的定義如圖20-1520-15 所示。圖 20-1520-15 橋鋼束數(shù)據(jù)對(duì)話框預(yù)應(yīng)力束的各項(xiàng)參數(shù)主要根據(jù)CEB-FIBCEB-FIB 規(guī)范，我國(guó)的

21、公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范中各種預(yù)應(yīng)力參數(shù)的取值與CEB-FIBCEB-FIB 中的值基本一致。Cui泅葉Coefficient (Unidess)|0.15Wobble CoeffKErti (17in|：3.2B1E1D3Anchorage Set Slip (m)16.35DEW耳它損失參數(shù)ElKlic ShabBning Stress |N/m2|2OGS4274-Qeep Slrass |NiAn2)134473769Shnnkage Slrss (N/hn2)48253305Sleel RetawaSim勾rerfg N/m2j134473783此Other Loss

22、 Parametas oni apply IDlerdcns ?hat are Irealed as laad ri lhe analiisis- model For liendor that are treked a歡R宙meihh* m the arialsiE；model these Other IOMparameteis are defined in* the matetial properties.單位5T3|匸蘇二;l顒滑|圖 20-1620-16 預(yù)應(yīng)力損失參數(shù)對(duì)話框在摩擦和錨固損失 欄中，CurvatureCurvature CoefficientCoefficient (Un

23、itless)(Unitless)為預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)也WobbleWobble CoefficientCoefficient (1/m)(1/m)為管道每米局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)k k，橋規(guī)表 6.2.26.2.2 規(guī)定了 和 k k 的取值。AnchorageAnchorage SetSet SlipSlip (m)(m)為錨具變形造成的預(yù)應(yīng)力鋼筋的回縮值。其它損失參數(shù)欄中參數(shù)只有在將預(yù)應(yīng)力模擬為荷載時(shí)才需定義，如果預(yù)應(yīng)力模擬為單元時(shí)，預(yù)應(yīng)力的其它損失參數(shù)在材料模型中體現(xiàn)。ElasticElastic ShorteningShortening StressStress (N/m

24、2)(N/m2)為由混凝土彈性壓縮造成的應(yīng)力損失，CreepCreep StressStress (N/m2)(N/m2)和 ShrinkageShrinkage StressStress (N/m2)(N/m2)為由于混凝土的收縮和徐變?cè)斐傻念A(yù)應(yīng)力損失，SteelSteel RelaxationRelaxation StressStress (N/m2(N/m2 ) )為由于預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛造成的預(yù)應(yīng)力損失。22.2.7 橋梁 FEM通過更新橋梁模型的命令，可以將參數(shù)化表示的橋梁對(duì)象轉(zhuǎn)換為線對(duì)象、面對(duì)象或?qū)嶓w對(duì)象模型。通過這個(gè)操作，形成了橋梁的有限元模型。由于橋梁模塊是采用大量的參數(shù)對(duì)象

25、 來表征橋梁模型，所以基于橋?qū)ο蟮挠邢拊Ｐ涂梢栽诓煌膯卧愋蜕线M(jìn)行轉(zhuǎn)換。22.2.8 定義車輛荷載在定義車輛荷載之前，先要定義車道。車輛的設(shè)計(jì)寬度為 2.5m,2.5m,車道的寬度一般為 3.53.5 3.75m3.75m，車道荷載分布寬度一般為3m3m ( (1.8+1.3-0.1.8+1.3-0.仁 3 3 )。當(dāng)行車道寬度為 7m7m 時(shí)，可以布置兩條車道。SAP20SAP200000 中車道的定義有兩種方式：一種是根據(jù)已經(jīng)定義好的橋軸線，二是根據(jù)模型中 的框架單元(注意，框架只是為車道提供起始點(diǎn)，即框架相當(dāng)于軸線的作用)。圖 20-1720-17 為根據(jù)軸線定義車道的對(duì)話框。橋毅年

26、道效據(jù)圖 20-1720-17 橋梁車道數(shù)據(jù)對(duì)話框橋梁車道數(shù)據(jù) 中，要注意車道荷載離散 欄內(nèi)數(shù)據(jù)的輸入，輸入的數(shù)值影響將來影響線或 者影響面的精度，如果想精確分析截面的內(nèi)力或者應(yīng)力情況，應(yīng)盡量使分析截面位置處產(chǎn)生荷載離散點(diǎn)。另外也可給荷載離散加上一些限制條件：離散長(zhǎng)度不大于跨度的幾分之一，離散長(zhǎng)度不大于車道長(zhǎng)度的幾分之一。橋梁模塊中的汽車荷載的定義有兩種方式：一是基于美國(guó)和英國(guó)的公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范而編制的標(biāo)準(zhǔn)車輛，包括英國(guó)的HAHA （代表英國(guó)正常公路交通、用公式表達(dá)的活荷載）與HBHB 荷載（特種車輛荷載，用若干個(gè)單位表示其大?。绹?guó)的 H H（M M）和 HSHS（MSMS 荷載；二是工程

27、師自己直接定義一般車輛數(shù)據(jù)，圖 20-1820-18 所示。一般的將標(biāo)準(zhǔn)荷載轉(zhuǎn)換為工程師定義的形式，然后再進(jìn)行編輯。中國(guó)公路規(guī)范中，汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成。在上圖所示的數(shù)據(jù)欄中定義車道荷載，在荷載欄定義均布荷載，其中 荷載長(zhǎng)度類型為 TrailingTrailing loadload，均勻荷載欄中輸入規(guī) 范規(guī)定的公路等級(jí)的均布荷載qkqk，比如一級(jí)的為 10.5kN/m10.5kN/m。此時(shí)要注意均勻荷載指的是線荷載值，單位為 kN/mkN/m，不論均勻?qū)挾阮愋蜑?LaneLane WidthWidth 還是 FixedFixed WidthWidth。車道荷載中集中 荷載 P Pk

28、 k在浮動(dòng)輪軸荷載 中輸入。橋梁規(guī)范中規(guī)定，在計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值PkPk應(yīng)乘以 1.21.2 的系數(shù)。（目前的 SAP2000SAP2000 的版本沒有貫入中國(guó)的規(guī)范，故在計(jì)算其它反應(yīng)欄中 填入的集中荷載值放大了1.21.2 倍）中國(guó)規(guī)范規(guī)定在大跨徑橋梁上的汽車荷載應(yīng)考慮縱向折減，隨著計(jì)算跨徑的增大縱向折減系數(shù)減小。英國(guó)橋梁標(biāo)準(zhǔn)中也有縱向折減的內(nèi)容：當(dāng)加載長(zhǎng)度小于3030 米時(shí)，額定均布荷載定為每延米的加載分車道 30kN30kN;加載長(zhǎng)度超過 3030 米時(shí)，其值由公式 22.22.1 1給出：(22.1)(22.1)式中 L L 為加載長(zhǎng)度，w w 為每延米每車道上的荷載（kN

29、kN），規(guī)范規(guī)定 w w 不得小于 9kN9kN。當(dāng) 勾選 UseUse BDBD37/0137/01（20022002） forfor UniformUniform LoadLoad LengthLength EffectsEffects 時(shí)，意味著遵照上述的規(guī)定。在車輛荷載定義完成后，再定義車輛類別，如圖20-1920-19 所示。1 般舟桶數(shù)據(jù)圖 20-1820-18 般車輛數(shù)據(jù)對(duì)話框孚桶英別致?lián)D 20-1920-19 車輛類別數(shù)據(jù)對(duì)話框22.2.9 定義移動(dòng)荷載分析工況定義工況類型為 MovingMoving LoadLoad 的分析工況。在此工況中要輸入包括多車道的折減系數(shù) （比例

30、系數(shù)）、加載的車道等數(shù)據(jù)。如圖20-2020-20 所示。圖 20-2020-20 定義移動(dòng)荷載分析工況數(shù)據(jù)欄移動(dòng)荷載工況分析完成后的結(jié)果，能夠得出內(nèi)力或者位移包絡(luò)的結(jié)果，且能顯示各對(duì)象內(nèi)力等影響線或者影響面。孚桶英別致?lián)?2210 定義橋梁反應(yīng)移動(dòng)荷載分析工況主要目的是得到橋梁某些反應(yīng)值的包絡(luò)。反應(yīng)值需要工程師指定，-個(gè)大型的橋梁模型，可以根據(jù)分析目的不同，進(jìn)行有目的的選擇反應(yīng)量：如位移、框架內(nèi)力 等，這樣程序就能節(jié)省很多計(jì)算時(shí)間。另外在計(jì)算出某些反應(yīng)最大/ /最小值時(shí)，伴隨著其它反應(yīng)量是否與此最大/ /最小值一致的問題。程序?yàn)楣こ處熖砑恿艘粋€(gè)一致的復(fù)選框，如果對(duì)于某一個(gè)反應(yīng)點(diǎn)選一致選項(xiàng)，則

31、此反應(yīng)的最大/ /最小值對(duì)應(yīng)的其它內(nèi)力值或變形值也需要計(jì) 算。例如計(jì)算某個(gè)框架對(duì)象的最大彎矩M3M3，則相應(yīng)值包括 P P、V2V2、V3V3、T T、M2M2 也要同時(shí)計(jì)算出來。定義橋梁反應(yīng)的對(duì)話框如圖20-2120-21 所示。圖 20-2120-21 橋梁反應(yīng)對(duì)話框22.2.11 顯示橋梁反應(yīng)這里的橋梁反應(yīng)主要包含兩方面的內(nèi)容：一為伴隨移動(dòng)荷載分析工況的求解帶來的影響線或影響面；二為橋梁內(nèi)力或應(yīng)力。移動(dòng)荷載分析完成后，點(diǎn)擊 顯示顯示影響線/面，彈出圖 20-2120-21 對(duì)話框。顯示爲(wèi)毀圖 2020-2222 顯示節(jié)點(diǎn)位移影響線對(duì)話框?qū)τ诔Ｓ玫膶?duì)象，顯示的內(nèi)容如下表所示:對(duì)象類型結(jié)果類

32、型分量節(jié)點(diǎn)位移:U1、 U2、 U3、 R1、 R2、 R3反力F1、F2、F3、 M1、M2、M3框架；內(nèi)力:P1、V2、V3、T、M2、M3殼內(nèi)力F11、F22、F12、M11、M22、M12、V13、V23VMax、FMax、MMax、FMin、MMin、FVM頂部應(yīng)力 底部應(yīng)力S11、S22、S12、S13、S23SMax、SMaxV、SMin、SVM實(shí)體應(yīng)力S11、S22、S33、S12、S13、S23SMax、SMID、SMin、SVM連接內(nèi)變形U1、 U2、 U3、 R1、 R2、 R3I 端力 J 端力P1、V2、V3、T、M2、M3影響線的顯示方式有三種， 通過顯示影響線對(duì)話

33、框 中的繪圖參數(shù)的三個(gè)點(diǎn)選框來進(jìn)行選 擇。當(dāng)一個(gè)有限元模型建立完成之后，可以在公共環(huán)境中進(jìn)行單元內(nèi)力/ /應(yīng)力或者節(jié)點(diǎn)位移的查看。當(dāng)利用橋梁模塊建立一個(gè)橋梁模型時(shí)，SAP2000SAP2000 單獨(dú)為此類模型給出了后處理輸圖 20-2420-24 連梁梁立面簡(jiǎn)圖出，即橋梁內(nèi)力/ /應(yīng)力顯示對(duì)話框，此對(duì)話框通過 顯示 顯示橋梁內(nèi)力/ /應(yīng)力來激活，圖 20-2320-23顯示了某橋在恒載作用下頂中與底中的S11S11 應(yīng)力。圖 20-2320-23 橋梁內(nèi)力/ /應(yīng)力顯示對(duì)話框22.3 實(shí)例：三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁橋分析這里利用橋梁模塊建一個(gè)連續(xù)梁橋的模型， 在建模部分，完成橋梁基本數(shù)據(jù)的

34、輸入，分 析部分分為兩大類：一類為成橋后各種荷載作用下全橋的反應(yīng)，另一類為施工階段的模擬。22.3.1 基本資料1 1、概況:三跨預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁橋，其跨徑組合為 45m+76m+45m45m+76m+45m。圖 20-2420-24 所示。采用單箱單室 截面，單箱頂寬 11m11m，底寬 6m6m，兩側(cè)懸臂長(zhǎng) 2.5m2.5m 橋面凈寬：凈 7.0+27.0+2 X 1.501.50 米非機(jī)動(dòng)車道 +2+2 X 0.250.25 米欄桿。2 2、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：公路等級(jí)：二級(jí)設(shè)計(jì)時(shí)速：60km/h60km/h橋面寬度：橋面凈寬 10m10m，橋梁全寬 11m11m。設(shè)計(jì)荷載：公路 IIII 級(jí)3 3

35、、主要材料：主橋現(xiàn)澆箱梁：C50C50下部結(jié)構(gòu)：C30C30預(yù)應(yīng)力鋼材：低松馳高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絞線應(yīng)符合ASTMASTM A416-97A416-97 的規(guī)定，單根鋼絞線直徑 15.24mm15.24mm ,公稱面積 A=140mmA=140mm2,標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度Ry1860MPa,彈性模量 Ey=1.95Ey=1.95xi0i05MPaMPa。4 4、結(jié)構(gòu)構(gòu)造：主橋上部結(jié)構(gòu)為三跨預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，其跨徑組合為45m+76m+45m45m+76m+45m，采用單箱單室截面，單箱頂寬 11m11m，底寬 6m6m，兩側(cè)懸臂長(zhǎng) 2.5m2.5m，主墩支撐處箱梁中心梁高4.322m4.322m，跨中箱梁中心

36、梁高 2.0m2.0m ,梁高以平方拋物線變化。箱梁頂面設(shè)置雙向 1.51.5%橫坡，頂板厚 0.28m0.28m ,懸臂板端部厚 0.18m0.18m，根部厚 0.6m0.6m ;腹板厚 0.42m0.42m0.62m0.62m,底板厚 0.25m0.25m0.65m0.65m，也以平 方拋物線變化。橫隔板分別設(shè)在中支點(diǎn)、邊支點(diǎn)，厚度分別為1.8m1.8m 和 1.2m1.2m，各橫隔板均設(shè)置了人洞以便施工。箱梁零號(hào)段長(zhǎng) 8m,8m,在支架上澆注。兩側(cè)各有 9 9 個(gè)節(jié)段，梁段數(shù)及梁段長(zhǎng)度為 5 5X 3.4m3.4m 和 4 4X 4m4m。1 1號(hào)9 9 號(hào)梁段采用掛籃懸臂澆注施工， 懸

37、臂澆注梁段最大控制重量 93t93t,掛籃控 制重量 40t40t。主橋共有3 3 個(gè)合攏段， 即兩個(gè)邊跨合攏段和 1 1 個(gè)中跨合攏段， 合攏段長(zhǎng)均為 2m2m, 在吊架上澆注。 邊跨現(xiàn)澆段長(zhǎng) 6m6m，在支架上澆注。5 5、縱向預(yù)應(yīng)力束：縱向預(yù)應(yīng)力鋼束共設(shè)置了頂板束、中跨底板束、邊跨底板）、連續(xù)束和預(yù)備束共五種，均采用兩端張拉。頂板束及相應(yīng)預(yù)備束采用0 j15.24j15.24 1212,設(shè)計(jì)張拉噸位 234t234t;底板束及連續(xù)束采用 0 j15.24j15.24 1515,設(shè)計(jì)張拉噸位 293t293t。6 6、支座：在圖 20-2420-24 中，左墩為固結(jié)支座，其余為滑動(dòng)支座，在

38、懸臂施工過程中，右墩頂支座為 固定支座，在合龍后，拆除臨時(shí)固結(jié)與臨時(shí)支座。22.3.2 建立模型在此處主要是指利用橋梁模塊，指定橋梁的各個(gè)部位尺寸及相關(guān)參數(shù)。第一步：定義橋軸線，初始站為0m0m,初始走向?yàn)?N900000EN900000E，終點(diǎn)站為 166m166m。第二步：定義橋臺(tái)，均為滑動(dòng)支座，橋臺(tái)處的橫隔板厚度為1.21.2 米；第三步：定義主梁標(biāo)準(zhǔn)截面，標(biāo)準(zhǔn)截面取為主墩中心處的主梁截面，基本尺寸如圖 20-2520-25 所示。1 100MT11 圖 20-2520-25 主梁標(biāo)準(zhǔn)截面在 SAP2000SAP2000 中輸入的標(biāo)準(zhǔn)梁截面及屬性圖20-2620-26 所示。圖 20-2

39、620-26 主梁截面屬性第四步：定義橋墩，墩身計(jì)算高度為7.797.79 米，墩寬 7 7 米，厚22米，墩身與主梁，墩與地基為固結(jié)。墩處橫隔板厚度為1.81.8 米。第五步：定義參數(shù)變化，這里主要包括三種參數(shù)，梁高HEIGHTHEIGHT，底部厚度 SLABSLAB，腹板厚度 GIRDERGIRDER。圖 20-2720-27 所示為主跨梁高的參數(shù)變化。圖 20-2720-27 主梁梁高參數(shù)的定義第六步：定義橋?qū)ο?，定義跨徑參數(shù)為45m45m+ 76m76m + 45m45m。根據(jù)分階段施工梁節(jié)段的大小，在不同的跨指定工程師控制點(diǎn)（即離散點(diǎn)），圖 20-2820-28 和 20-2920-

40、29 所示。SparilSn3ri2SoanToEnd圖 20-2820-28 離散點(diǎn)（平面）圖 20-2920-29 離散點(diǎn)（立面）此模型中有縱向預(yù)應(yīng)力束 118118 根，通過直接輸入，復(fù)制等方式，完成對(duì)預(yù)應(yīng)力的輸入。 其空間分布如圖 20-3020-30 和圖 20-3120-31 所示。直接輸入 GeGe neralneral 車輛荷載，如圖 20-3320-33 所示。圖 20-3120-31 預(yù)應(yīng)力束的立面布置第八步：局部修訂這里包括混凝土材料屬性的定義。定義蓋梁截面及墩截面，更改橋梁對(duì)象模型等，再次形成有限元模型。22.3.3 全橋分析這里主要為車輛活荷載分析。1 1、橋梁模塊中

41、數(shù)據(jù)的修改這里主要是修改右主墩的支座，新建立一個(gè)類型為該單元的 U1U1 方向固定，其它方向剛度設(shè)置為零。2 2、定義車道共兩車道，車道寬度為 3.53.5 米。關(guān)于軸線對(duì)稱。linearlinear 的連接單元來模擬滑動(dòng)支3 3、定義車輛與車輛類別圖 20-3020-30 預(yù)應(yīng)力束的平面布置第七步：將橋梁對(duì)象更新為有限元模型，這里選用框架單元，圖20-3220-32 所示。圖 20-3220-32 更新橋梁結(jié)構(gòu)模型1 般牛輛數(shù)據(jù)圖 20-3320-33 定義車輛數(shù)據(jù)4 4、定義分析工況定義類型為 movingmoving loadload 的分析工況，由于只具有兩條車道，所以不必進(jìn)行橫向的折

42、減。5 5、分析及結(jié)果的查看查看汽車活荷載效應(yīng)，如圖20-3420-34、20-3520-35 所示。圖 20-3420-34 汽車活荷載下彎矩包絡(luò)圖b圖 20-3520-35 汽車活荷載下剪力包絡(luò)圖廣 劃于均柑荷軽疋度.來勲便用BD茹El 12002)詵用由支痙車追負(fù)彎矩P內(nèi)帑岳豆寶座力所有耳它反應(yīng)浮訪輪軸荷栽對(duì)車道尊距晅|?70則苴宅匣應(yīng)|?er(jWidiliTrrrrrZefuZefu插人町碼口誦定取消甲宜網(wǎng) E工20-3620-36 所示。主跨跨中豎向兗厘蕓型輪騎竟|drie Port硅折越氛數(shù)寬哎蛇納 丸哎類型茴爺均勻?qū)挾?當(dāng)計(jì)苴盤鹽寺矩時(shí)加倍車詛穹距荷戦荷敦忝加回|寬喪整歴1 般牛輛數(shù)據(jù)查看各內(nèi)力或變形的影響線，如主跨跨中彎矩的影響線，圖變形影響線，圖 20-3720-37 所示。圖 20-3620-36 主跨跨中彎矩的影響線（沿車道寬度繪制輪廓）L母心醐E1DiS-92Left Edge -1.5ffiE-0Sms506Efl5Right Edge = -1.5A6E*