第1章 桥梁博士系统的基本介绍

第1章桥梁博士系统的基本介绍（2学时）【主要讲授内容及时间分配】1.1 系统概况（10分钟）1.2 系统功能（15分钟）1.3 系统的基本操作（20分钟）1.4 系统的基本约定（20分钟）1.5 系统项目的管理和操作（25分钟）【重点与难点】1、重点：系统的基本操作、系统的基本约定、系统项目的管理和操作。

2、难点：系统项目的管理和操作。

【教学要求】1、了解系统概况和功能；2、掌握系统的基本操作、系统的基本约定、系统项目的管理和操作；【实施方法】课堂讲授，配合课堂操作演示第1章桥梁博士系统的基本介绍第一节系统概况Dr.Bridge系统是一个集可视化数据处理、数据库管理、结构分析、打印与帮助为一体的综合性桥梁结构设计与施工计算系统。

系统的编制完全按照桥梁设计与施工过程进行，密切结合桥梁设计规范，充分利用现代计算机技术，符合设计人员的习惯。

对结构的计算充分考虑了各种结构的复杂组成与施工情况。

计算更精确；同时在数据输入的容错性方面作了大量的工作，提高了用户的工作效率。

(1) 历史概述该系统自1995年投向市场以来设计计算了钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁、刚构、连续拱、桁架梁、斜拉桥等多种桥梁。

在设计过程中充分发挥了程序实用性强、可操作性好、自动化程度较高等特点，对于提高桥梁设计能力起到了很好的作用。

在设计应用过程中，通过实践校核及与其它软件的比较，桥梁博士进行了完善和扩充，进一步得到了稳定。

(2) 改版介绍按照《公路桥涵设计通用规范》 JTG D60-2004和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 JTG D62-2004进行补充修改。

对程序的前处理和后处理部分在原有的基础上做了大的改进，扩充的每个功能块都凝聚着开发组多年来的心血，都是经过认真的总结、研究和精心设计而最终完成的；新增功能密切与桥梁工程设计实践相结合，借助力学技术和计算机技术全力解决用户在桥梁工程设计过程中碰到的棘手的数据处理问题，使用户能够集中精力解决桥梁结构的合理性问题。

节约数据处理时间、辅助用户设计是本次桥梁博士升级的两大主要特点。

第二节系统功能一、系统的基本功能1. 直线桥梁（1）能够计算钢筋混凝土、预应力混凝土、组合梁以及钢结构的各种结构体系的恒载与活载的各种线性与非线性结构响应。

其中非线性的包括内容如下： 结构的几何非线性影响；结构混凝土的收缩徐变非线性影响组合构件截面不同材料对收缩徐变的非线性影响；钢筋混凝土、预应力混凝土中普通钢筋对收缩徐变的非线性影响；结构在非线性温度场作用下的结构与截面的非线性影响；受轴力构件的压弯非线性和索构件的垂度引起的非线性影响；（2）对于带索结构可根据用户要求计算各索的一次施工张拉力或考虑活载后估算拉索的面积和恒载的优化索力；（3）活载的类型包括公路汽车、挂车、人群、特殊活载、特殊车列、铁路中-活载、高速列车和城市轻轨荷载。

（4）可以按照用户的要求对各种构件和预应力钢束进行承载能力极限状态和正常使用极限状态及施工阶段的配筋计算或应力和强度验算，并根据规范限值判断是否满足规范。

2. 斜、弯和异型桥梁采用平面梁格系分析各种平面斜、弯和异型结构桥梁的恒载与活载的结构响应。

系统考虑了任意方向的结构边界条件，自动进行影响面加载，并考虑了多车道线的活载布置情况，用于计算立交桥梁岔道口等处复杂的活载效应；最终可根据用户的要求，对结构进行配筋或各种验算。

3. 基础计算整体基础：进行整体基础的基底应力验算，基础沉降计算及基础稳定性验算；单桩承载力：计算地面以下各深度处单桩容许承载力。

刚性基础：计算刚性基础的变位及基础底面和侧面土应力。

弹性基础：计算弹性基础（m法）的变形，内力及基底和侧面土应力；对于多排桩基础可分析各桩的受力特征。

4.截面计算截面特征计算：可以计算任意截面的几何特征，并能同时考虑普通钢筋、预应力钢筋、以及不同材料对几何特征的影响；荷载组合计算：对本系统定义的各种荷载效应进行承载能力极限状态荷载组合I-III和正常使用极限状态荷载组合I-VI共9种组合的计算。

截面配筋计算：可以用户提供的混凝土截面描述和荷载描述进行承载能力极限状态荷载组合I-III和正常使用极限状态荷载组合I-III的荷载组合计算，并进行6种组合状态的普通钢筋或预应力钢筋的配筋计算；应力验算：可根据用户提供的任意截面和截面荷载描述进行承载能力极限状态荷载组合I-III和正常使用极限状态荷载组合I-VI共9种组合的计算，并进行9种组合的应力验算及承载能力极限强度验算；其中强度验算根据截面的受力状态按轴心受压、轴心受拉、上缘受拉偏心受压、下缘受拉偏心受压、上缘受拉偏心受拉、下缘受拉偏心受拉、上缘受拉受弯、下缘受拉受弯8种受力情况分别给出强度验算结果。

5. 横向分布系数计算能运用杠杆法、刚性横梁法或刚接（铰接）板梁法计算主梁在各种活载作用下的横向分布系数。

6. 输入※采用标准界面人机交互进行，并配有强大的数据编辑和自动生成工具，使原始数据的输入更加明了和方便；※输入数据的过程中可同步以图形或文本查看输入数据的信息；※新加了单元、截面、钢束与CAD的互导模块，使得输入更加方便；※新增的引用参考线，大大简化了曲线钢束的输入；※系统对原始数据采用三级检错以帮助用户确保原始数据的可靠性；7. 输出系统对计算结果的输出采用详尽的思想，通过分类整理，可以按照用户的要求一次或多次输出，便于用户分析中间数据结果或整理最终数据文档。

输出的方式有图形、表格及可编辑的文本。

配有专门的图形结果后处理系统，便于用户打印出图纸规格化的计算结果图形。

新增的报表输出，用户可自定义输出报告格式模板，各种计算数据、效应图形按用户设定自动输出。

8. 打印与帮助系统系统输出的各种结果，都可以随时在各种Windows支撑的外围设备上打印输出，并提供打印预览功能，使用户在正式打印之前能够预览打印效果。

Dr.Bridge系统提供了几百个条文的帮助，共计十万余汉字，对桥梁博士系统的各种功能都有相应的帮助系统。

桥梁博士系统的帮助系统与Windows帮助系统严格一致，使用十分方便。

二、系统的特色功能1. 材料库材料库根据材料的类型、规范的定义，做了相应的分类，并提供了比较全的材料数据。

用户在此基础上可自定义各种规范的材料类型，建立用户材料库，方便后续项目的应用。

材料在设计运用时可以根据材料库中相应部分内容的调整而变化，从而使内容更全面、使用更方便、更新、更便捷。

2. 自定义截面可以自己定义一种几何图形以及描述该图形的几何参数。

以后，可以在图形输入时使用它，就如系统提供的一样。

对于比较特殊的截面，一经构造，一劳永逸。

并且可以交流使用自定义的截面信息，大大的提高了用户的工作效率。

3.自定义报告输出新增加一种输出方式，通过指定的数据检索信息读取桥梁博士相对应的数据，能够指定到所有的桥博原有输出内容。

以表格的形式输出，可以对数据、格式、图形进行编排和二次加工。

形成固定模式后，可反复使用，可以交换模板，快速的生成计算书4.与AutoCAD交互一种新的数据输入输出方式，简洁的输入、节约数据处理时间是本功能的最大特点。

可以把原始数据输出后直接引用，方便数据的交换和修改5.调束工具可以在调整钢束的同时，看到预应力混凝土结构由此产生的应力变化的过程。

原来需要反复修改钢束座标、重新计算，并查看效应图的过程大大简化，从而缩短了设计时间。

6. 调索工具可进一步缩短拉索施工张拉力的确定过程。

与配套调束工具使用，完成斜拉桥的设计计算就不再令人感到棘手了。

脚本的输入输出提供了一个方便，简单的输入输出方法。

通过脚本可以高效率地修改原始数据，清晰全面地掌握所有的设计数据。

通过脚本，可以方便地进行交流讨论，这是图形界面无法比拟的优点。

第三节系统的基本操作各窗口都支持鼠标右键菜单，可切换或操作一些特定命令。

1.图形窗口（1）窗口放大：按住鼠标左键拖动鼠标可以拉开一个矩形框，系统根据该框的大小按比例放大至窗口有效区域大小；（2）窗口恢复：使用ALT+鼠标左键双击可恢复至最近一次放大窗之前的状态；Ctrl+鼠标左键双击-全图显示（3）切换图形鼠标右击，弹出菜单切换图形类型双击鼠标左键在各图形窗口间切换（右击无菜单时）（4）图形显示设置用“F9”键打开“显示信息设置”窗口；用“F11”、“F12”键打开或关闭单元号、节点号的显示；（5）图形编辑器其它操作详见附录B相关内容。

2.数据窗口鼠标右击，弹出菜单切换输入数据类型第四节系统的基本约定1.单位约定系统的基本单位设定见下表：名称单位结构坐标与长度 m力 KN2. 坐标系（1）平面杆系总体坐标系：系统默认的坐标系，节点坐标、节点位移以及反力均按总体坐标系输出。

X：水平向右为正Y：垂直X轴向上为正单元局部坐标系：单元内力和应力均按单元局部坐标系输出。

X：沿构件的纵轴线方向, 以左节点到右节点方向为正Y：垂直X轴向上为正截面局部坐标系：系统默认的坐标系，用来确定截面控制点的位置关系。

X：水平向右为正Y：垂直X轴向上为正钢束局部坐标系：向结构总体坐标系的映射,钢束局部坐标系在结构总体坐标系中的角度，如果钢束局部坐标系是结构总体坐标系经逆时针转动一个角度而形成，则该角度为正值，反之为负值。

X：钢束局部坐标系原点在结构总体坐标系中的X坐标；Y：钢束局部坐标系原点在结构总体坐标系中的Y坐标；（2）空间网格总体坐标系：系统默认的坐标系，节点坐标、节点位移以及反力均按总体坐标系输出。

X、Y、Z轴：由右手螺旋法则决定。

单元局部坐标系：单元内力和应力均按单元局部坐标系输出。

X：沿构件的纵轴线方向, 以左节点到右节点方向为正Y轴、Z轴方向与总体坐标系相似，满足右手法则截面局部坐标系：系统默认的坐标系，用来确定截面控制点的位置关系。

X：水平向右为正Y：垂直X轴向上为正钢束局部坐标系：向结构总体坐标系的映射,钢束局部坐标系在结构总体坐标系中的角度，如果钢束局部坐标系是结构总体坐标系经逆时针转动一个角度而形成，则该角度为正值，反之为负值。

X轴、Y轴方向与总体坐标系相似，满足右手法则Z：钢束局部坐标系原点在结构总体坐标系中的Z坐标；3.荷载方向系统约定所有荷载方向与结构总体坐标系一致为正，反之为负。

荷载的矢量输入只能输入总体坐标系下的分量。

具体如下：（1）平面杆系水平力：沿整体坐标的x方向向右为正；竖直力：沿整体坐标的y方向向上为正；弯矩：依右手螺旋法则，垂直于整体坐标系向外（向用户方向）为正。

（2）空间网格Px：沿总体坐标系x正方向为正Py：沿总体坐标系y正方向为正Pz：沿总体坐标系z正方向为正Mx：绕沿x轴，满足右手法则，大拇指指向x轴正方向时为正My：绕沿y轴，满足右手法则，大拇指指向y轴正方向时为正Mz：绕沿z轴，满足右手法则，大拇指指向z轴正方向时为正4.效应方向轴力：使单元受压为正，受拉为负剪力：由单元底缘向顶缘方向为正，反之为负弯矩：使单元底缘受拉为正，上缘受拉为负（平面）弯矩：符合右手法则，与总体坐标系一致为正，反之为负（空间）位移：与总体坐标系一致为正，反之为负正应力（法向应力）：压应力为正，拉应力为负；剪应力：由截面底缘向顶缘方向为正，反之为负；主应力：正表示压，负表示拉；强度：受弯构件的强度为MR，单位KN-m，其它构件强度为NR；结构支承反力：与总体坐标系一致为正，反之为负；5.数据填写便捷格式（1）（-/）表达式：格式为A-B/C（A’-B’/C’）其中A、B、C、A’、B’、C’皆为正整数，C、C’为增量值，缺省为1，括号内的表达式表示去除的号码，如1-10/2表示1、3、5、7、9，如1-10/2（5-7）表示1、3、9，其中5和7已被去除。