桥梁工程毕业的设计桥梁结构电算教案共48页
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+1.1*风荷载+1.4*土压力+1.使用极限状态的作用 短期效应组合,其公式为：
按《桥规》4.1.7条规定，正常使用极限状态的作用 长期效应组合,其公式为：
• 三. 预应力钢束的估算及其布置
根据《公预规》规定，预应力梁应满足正常使用极限状态 的应力要求和承载能力极限状态的强度要求。
等） • 其他（若有）
注意事项
施工计算阶段确定
• 施工过程：主拱圈施工、拱上立柱、吊 杆横梁施工、桥面系施工等。
• 施工阶段： 粗略：按以上施工过程划分； 精细：以上施工过程再细分。
结果的复核
• 技巧： 先定性判断，再定量分析； 分段建模，逐渐增加单元； 图形显示； 善于判断，善于总结； 先运行桥博自检。 • 常见错误： 约束自由度不够或多余； 临时约束不恰当施加、拆除； 施加单元错误； 预应力施加错误； 荷载施加错误。
按《桥规》4.1.6条规定，承载能力极限状态的基本组合， 其公式为
1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+0.8*1.4*人群荷载 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+
0.7*（1.4*人群荷载+1.1*风荷载） 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载
+0.6*（1.4*人群荷载+1.1*风荷载+1.4*土压力） 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+0.5*（1.4*人群荷载
基沉陷等 • 内力组合，截面强度、稳定性
拱桥计算步骤
• 施工阶段的计算与主拱材料、施工方法 有关
1) 石拱桥，只需验算裸拱状态下的内力 2) 缆索吊装的钢筋混凝土拱桥，应验算安装阶段
的主拱承载力 3) 钢管拱，需要验算其承载力、稳定
• 绘制构造图
拱桥单元划分原则
• 遵循前面的离散原则 • 控制截面（拱脚、L/8、L/4、3L/8、拱顶
• 方法：导线点法、非导线点法 • 参考点的选取：以方便输入为基本原则 • 竖弯束：照例输入 • 平弯束：照例输入 • 空间束：竖弯、平弯同时进行。要求：
竖弯、平弯的特征点x坐标一致。
拱桥
拱桥计算方法
• 手册法 • 有限元法
拱桥计算步骤
• 细化构造尺寸 • 将拱、拱上建筑离散为杆系单元，注意
刚臂单元、主从节点的合理应用 • 计算恒载内力 • 计算活载内力：汽车、人群、温差、地
• 注意：在有限元分析中，是用杆件的形心来 表示单元的。
• 桥梁博士处理方法：采用相同的节点编号， 不同的节点坐标，程序自动处理为刚臂。
刚臂单元应用举例
连续刚构桥模型
连续梁桥模型
施工计算阶段确定
• 1、连续刚构桥悬臂施工主要过程
施工过程：浇筑桥墩、施工0#块（连续 梁桥临时锚固）、拼装挂篮、浇筑1#块 混凝土、张拉预应力钢束、移动挂篮、 浇筑2#块、张拉预应力钢束…（中间某 个时段支架施工边跨现浇）…直至悬臂 施工完成、边跨合拢、中跨合拢、施工 桥面系。
斜拉桥计算步骤
• 细化截面尺寸 • 确定施工方法（前支点挂篮、后支点挂
篮） • 计算自重、活载作用下斜拉索成桥索力 • 反算斜拉索初始张拉索力 • 模拟施工过程，进行前进分析 • 验算、绘图
（三） 主梁作用效应组合
最后将永久作用和几种可变作用按《桥规》规定组合起 来，以求得各个控制截面的最大弯矩和最大剪力值。
主要内容
桥梁电算的内容及施工方法确定 桥梁单元划分 施工计算阶段的确定 预应力钢束的输入 桥梁计算结果的复核
桥梁电算的内容及施工方法确定
桥梁电算的内容 ✓恒载内力 ✓活载内力 ✓支座沉陷、温度变化引起的附加内力 ✓预应力 ✓变形 ✓应力
桥梁电算的内容及施工方法确定
施工方法 ➢支架法、悬臂施工法、缆索吊装法等 特别提醒:
（一）跨中截面钢束的估算和确定
1.按正常使用极限状态的应力要求估算钢束数
对于简支梁带马蹄的T形截面，当截面混凝土不出现拉应力 控制是，则钢束数n的估算公式：
n
MK
C1•AP fpK(ks eP)
式中：M K ——持久状态使用荷载产生的跨中弯矩标准组合值 C 1 ——与荷载有关的经验系数，对于公路二级， 取用
不同的施工方法对桥梁的最终 内力的影响是不相同的。
连续梁桥、连续刚构桥计算
连续梁桥、连续刚构桥计算
施工方法：悬臂施工 节段划分：根据挂篮设计重量确定节段
长度，通常为3～5m 合龙段：一般为2m 现浇段：根据底板预应力束锚固位置划
分长度
桥梁单元划分
➢杆件相交处 ➢截面突变处 ➢连接处为铰（包括主从节点） ➢施工阶（节）段的分界点 ➢约束位置（临时约束、永久约束等） ➢需要输出的截面影响线位置
施工计算阶段确定
• 2、施工阶段的划分 • 对1个混凝土阶段，实际包括：移动挂篮（拆
除挂篮、安装挂篮）、挂篮加载、挂篮转移锚 固（预应力张拉）3个过程。
• 注意：在第一个节段，只有挂篮安装，无挂篮 拆除。
• 根据以上1、2两点，即可确定施工计算阶段数。
预应力钢束的计算
• 步骤1：按照预定的施工过程，计入挂篮，模拟施工过程， 计算各个截面的内力；
0.565 A P ——一股钢绞线截面积
2. 按承载能力极限状态估算钢束数
根据极限状态的应力计算图式，受压区混凝土达 到极限强度 f c d , 应力图式呈矩形，同时预应力钢束也 达到设计强度 f p d ,则钢束数的估算公式为：
式中：
n
Md hf pd AP
施工阶段单元与节点
结构离散应遵循的原则
• 符合实际结构的构造与受力特点，反映结 构的真实受力（必要时需引入刚臂）；
• 离散后应保持几何不变体； • 本构关系应反映材料的性质。
刚臂单元及其应用
• 适用场合 ✓节点连接处有一个刚性域（如桁架拱，P30）
✓几个杆件的节点不能重合在一起（如连续刚 构桥中的零号块域桥墩，见教材P31）
• 步骤2：计算活载和其它影响下的内力； • 步骤3：荷载组合； • 步骤4：根据规范要求，估算出各个截面的预应力束数； • 步骤5：计算有效预应力； • 步骤6：预应力布束（需满足间距、最小弯曲半径的要
求）；
• 步骤7：分别验算各个截面的应力，当不满足时，调束， 重复步骤5、6、7。
预应力钢束的输入
按《桥规》4.1.7条规定，正常使用极限状态的作用 长期效应组合,其公式为：
• 三. 预应力钢束的估算及其布置
根据《公预规》规定，预应力梁应满足正常使用极限状态 的应力要求和承载能力极限状态的强度要求。
等） • 其他（若有）
注意事项
施工计算阶段确定
• 施工过程：主拱圈施工、拱上立柱、吊 杆横梁施工、桥面系施工等。
• 施工阶段： 粗略：按以上施工过程划分； 精细：以上施工过程再细分。
结果的复核
• 技巧： 先定性判断，再定量分析； 分段建模，逐渐增加单元； 图形显示； 善于判断，善于总结； 先运行桥博自检。 • 常见错误： 约束自由度不够或多余； 临时约束不恰当施加、拆除； 施加单元错误； 预应力施加错误； 荷载施加错误。
按《桥规》4.1.6条规定，承载能力极限状态的基本组合， 其公式为
1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+0.8*1.4*人群荷载 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+
0.7*（1.4*人群荷载+1.1*风荷载） 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载
+0.6*（1.4*人群荷载+1.1*风荷载+1.4*土压力） 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+0.5*（1.4*人群荷载
基沉陷等 • 内力组合，截面强度、稳定性
拱桥计算步骤
• 施工阶段的计算与主拱材料、施工方法 有关
1) 石拱桥，只需验算裸拱状态下的内力 2) 缆索吊装的钢筋混凝土拱桥，应验算安装阶段
的主拱承载力 3) 钢管拱，需要验算其承载力、稳定
• 绘制构造图
拱桥单元划分原则
• 遵循前面的离散原则 • 控制截面（拱脚、L/8、L/4、3L/8、拱顶
• 方法：导线点法、非导线点法 • 参考点的选取：以方便输入为基本原则 • 竖弯束：照例输入 • 平弯束：照例输入 • 空间束：竖弯、平弯同时进行。要求：
竖弯、平弯的特征点x坐标一致。
拱桥
拱桥计算方法
• 手册法 • 有限元法
拱桥计算步骤
• 细化构造尺寸 • 将拱、拱上建筑离散为杆系单元，注意
刚臂单元、主从节点的合理应用 • 计算恒载内力 • 计算活载内力：汽车、人群、温差、地
• 注意：在有限元分析中，是用杆件的形心来 表示单元的。
• 桥梁博士处理方法：采用相同的节点编号， 不同的节点坐标，程序自动处理为刚臂。
刚臂单元应用举例
连续刚构桥模型
连续梁桥模型
施工计算阶段确定
• 1、连续刚构桥悬臂施工主要过程
施工过程：浇筑桥墩、施工0#块（连续 梁桥临时锚固）、拼装挂篮、浇筑1#块 混凝土、张拉预应力钢束、移动挂篮、 浇筑2#块、张拉预应力钢束…（中间某 个时段支架施工边跨现浇）…直至悬臂 施工完成、边跨合拢、中跨合拢、施工 桥面系。
斜拉桥计算步骤
• 细化截面尺寸 • 确定施工方法（前支点挂篮、后支点挂
篮） • 计算自重、活载作用下斜拉索成桥索力 • 反算斜拉索初始张拉索力 • 模拟施工过程，进行前进分析 • 验算、绘图
（三） 主梁作用效应组合
最后将永久作用和几种可变作用按《桥规》规定组合起 来，以求得各个控制截面的最大弯矩和最大剪力值。
主要内容
桥梁电算的内容及施工方法确定 桥梁单元划分 施工计算阶段的确定 预应力钢束的输入 桥梁计算结果的复核
桥梁电算的内容及施工方法确定
桥梁电算的内容 ✓恒载内力 ✓活载内力 ✓支座沉陷、温度变化引起的附加内力 ✓预应力 ✓变形 ✓应力
桥梁电算的内容及施工方法确定
施工方法 ➢支架法、悬臂施工法、缆索吊装法等 特别提醒:
（一）跨中截面钢束的估算和确定
1.按正常使用极限状态的应力要求估算钢束数
对于简支梁带马蹄的T形截面，当截面混凝土不出现拉应力 控制是，则钢束数n的估算公式：
n
MK
C1•AP fpK(ks eP)
式中：M K ——持久状态使用荷载产生的跨中弯矩标准组合值 C 1 ——与荷载有关的经验系数，对于公路二级， 取用
不同的施工方法对桥梁的最终 内力的影响是不相同的。
连续梁桥、连续刚构桥计算
连续梁桥、连续刚构桥计算
施工方法：悬臂施工 节段划分：根据挂篮设计重量确定节段
长度，通常为3～5m 合龙段：一般为2m 现浇段：根据底板预应力束锚固位置划
分长度
桥梁单元划分
➢杆件相交处 ➢截面突变处 ➢连接处为铰（包括主从节点） ➢施工阶（节）段的分界点 ➢约束位置（临时约束、永久约束等） ➢需要输出的截面影响线位置
施工计算阶段确定
• 2、施工阶段的划分 • 对1个混凝土阶段，实际包括：移动挂篮（拆
除挂篮、安装挂篮）、挂篮加载、挂篮转移锚 固（预应力张拉）3个过程。
• 注意：在第一个节段，只有挂篮安装，无挂篮 拆除。
• 根据以上1、2两点，即可确定施工计算阶段数。
预应力钢束的计算
• 步骤1：按照预定的施工过程，计入挂篮，模拟施工过程， 计算各个截面的内力；
0.565 A P ——一股钢绞线截面积
2. 按承载能力极限状态估算钢束数
根据极限状态的应力计算图式，受压区混凝土达 到极限强度 f c d , 应力图式呈矩形，同时预应力钢束也 达到设计强度 f p d ,则钢束数的估算公式为：
式中：
n
Md hf pd AP
施工阶段单元与节点
结构离散应遵循的原则
• 符合实际结构的构造与受力特点，反映结 构的真实受力（必要时需引入刚臂）；
• 离散后应保持几何不变体； • 本构关系应反映材料的性质。
刚臂单元及其应用
• 适用场合 ✓节点连接处有一个刚性域（如桁架拱，P30）
✓几个杆件的节点不能重合在一起（如连续刚 构桥中的零号块域桥墩，见教材P31）
• 步骤2：计算活载和其它影响下的内力； • 步骤3：荷载组合； • 步骤4：根据规范要求，估算出各个截面的预应力束数； • 步骤5：计算有效预应力； • 步骤6：预应力布束（需满足间距、最小弯曲半径的要
求）；
• 步骤7：分别验算各个截面的应力，当不满足时，调束， 重复步骤5、6、7。
预应力钢束的输入