桥梁博士 教程

灌浆后钢束的面积将换算到截面特征中）。
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重新设定与大气接触的周边长度：计算混凝土收缩时使用。 填0则由程序根据截面形状自动计算。 材料类型：注意使其类型与适用的规范相对应。用户还可 使用工具菜单下的材料特征命令自定义新的材料类型。 顶缘、底缘有效宽度：较宽截面的有效分布宽度。 (1) 计算截面几何特征在结构内力分析时使用全截面， 应力、强度分析时使用有效截面。 (2) 在《公桥规》2004中，计算轴力产生的应力时，按 全断面计算。 (3) 此值若填0则表示该截面都是有效截面。 (4) 关于有效宽度的取值，可参见《公桥规》2004第 4.2.3条。
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(1) 计算内力、位移：掌握结构的基本受力状态；
(2) 估算配筋面积：得到大致的配筋信息，初步 掌握结构的设计要点；
(3) 全桥结构安全验算：对结构设计进行复核、 修正；
(4) 优化计算拉索面积：对斜拉桥的拉索面积、 张拉索力进行优化。
基本信息
如果是初步设计阶段则选择估算配筋面积，此 时应在 结构配筋估算信息对话框中指定预配置的钢筋 或钢束类型等，以便估算的钢筋面积更接近真值。
单元的性质
钢筋混凝土：截面由混凝土和普通钢筋组成。按全截面计算结 构内力，按开裂截面计算其应力和强度，验算时将验算裂缝宽 度； 预应力混凝土：截面由混凝土、普通钢筋和预应力钢筋组成。 按全断面计算其应力，按开裂截面验算其极限强度。 组合构件：截面由混凝土和钢材组成。按全断面计算应力。 钢构件：截面只由钢材组成。按全断面计算应力。
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活载加载步长：进行活载影响线加载时的步长。填0时系 统默认为1/50的跨径。步长越小，活载计算越精确，速 度越慢。对于某些“没有跨径”的结构（只有一个约 束），程序将无法进行加载，必须由用户填入加载步长。
• 非线性荷载分级数：当计算内容中选择了几何非线性或 梁柱非线性时，此窗口被激活。程序按用户输入的分级 数将荷载分成n级逐步计算，每次计算都进行刚度矩阵 修正，因此级数越高结果越精确，但计算时间越长。
查看结果
（7）输出计算结果
单位约定
坐标系
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
荷载方向
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优化计算和施工计算的拉索初始力都是指张拉端的索力，仅 由张拉设备控制，没有重力的效应。在非张拉端则根据张拉 端的内力考虑重力对索力的影响后计算得到。所以，对于拉 索单元，左端张拉与右端张拉得到的最终索力将是不同的。
截面特征描述
• 单击左截面或右截面，弹出截面特征描述对话框，如图 4-10 所示，此对话框同时出现在快速编辑器的各项功能中。 • 如果截面内有钢束穿过，系统在计算时自动根据钢束特征修 正截面信息（钢束灌浆前截面特征中扣除孔道的影响，钢束
• 极限组合计预应力：在进行结构极限组合计算的时候，预 应力的作用是否当作外力计入结构。根据《公桥规》2004， 预应力构件的极限强度是不计预应力的。但对于一些预应 力桥梁中的非预应力构件，预应力的作用力却对这些构件 的极限组合内力有影响，比如预应力连续刚构的桥墩等构 件。 • 极限组合计二次矩：在按《公桥规》2004版进行计算的时 候被激活，用户指定是否考虑预应力二次矩。对预应力连 续梁以外的其它结构，计算结果将不准确。 • 极限组合计收缩、徐变：在按《公桥规》2004版进行计算 的时候被激活，用户指定是否考虑收缩、徐变。
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此界面的最左侧是项目管理窗口。输入窗口的下部是 图形显示窗口，用户可以用右键切换显示信息，以帮 助用户判断输入数据的准确性，快速了解结构特征。
基本信息
• 桥梁工程描述、结构备忘描述：用户可以在此输入 备注性质的文字，来描述本项目的特点，以便于日 后查看。 计算类别：根据不同的需要选择不同的计算方式。
选择本次计算所需要计算的部分。 一般在估算预应力配筋时不计结构的收缩徐 变； 结构的非线性仅在特大跨径桥梁分析时使用， 通常结构不需计算。
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附加信息
• • • 指定计算部分内容。包括以下几点： 结构验算单元：在选择“全桥结构安全验算”时，填入 需要验算的单元号，不填则默认为全部单元。 组合计算类型：对应于规范的荷载组合类型。不填则默 认为全部组合1-9，包括用户自定义组合。 计算活载单元、计算活载节点：选择需要进行活载分析 的单元、节点。不填则默认为全部单元。
桥梁博士系统（DR.Bridge）
桥梁博士简介
博士系统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。其基本功能： （1）直线桥：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 （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
• 极限组合计温度：在按《公桥规》2004版进行计算的时 候被激活，用户指定是否考虑温度效应，包括结构升降 温和梯度温度。 • 极限组合计沉降：在按《公桥规》2004版进行计算的时 候被激活，用户指定是否考虑不均匀沉降的影响。 • 结构重要性系数：在《公桥规》2004版中，根据结构的 重要性确定的内力扩大系数。
规范
• 用户选择计算适用的规范。由于《桥梁博士》3.0可以 按照多个规范进行验算，在输入单元材料、单元钢筋、 预应力材料等信息时，必须使之与适用的规范相对应
输入单元信息
• 用户可以使用右键菜单或“数据”下拉式菜单，切换到单元 输入窗口：
单元的基本信息
• 节点号和顶缘坐标： (1) 单元左右节点顶缘或中点坐标位置的意义如 图所示 (2) 手动逐个输入单元的左右节点号、左右节点 坐标，也可以通过快速编辑器，编辑成批的单元信 息。
施工分析
• • 划分施工阶段，确定施工周期； 各施工阶段的具体操作：包括安装的单元号、张拉 的钢束号、添加的外力荷载、本阶段的内部、外部 约束条件、挂篮的操作步骤、拉索单元的索力调整 等等。 桥梁结构不同的施工方法将导致结构的最终成桥内 力不同。施工阶段的划分，对于结构设计有很大的 影响
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项目的建立
形成刚臂时决定节点位置的单元号：
• • 当多个单元共用一个节点号，且其节点位置不重合时，形 成刚臂。此时，程序有一套默认的确定节点位置的规则。 若此规则不能表达结构的实际情况时，用户可以在这里填 入单元号，来改变系统的固定算法，系统将根据用户填入 的单元来确定节点的位置。
计算细节控制
• 生成调束信息：对进行“全桥结构安全验算”的预应力 构件选择此命令，可使程序在计算时生成调束信息，便 于进行调束工作。 • 调束阶段号：用户填入需要产生调束信息的施工阶段号， 不填默认为全部阶段。在选中“生成调束信息”时有效。 • 生成调索信息：对进行“全桥结构安全验算”的含有拉 索单元的结构选择此命令，可使程序在计算时生成调索 信息，便于进行调索工作。 • 桥面为竖直单元：选择此命令，将使桥面单元的左右截 面为竖直截面。
（2） 构件的起点和终点以及变截面的起点和终 点编制节点号； (3) 不同构件的交点或同一构件的折点处编制节点号； (4) 施工分界线设定单元分界线，即编制节点号；
数据准备
(5) 当施工分界线的两侧位移不同时，应设置两个不 同的节点，利用主从约束关系考虑该节点处的连接方式； (6) 边界或支承处应设置节点； (7) 不同号单元的同号节点的坐标可以不同，节点不 重合系统形成刚臂； (8) 对桥面单元的划分不宜太长或太短，应根据施工 荷载的设定并考虑活载的计算精度统筹兼顾。因为活载 的计算是根据桥面单元的划分，记录桥面节点处位移影 响线，进而得到各单元的内力影响线经动态规划加载计 算其最值效应。对于索单元一根索应只设置一个单元。
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
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）
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；
有效长度
• 对于受压构件，在此输入单元的有效长度lo，用于计 算偏心受压构件的偏心距增大系数或轴心受压构件 的稳定系数。参见《公桥规》（2004）第5.3项。
自重系数
• 在计算单元自重时程序根据单元体积和材料的容 重再乘以该自重调整系数，得出计算用的单元自 重。 系统默认的材料容重为：混凝土25KN/m3，钢材 78.5KN/m3。 用户可以根据混凝土结构的配筋率适当调整此系 数。如果单元由 1立方米30#混凝土组成，其自重 系数为2，则单元总重＝25 x 1 x 2＝50 KN。
桥梁博士简介
（3）其它
直线桥设计计算输入
直线桥设计计算输入
利用桥梁博士系统进行设计计算一般需要经过： 读懂图纸或 明确设计要求 （1）离散结构划分单元 （2）施工分析 （3）荷载分析 将设计要求变 成有限元模型 （4）建立工程项目 （5）输入总体信息、单元信息、钢束信息、 施工阶段信息、使用阶段信息、输入 优化信息（索结构） （6）进行项目计算
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加载龄期
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混凝土在单元第一次受力时（即安装时） 已养护的天数。 系统缺省默认值为28。
左端为张拉端
• • • • 当单元为拉索时此选项被激活。 选中此框则表示拉索的左端为张拉端，否则拉索的右端为张 拉端。 如果拉索安装时没有张拉力，则拉索的重量按照等效节点荷 载原理施加到拉索的两端； 如果安装时有初张拉力，则自重只等效到非张拉端，而张拉 端的索力为初始张拉力。
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；
数据准备
• 结构离散：在进行结构计算之前，首先要根据桥 梁结构方案和施工方案，划分单元并对单元和节 点编号。 对于单元的划分一般遵从以下原则：
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（1）对于所关心截面设定单元分界线，即编制 节点号
• • 用户通过“文件”下拉式菜单，选择“新建项目组” 或“打开项目组” 通过“项目”下拉式菜单选择“创建项目”，或者 在项目组管理窗口，通过右键来点击“创建项目” 。
项目的建立
• • 输入项目名称、通过点击“浏览”来选择存储路径， 在下拉条中选择项目类型。 创建项目后，程序出现了如下页图 所示的界面。现在 用户就可以根据事先的准备，输入数据了。在一个项 目组中，创建一个新项目，或通过双击打开一个既有 项目，程序均会出现如下页图所示的数据文档窗口， 在此窗口输入或查看所有的计算原始数据。
桥梁环境
• 选择桥梁所处的地理环境。程序在计算混凝土构 件收缩徐变时使用。用户可以参考《公桥规》 2004附录F。 湿度：桥梁所处环境的湿度，在混凝土的收缩变 形与徐变计算中需要该信息，从列表框中选择。 对《公桥规》2004，一般填0.8。 环境有强烈腐蚀性：在验算抗裂性时需要该信息；
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计算内容
拉索：截面只由钢筋或钢材组成。只有当构件需要调整其轴力 时，才有必要将其置为拉索单元。拉索单元只提供拉成。因圬工材料的性质差异很大， 程序没有提供默认的圬工材料，需要用户自定义。
全预应力构件：预应力混凝土单元验算是否一定要按全 预应力构件验算。如果是，则验算时截面不准出现拉应力； 如果否，则先按全预应力验算，不满足则按A类构件验算， 仍不满足则按B类构件验算。 现场浇注构件：当单元为混凝土构件时，此项被激活， 由用户选择单元的施工方式。在《公桥规》（2004）中， 现浇构件和预制、拼装构件的计算是有区别的。 是否桥面单元：当前单元是否桥面单元。用于确定施工 阶段的移动荷载（坐标荷载）作用位置和使用阶段影响线 计算时单位荷载作用点位置，以及判断剪力影响线的突变 位置。如果计算活载时计入非线性效应则也将据此确定活 载的作用位置。简单的说，程序就是据此确定活荷载作用 在哪些单元上。