SAP2000与桥梁系列谈

郑重声明：本人所写的Sap2000与桥梁系列谈之一到Sap2000与桥梁系列谈之四，均为本人自己的使用体会，仅代表个人观点，不一定正确，各位网友如有任何异议，我们可以相互讨论。

我们的共同目的是让SAP2000更好的为我们服务！Sap2000与桥梁系列谈之一：SAP2000是桥梁计算分析不可或缺的工具之一，它既有有限元软件的灵活性和精确性，又有工程专业软件的方便性。

随着时间的发展，SAP2000目前最新版本已到了V11（关于V11的新特性可以从 上获得），与以前版本相比已大大扩充了其功能。

从桥梁设计者目前对SAP2000的反应来看，大多数人对目前SAP2000的功能还不是很了解，我想这主要是因为大家平时工作比较忙，没有时间去摸索。

因此，为了在节省时间的情况下让大家更好的使用SAP2000，我把个人对SAP2000的使用体会总结了四个系列谈，分四天贴到论坛里边。

当然了这些都是个人观点，不一定完全正确，就算是我对大家使用SAP2000的一些个人建议吧，希望大家积极讨论，我们的共同目标是：更好的使用SAP2000，让它更好的为我们服务。

1 学习的途径：1） SAP2000中文使用指南这本书对SAP2000的基本操作讲的非常清楚，是初学者不可或缺的好书，也是使用SAP2000不可或缺的参考书。

2） 程序帮助菜单中的参考手册这本书侧重于讲述程序的实现原理，想对SAP2000作较深入学习的用户一定不能落下此书。

3） 程序联机帮助当用户不知道程序界面中的某个控件的含义是，使用联机帮助是个不错的选择，可以在当前界面下直接按F1键。

4） 金土木网站 和CSI 网站可以从以上这两个网站获得很多免费的学习资料如软件学习视频等、免费的最新试用版，以及关于SAP2000的最新信息。

5） 钢结构论坛论坛是我们相互交流的平台。

linshutao Digitally signed by linshutao DN: cn=linshutao, o=cks, ou=, email=linst@, c=CN Date: 2008.01.14 17:01:44 +08'00'Sap2000与桥梁系列谈之二：2 目前主要问题解答1．目前能分析哪些桥型？SAP2000具有丰富的桥型设计分析功能SAP2000能够分析设计国内常见的大部分桥型：预应力钢筋混凝土桥梁：板桥、简支梁桥、连续梁桥、T形刚构桥等等，包括各种截面；钢桥：钢梁桥（目前桥梁模块只限于工字形梁）、钢桁架桥等等；组合梁桥：目前桥梁模块中只限于工字形钢梁和混凝土板的组合形式；大跨度桥梁 : 悬索桥、斜拉桥、拱桥；斜桥、弯桥，灵活的布局线设置有助于绘制各种复杂线形的桥梁。

2．目前使用SAP2000有哪几种建模方式？BAG模块——是采用参数化的形式来建立桥梁模型，能帮助用户方便快速的形成梁单元模型，且它形成的框架截面等等存在于SAP2000的公用环境中，工程师可以方便的进行修改及指定。

适用于较为简单的模型建立与分析，新版本中不提倡使用。

桥梁向导——提供了使用SAP2000 桥梁模块一步一步建模过程指导。

在进行建模的每一步，桥梁向导会介绍各步骤的具体功能。

桥梁向导不但操作简单快捷，而且能够建立较为复杂的桥梁模型。

适用于桥梁模块的初学者。

桥梁模块——可以快速方便地建立各种复杂的桥梁模型（能够使用桥梁布局线形成复杂线形，另外可以建立多个桥对象以此组合复杂的桥模型，尤其对于复杂跨线桥），包括参数化的横截面定义（主要优势能够快速定义箱形截面）、复杂的三维桥轴线、桥台和桥墩、各种预应力钢筋布置（当存在大量预应力筋定义时，能够凸现优势，预应力筋建模效率更高查看更方便）、自动生成框架、壳体和实体单元模型，自动进行桥梁活荷载布置，能够察看每片梁的内力和应力（只有利用桥梁模块建模才能查看此项内容）。

SAP2000公共环境建模——用户可以不利用桥梁模块，直接在SAP2000公共环境中建模，就像建立其他模型一样，也可将桥梁模块建立的模型，在公共环境中继续进行编辑完善。

利用SAP2000强大的分析引擎，可以最大限度满足用户的各种分析需求。

进行桥梁基础隔震和桥梁施工顺序分析，进行大变形悬索桥分析和静力非线性Pushover 分析等等。

SAP2000 的顺序施工模块增加了对任意模型考虑施工顺序的功能，顺序施工分析可以包括与时间相关的效应，如混凝土的徐变和收缩、混凝土的龄期效应、预应力钢筋的松弛效应等等。

3．有没有简要介绍桥梁模块使用的文章？有，请见系列谈之四。

4．桥梁布局线的含义是什么？桥梁布局线是指定义桥梁线性走向的基准线，它类似于建筑结构中的轴网，对于线形简单的桥梁来说，一般是指得中轴线。

理解布局线的含义非常重要，上部结构、桥墩、桥台的定义以及结果输出位置都与它有关。

5．桥梁模型中能否设置横隔板？能，用户可以自定义横隔板及其位置。

并且可以指定横隔板的理论假设：a、solid，可以用于混凝土桥；b、桁架，可以用于钢桥；单梁，可以用于钢桥。

6．SAP2000中能否建立斜弯桥？能，在SAP2000中能方便的定义斜弯桥，对于斜桥用户可以指定两支撑边不同的斜度，即可以计算不规则斜桥；对于弯桥，用户可以定义圆弧段弯桥，也可以定义缓和曲线弯桥，还可以定义先直后弯或先弯后直的桥。

所有这些桥的定义都是通过桥梁布局线实现的。

7．SAP2000中能否建立变截面梁？可以，SAP2000中变截面的定义是通过定义参数变化（Variation Definition）来实现的。

用户可以定义圆弧或抛物线变化。

并且可以将定义的变化参数指定给底板、腹板等等，实现变厚度底板、腹板的定义等等。

8．SAP2000中能否计算国内规范的收缩徐变？可以，SAP2000中的收缩徐变是按CEB‐FIP规范计算的，而我国现行公路桥规也是根据CEB‐FIP实现的。

Sap2000与桥梁系列谈之三：9．SAP2000中能否计算国内规范的汽车荷载？可以，汽车荷载和车辆荷载都可以在SAP2000实现，但是目前需要用户通过添加General Vehicles来自定义。

用户可以定义模板，这样定义一次后，再使用就比较方便了。

10．SAP2000中能否计算国内规范中规定的日照温差作用即非线性温度荷载？分两方面看，作为杆件单元，目前SAP2000只能沿截面施加线性梯度温度；对于壳单元，可以通过节点样式直接施加非线性温度荷载。

对于梁的非线性温度荷载我们目前有种变通的处理方法，即将非线性梯度温度等效转化为线性梯度温度，并编写了程序，通过API 接口实现自动加载。

11．SAP2000能否施加临时施工荷载？可以，SAP2000施工分析中可以施加各种临时施工荷载，方法与普通荷载相同，需要注意的是当需要在某个工况中去除临时荷载时，只需再施加此临时施工荷载，但“Scale Factor”须设为‐1。

12．斜拉桥中如何施加索力？施加索力可以通过给索指定温度荷载、初应变等等，但需要注意一点：在定义索对象时，指定的索拉力只是为了索的找形，此拉力并非施加的索力。

13．MIDAS 模型如何导入SAP2000？首先从MIDAS导出 MCT文件，然后有如下两种方式：将MCT文件格式，转换为s2k文件，需用户自写程序。

直接从MCT文件读取相关模型信息，通过SAP2000 API建模，需用户使用API。

14．不使用桥梁模块可以施加汽车荷载吗？可以，车道可以通过已有框架定义，即不通过桥梁模块的Layout Line。

但建议用户在用框架定义好车道后，请再将车道转化为由Layout Line 定义的车道。

如下图所示：15．SAP2000能否施加横向和竖向预应力？杆系结构横向预应力应该都是基于假设的，因为在横向上构建尺寸为零，在SAP2000中可以通过桥梁模块施加各种形式的预应力，通过设置tendon的水平布局，可以近似实现横向预应力的施加，不过效果还有待大家的验证。

如果想较为准确地考虑横向或竖向预应力的作用，建议将模型细化，至少细化上部结构，即采用壳单元模拟，实现真正的三维分析，这时候可以直接施加纵向、横向、竖向的预应力筋，在SAP2000中，利用“更新桥对象”可以直接将模型转化为壳模型。

16．SAP2000的桥梁模块计算结果中，能否得到横向每片梁的内力值？桥梁模块中桥截面是区分边梁内梁的，如果把上部结构模拟为壳单元，就可以提取每片梁的内力及应力，如下图所示：Sap2000与桥梁系列谈之四：桥梁模块使用简介1．前处理功能简介a)定义桥轴线（布局线Layout Line）桥轴线可以说是桥梁的主梁中心线，相对来讲，它比SAP2000中普遍使用的轴线作用更广，它表达了桥梁的平面及竖向布置，同时桥梁的其它构件如桥台、桥墩位置的定义都要用到轴线的数据。

在SAP2000中，能够方便灵活的定义各种桥轴线及其组合，如图4.1所示。

图4.1 轴线输入示意图b)定义下部结构下部结构包括桥台、桥墩及地基。

墩、台主要承受上部结构传来的荷载，并通过基础又将此荷载及本身的自重传递到地基上。

用户可以分别定义上部结构与桥台、桥墩以及桥台桥墩与地基的连接形式。

连接形式可以为：固定(Fixed)、自由(Free)或者部分刚性(Partial Fixity)，如果为部分刚性，需要指定刚度。

图4.2~图4.3分别是桥台、桥墩和桥柱支座的输入窗口，图4.5是桥台支座水平位置示意图。

另外，用户还可按自己的设计需求添加横隔板。

图4.2 桥台输入对话框图4.3桥墩输入示意图图4.4 桥柱支座数据图4.5桥台支座水平位置示意图c)定义上部结构普通的主梁截面基本都可以利用桥梁模块采用参数化的形式来输入：如混凝土箱梁、T梁、现浇板梁、钢－混凝土组合梁等。

截面类型如图4.6所示。

图4.6 桥截面输入示意图d)定义变量主梁截面常常沿桥梁纵向是不断变化的。

SAP2000框架单元的截面属性可以按照一定的规律进行变化。

在桥梁模块中这项功能得到了大大的加强。

沿桥梁的跨度定义任意一个变量，将来这个变量附给主梁的截面任一参数，如高度、宽度、腹板厚度等。

注意这里的变量指的是尺寸改变量，即基于截面参数的标准值遵照参变量进行增或减。

变量定义如图4.7所示。

图4.7 变量定义示意图e)桥接缝定义主梁沿跨度方向可能是连续的，也可能存在不连续的行为，如存在铰或者伸缩缝。

这些不连续的行为需要在桥铰（伸缩缝）数据对话框中定义，如图4.8所示。

图4.8桥铰（伸缩缝）数据对话框f)定义桥对象当上部结构与下部结构所需参数基本完成后，就可以通过定义桥对象组建桥梁模型，在桥对象数据对话框中，可以定义跨径、主梁变化、桥台、桥墩、横隔板、预应力等。

如图4.9所示。

图4.9 桥对象定义示意图g)定义预应力预应力在桥梁工程中应用较为广泛。

SAP2000能够定义直线、圆弧、抛物线等线形的平弯、竖弯预应力筋，并可以根据用户需要将预应力筋分别模拟为荷载或单元进行计算。