桥梁博士V4工程案例教程9_桥博V4钢箱梁梁格模型(弯桥)解决方案 (1)

桥梁博士V4案例教程
钢箱梁梁格模型（弯桥）解决方案
目录
1.工程概述............................................................................................................................................ - 2 -
2.总体信息............................................................................................................................................ - 3 -
3.结构建模............................................................................................................................................ - 4 -
4.加劲设计.......................................................................................................................................... - 18 -
5.施工分析.......................................................................................................................................... - 20 -
6.运营分析.......................................................................................................................................... - 22 -
7.计算和结果查询.............................................................................................................................. - 24 -
8.计算报告.......................................................................................................................................... - 26 -
1.工程概述
本案例为曲线钢箱梁桥，如图1-1所示。

主梁为钢箱梁(Q345)，梁高2.2m。

桥面宽度10.5m，其中行车道宽度9.5m，两边各0.5m的护栏。

全桥为等截面钢箱梁，跨径31.5m+50m+31.5m，曲线半径150m，主梁截面信息如图1-2所示。

图1-1 全桥模型
图1-2 主梁截面
本案例的恒载包含结构自重、铺装52.5kN/m和护栏10.5kN/m，活载为汽车荷载，梯度温度模式采用英国BS5400规范，整体温升25℃和整体温降30℃。

总体操作流程如图1-3所示。

图1-3 总体操作流程
单击菜单栏【文件】，在子菜单中选择【新建项目】，弹出“新建项目”对话框，【项目名称】由用户自定义填写，如“梁格钢箱梁”，指定保存路径，其余采用默认值，如图1-4所示。

图1-4 新建项目
2.总体信息
在操作树上双击【总体信息】。

默认进入到【基本】标签页。

在【常规】中，【计算规范】选择“2018公路规范”，其余信息采用默认值，如图2-1所示。

图2-1 常规信息设置
在【计算内容】中，勾选“计算活载、进行验算、计算倾覆”，如图2-2所示。

图2-2 计算内容设置
在【材料定义】中，定义本例用到的材料。

主梁材料-钢板-Q345，如图2-3所示。

图2-3 材料定义
3.结构建模
截面设计。

进入到结构建模界面，然后在图形区右侧单击【截面】标签，进入截面设
计窗口。

导入钢梁截面。

在空白区域右键，分别导入板件截面，分别新建边纵梁、中纵梁，虚拟纵梁，横隔板，横隔板悬臂、支点横隔板、支点横隔板悬臂截面，弹出【CAD导入板件】对话框，【CAD文件】选择教程“导入数据”文件夹中的“梁格截面”，分别导入。

【图层名称】分别选择“纵梁1、2、3，虚拟纵梁，横隔板，横隔板悬臂”，【默认厚度】输入16，【CAD单位】选择“mm”，如图3-1所示。

在边纵梁和中纵梁截面上定义相应的悬臂线和腹板线，并修改悬臂线和腹板线顶底位置，边纵梁截面左侧悬臂线横向位置X填入“-1900”，底缘横向位置X输入“550”，右侧悬臂线横向位置X输入“1900”，腹板线横向位置X输入“0”，底缘横向位置X输入“550”，中纵梁悬臂线和腹板线坐标不做修改，如图3-2所示。

图3-1 导入板件
（a）边纵梁截面
（b）中纵梁截面
（c）虚拟纵梁截面
（d）横隔板截面
（e）横隔板悬臂截面
（f）支点横隔板
（g）支点横隔板悬臂
图3-2 导入钢梁截面
截面定义。

在不同截面窗口处工具栏中点击【截面计算】>【截面定义】，弹出【截面定义】对话框，所有截面【材料名称】默认为“Q345”；【有效宽度模式】2个实纵梁截面修改为“公路钢梁”，虚拟纵梁、横隔板、支点横隔板、支点横隔板悬臂及横隔板悬臂截面不做修改；【梯度温度模式】2个实纵梁截面选择“英国BS5400钢箱梁升温，英国BS5400钢箱梁降温”，其余截面梯度温度无需输入；如图3-3所示。

（a）边纵梁、中纵梁截面定义
（b）虚拟纵梁截面定义
（c）横隔板、支点横隔板、横隔板悬臂、支点横隔板悬臂截面定义
图3-3截面定义
板件标注。

在【截面计算】工具栏的【显示】区域，勾选“板件标注”，可显示板件名称及厚度。

图3-4打开板件标注
修改截面板件名称。

单击边纵梁截面箱室顶板，将属性表中名称修改为“T1”“T2”，腹板修改为“F”，底板修改为“B”；单击中纵梁截面箱室顶板，将属性表中名称修改为“T1”“T2”，腹板修改为“F”，底板修改为“B1”“B2”。

如图3-5所示。

图3-5 修改板件名称
修改板件属性。

单击边纵梁和中纵梁腹板板件，将腹板受压区纵肋道数输入“1”；单击横隔板腹板板件，修改板厚为“12”，单击支点横隔板腹板板件，修改板厚为“20”，如图3-6所示。

（a）边纵梁和中纵梁腹板受压区纵肋道数
（b）横隔板腹板板厚
（c）支点横隔板腹板板厚
图3-6 修改板件属性
定义加劲肋库。

在工具栏中点击【截面几何】>【加劲肋】>【加劲肋库】，打开加劲肋库，本例采用板肋和U肋两种，板肋【高度】输入150，【腹板厚度】输入16，U 肋【高度】输入300，【腹板厚度】输入8，【翼缘宽度】输入180，【开口宽度】输入300，如图3-7所示。

图3-7定义加劲肋
布置纵梁截面纵向加劲肋。

在工具栏中点击【截面几何】>【加劲肋】，选择板件然后进行加劲肋布置，具体加劲肋布置间距如图3-8所示。

布置截面应力点及支座位。

在工具栏中点击应力点，在边纵梁，中纵梁顶板腹板相交处，底板腹板相交处建立相应的应力点，点击支座位，在支点横隔板截面底部中心建立支座位，如图3-8所示。

(a)边纵梁截面纵向加劲肋及应力点设置
(b)中纵梁截面纵向加劲肋及应力点设置
(c)中纵梁截面纵向加劲肋及应力点设置
图3-8 布置箱室加劲肋、应力点及支座位
填写纵梁截面扭转惯量修正系数，在边纵梁截面窗口点击【截面计算】-【修正系数】，填入“扭转惯量J”119，在中纵梁截面窗口点击【截面计算】-【修正系数】，填入“扭转惯量J”288，如图3-9所示。

(a)边纵梁截面
(b)中纵梁截面
图3-9截面扭转惯量J修正
在CAD中绘制曲梁网格，用于导入程序，注意事项如下：
a)每一根纵梁对应一个图层，图层名字用户指定；导入时类型选“纵梁”；
b)虚拟横梁可以放在一个图层里，导入时类型选“虚拟横梁”系统会自动识别
并自动排序编号；
c)纵梁与横梁、虚拟横梁的交点在导入时，程序会自动生成一般节点；
d)特殊图层：可用dim层直线划分，增加一般节点；可用ZZD层直线划分，增
加支座节点；可TZD层直线划分，增加特征节点；特殊图层名字是固定的，
不区分大小写。

e)模型绘制单位可以是m,cm,mm，在导入时程序单位设置与绘制网格图形的单
位相同即可；
CAD绘制网格如下图3-10所示。

图3-10 CAD网格图形
导入网格模型。

点击【高级建模】>【模型导入】，弹出【模型导入】对话框，在对话框表格中输入构件名称、类型、CAD文件路径、名称、单位、平曲线图层、坐标系以及截面名称、腹板线名称，如下图3-11所示。

图3-11 模型导入
导入的梁格模型如下图3-12所示。

图3-12 模型三维视图
修改梁格模型各构件属性。

按F3，在图形区下方弹出的表格中选择【梁表】标签，在表格中修改构件类型、构件模板、自重系数，由于虚拟横梁悬臂部分及虚拟纵梁的自重在纵梁中已经计入，虚拟横梁的自重系数修改为0.5，虚拟纵梁的自重系数修改为0，三道实纵梁的自重系数不做修改，默认为1，如下图3-13所示（仅示出部分内容）。

横隔板及虚拟纵梁的构件验算类型为“非验算构件”，纵梁的构件验算类型为“钢结构”；所有构件的构件模板为“常规空间钢梁”。

图3-13 构件属性
修改横隔板和支点横隔板截面。

对于非支点处的横隔板在距离左右悬臂外侧的1.9m 处建立突变截面，突变为横隔板悬臂截面，属性表如图3-14进行修改，可以用【常规建模】>【属性刷】选择修改好的其中一个横隔板，然后复制到其余非支点横隔板上，对于支点处的三个横隔板修改截面为支点横隔板截面和支点横隔板悬臂截面，并将边支点处的突变截面位置设置在距离左右悬臂最外侧1m处，中支点处的突变截面位置设置在距离左右悬臂最外侧1.9m处，支座处的横隔板在跨径分界线处的节点坐标系修改为随构件。

(a)横隔板截面设置
(b)中支点横隔板截面设置
(c)边支点横隔板截面设置
勾选实纵梁特征点处的跨径分界线。

在纵梁支点处的节点勾选跨径分界线。

如图3-15所示。

图3-15 勾选跨径分界线
勾选实纵梁Z3和虚拟纵梁XZ2构件信息里的截面镜像，如图3-16所示。

(a)纵梁Z3勾选截面镜像
(b)虚拟纵梁XZ2勾选截面镜像
点击【常规建模】>【刚臂】，命令行的生成刚性连接模式选择“m”构件相交式，在图形区框选所有构件，命令行构件交点的精度默认0.01，回车，在所有纵横梁交叉位置形成刚臂。

4.加劲设计
在操作树上双击【加劲设计】。

进入到加劲设计界面，当前构件选择“Z1”。

定义横向加劲肋。

在工具栏中点击【加劲设计】>【加劲类型】，打开【横竖肋类型】对话框。

【类型名称】填入“顶板肋”，【类型】选择“T肋”，【高度】输入500，【腹板厚度】输入12，【翼缘厚度】输入12，【翼缘宽度】输入120，然后【类型名称】填入“腹板肋”，【类型】选择“T肋”，【高度】输入180，【腹板厚度】输入12，【翼缘厚度】输入12，【翼缘宽度】输入120，如图4-1所示。

图4-1定义横向加劲肋
布置横隔板。

在工具栏中点击【横竖肋】，按如下命令行提示输入数据。

指定布置起点：（选择左支点）
指定首距和布置间距<100,100>:0,100
指定布置范围或[最后一道边距控制值(D)]或[布置道数(C)]<1500>:C
指定布置根数：2
双击间距100修改为：
2*978+2347+8*2934+1467+2*978+1467+15*2934+1467+2*978+1467+8*2934+2347+2*978。

图4-2布置横向加劲肋
修改加劲肋属性。

双击任意加劲肋，打开【横竖肋属性】对话框，【母板名称】选择箱室的B,F,T1,T2，【类型名称】选择“横隔板或刚性肋”，如图4-3所示。

图4-3横竖肋属性
布置顶板横肋和腹板竖肋。

在工具栏中点击【横竖肋】，按如下命令行提示输入数据。

指定布置起点：（选择左支点）
指定首距和布置间距<100,100>:100,100
指定布置范围或[最后一道边距控制值(D)]或[布置道数(C)]<1500>:C
指定布置根数：2
双击首距100修改为：3523
双击间距100修改为：8*2934+7824+14*2934+7824+8*2934。

修改加劲肋属性。

双击任意加劲肋，打开【横竖肋属性】对话框，【母板名称】选择箱室的T1,T2，【类型名称】选择“顶板肋”，【布置方式】选择“单侧”，【母板名称】选择箱室的F，【类型名称】选择“腹板肋”，【布置方式】选择“双侧”，如图4-4所示。

图4-4横竖肋属性
布置纵梁Z2、Z3横肋。

纵梁Z2和Z3采取同样的方式进行布置。

纵梁Z2横隔板间距修改为：
2*1000+2400+8*3000+1500+2*1000+1500+15*3000+1500+2*1000+1500+8*3000+2400+2* 1000。

纵梁Z2横竖肋首距修改为：3500。

纵梁Z2横竖肋间距修改为：8*3000+8000+14*3000+8000+8*3000。

纵梁Z3横隔板间距修改为：
2*1023+2454+8*3068+1534+2*1023+1534+15*3068+1534+2*1023+1534+8*3068+2454+2* 1023。

纵梁Z3横竖肋首距修改为：3579。

纵梁Z3横竖肋间距修改为：8*3068+8181+14*3068+8181+8*3068。

5.施工分析
在操作树上双击【施工分析】，进入到施工分析。

把当前施工阶段名称修改为“架设钢梁”。

点击工具栏【安装构件】框选所有构件，所有构件完成安装。

添加支座约束。

进行支座模拟，以起点第一个横隔板的右侧支座为例，点击【支座】标签，在支座表格中填写支座名称，选择节点时按特征位的方式，选择支座所在构件为“XNHL1”，特征节点“D1”，支座位置选择“质心”，支座类型选择“一般支座”，点击【一般支座】单元格右侧按钮弹出【一般支座】对话框，在【刚性】栏勾选“Dx、Dy、Dz及Rz”选项约束相关方向的位移，点击确定，第一个支点横隔板右侧支座添加完成。

按照同样的方式在其它7个支座位置处添加支座，【刚性】栏只勾选“Dz”
约束竖向位置。

(a)固定支座约束
(b)非固定支座约束
(c)支座约束情况
图5-1 支座约束
增加施工阶段，命名为“二期恒载”。

施加二期恒载。

双击【线性荷载】，填写荷载名称、类型、方向、起终点位置及荷载值，选择坐标系为“整体坐标系”，将护栏的重量分别加在两侧虚纵梁上，将铺装的重量按照宽度分布分别加在三个纵梁上，如下图5-2所示。

图5-2线性荷载输入
转到“施工汇总”表格，阶段周期修改为10。

均温为20，如图5-3所示。

图5-3施工汇总
6.运营分析
在操作树上双击【运营分析】。

进入到运营分析。

在【总体信息】表格里，【升温温差】和【降温温差】，分别输入25、30。

图6-1总体信息
转到【梯度温度】表格，对钢梁添加梯度温升和梯度温降。

图6-2梯度温度
定义活载工况名称为“汽车”；选择活载作用的构件为Z1-Z3；定义桥面定位线，可以是道路设计线也可以是无实际工程实际意义的线，仅作为桥面横向布置的基准线，本例选择轴线2（中腹板中心线）作为桥面定位线；计算跨径35m；横向布置采用多断面法，点击横布置单元格右侧的按钮弹出【桥面横向布置】对话框，输入横向布置的定位点坐标，点击“横向宽度定义”单元格右侧的按钮，在弹出的对话框中定义桥面横向布置，如下图6-3所示，本例全桥范围内桥面宽度相同，定义一个即可。

(a)汽车荷载总体定义
(b)汽车荷载横向布置
图6-3 汽车荷载定义
车载类型选择“公路-Ⅰ级车道荷载”；车载系数输入“1”，不进行提高；本例没有人群荷载；点击冲击系数单元格右侧按钮，弹出【冲击系数】对话框，直接输入正负弯矩冲击系数均为0.4，如图6-4所示。

图6-4 冲击系数
定义疲劳荷载，直接复制汽车荷载并删除冲击系数，名称改为“疲劳”。

图6-5疲劳荷载
定义抗倾覆，最不利失稳效应算法选择“最不利反力法”，桥梁纵轴参考线选择“轴线2”，然后如图6-6填入倾覆验算体名称、墩号，依次选择每个墩号下的支座。

图6-6抗倾覆
7.计算和结果查询
在工具栏中点击【项目】>【计算当前】，计算当前项目。

计算完成后，我们来查看计算结果。

鼠标右键单击操作树中的【结果查询】，选择“快速查询”，在【新建快速查询】对话框中，【模板名称】选择“05钢箱梁查询模板”，如图7-1所示。

程序内置了此类构件的常用查询项，我们只需要双击查询项名称即可查询相应的计算结果。

图7-1 新建快速查询
对于本例，根据2015版《公路钢结构桥梁设计规范》，主梁为受弯构件，需要验算以下内容：抗弯承载力、腹板剪应力、折算应力、整体稳定、腹板稳定、加劲肋构造和挠度等。

我们可以在运营阶段-上下缘正应力验算中查看主梁的抗弯承载力验算结果，桥博V4给出了上、下缘的最大和最小正应力验算结果，以及相应的容许值，如图7-2所示。

图7-2 主梁抗弯承载力验算结果
我们可以在运营阶段-剪应力验算中查看主梁腹板的剪应力验算结果，桥博V4给出了最大和最小剪应力验算结果，以及相应的容许值，如图7-3所示。

图7-3 腹板剪应力验算结果
对于折算应力，我们可以在运营阶段-折算应力验算中查看截面应力点的折算应力验算结果，以及相应的容许值，如图7-4所示。

图7-4 折算应力验算结果
抗倾覆需要手动建立查询项，，如图7-5所示，分别选择左倾验算和右倾验算分别查看。

图7-5 折算应力验算结果
其余验算项，可以对照图7-6所示的内容查看验算结果，这里不再赘述。

图7-6 规范验算项
8.计算报告
鼠标右键单击操作树中的【计算报告】，选择“新建报告”。

【构件名】选择“梁1”，
【模板文件】选择“111c_钢结构(JTG D64-2015)”，如图8-1所示。

图8-1新建报告设置
在工具栏中点击【计算报告】>【生成】，程序将自动生成计算报告，如图8-2所示。

图8-2计算报告。