桥易课堂
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桥 易 课 堂
下部结构计算程序
谢宝来 2013.09.06
桥易2(BridgeEasy)
桥易采用的6本规范：
1.《城市桥梁设计规范》 CJJ 11-2011 2.《城市桥梁抗震设计规范》 CJJ 166-2011 3.《公路桥涵设计通用规范》 JTG D60-2004 4.《公路桥梁抗震设计细则》 JTG/T B02-01-2008 5.《公路桥涵地基与基础设计规范》 JTG D63-2007 6.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 JTG D62-2004
桥易2(BridgeEasy)
《混规》JTG D62-2004：
关于承台的计算方法 新规范： 8.5.3条，P83 承台计算按撑杆—细杆体系 原规范：按深梁计算 新规范按撑杆—细杆体系计算， 比老规范需要更多的钢筋。承台 可不进行裂缝宽度和挠度验算， 配筋率按梁走。
桥易2(BridgeEasy)
《混规》JTG D62-2004：
老规范：
桥易2(BridgeEasy)
《混规》JTG D62-2004：
新规范主线，两大理论，塑性理论与弹性理论。 目录 5 持久状况承载能力极限状态计算 强度 6 持久状况正常使用极限状态计算 抗裂 7 持久状况和短暂状况构件的应力计算 应力
普通钢筋混凝土构件塑性理论 预应力混凝土构件 塑性理论+弹性理论 塑性理论形成塑性铰，钢筋屈服，混凝土压溃 弹性理论钢筋，钢束，混凝土，均在弹性范围内工作
关于箍筋配置 9.6.1条，P106 新规范：受压区(包括梁)钢筋箍筋配置，离角筋不大于150mm或15倍箍筋 直径。箍筋弯角小于等于135°才算有效箍筋。
桥易2(BridgeEasy)
《地规》JTG D63-2007：
新规范5.2.4-6条，P36 1.桩基础布置不用考虑扩孔影响。 编委：施工技术高了，扩孔少了；施工单位：用小钻头钻大桩，节约混凝 土。 2.桩基础深入承台内深度为10cm。 前规范采用15cm和20cm两档，地震低的地区采用15cm，高的地区采用20cm ，条文解释是提高抗震能力，个人认为，是为了架立承台钢筋。 新规范5.3.1条，P37 3.桥台土压力可自填土前的原地面算起。 前规范有一条：当基桩上部位于内摩擦角小于20°的软土中时，应验算 桩因该层土施加于基桩的水平力所产生的挠曲。 这条说明了新规范仅计算第一滑裂面，而原规范还有考虑第二滑裂面。 在软土桥台中，第二滑裂面不容忽视，桩基要加大一级。 桥易2(BridgeEasy)
问题扩展：是不是采用HRB400级钢筋，钢筋用量就会减少呢？主要看构 件是强度控制还是裂缝控制，强度控制是能够减少的，裂缝控制只取决 于钢筋应力，跟钢筋强度无关。
桥易2(BridgeEasy)
《混规》JTG D62-2004：
关于偏心距增大系数η 的求解 新规范： 5.3.10条，P39 偏心距增大系数η 的求解，新规范求解公式更加科学，取消了轴力N的参 数作用。 新规范:
《通规》JTG D60-2004：
新规范4.3.1条，P23 1.车道荷载采用均布力加集中力方式。
下部结构：计算剪力效应时，Pk应乘1.2的系数。 桥易2(BridgeEasy)
《通规》JTG D60-2004：
新规范4.3.2条，P26 2.冲击系数采用基频的方法进行计算。
下部结构：冲击系数采用正弯矩处的冲击系数。P84
HPB300
HRB500
210000
200000
300
500
250
415
250
415
目前状况：国家发改委发布《国家发展改革委关于修改有关条款的决定》 ，该决定强调，自2013年5月1日起，不得再生产、销售HRB335、HPB235热 轧钢筋。 战略意义：取消HRB335、HPB235钢筋，致力于在节能减排，用高强钢筋代 替低强度钢筋，减少钢筋用量，钢筋强度对应的价格差异很小。
6 持久状况正常使用极限状态计算 耐久性检算，长期组合，短期组合
长期组合：仅考虑恒载+活载x0.4（不含冲击） 短期组合： 不考虑重要性系数 不考虑冲击系数 考虑温度荷载 考虑支座沉降 考虑温差荷载 A类现浇(预制)：长期正截面不出现拉应力σ lt-σ pc≤0 ；短期正截面拉 应力小于σ st-σ pc≤0.7ftk；短期主拉应力σ tp≤0.5ftk(0.7ftk)。普 通钢筋混凝土构件，裂缝宽度≤0.2(0.15)mm。
天津某桥，因软土考虑欠周，桥台肋板开裂破坏。
肋板桥梁侧
桩顶位移达19mm
桥易2(BridgeEasy)
《地规》JTG D63-2007：
新规范5.3.3条，P37 4.新规范外荷载考虑桩土置换土重，原规范为桩重的一半。 有25-18=7<25/2=12.5，新规范计算的桩短一些。
γ 2--为浮容重，原规范仅明确是土的容重。 qr—桩端处土的承载力容许值(kPa)，当持力层为砂土、碎石土时，若计 算值超过下列值，宜按下列值采用：粉砂1000kPa；细砂1150kPa；中砂 、粗砂、砾砂1450kPa；碎石土2750kPa；
-1775819
-1775819 24788897 0
-2214548
-2214548 32264572 0
kN.m/m
kN/r kN.m/r kN/r
219
Uz=1竖直反弯γ cb
0
0
kN.m/m
桥易2(BridgeEasy)
《细则》JTG/T B02-01-2008：
新规范6.3.8条，P81 按单位进行对应输入是一个好的办法，桥梁博士对后面的位数值进行了归 零处理，边界条件选取上为刚性连接，不选取为弹性连接。 桥易桥博对照表
物理意义 213 214 Uz=1竖直反力γ cc Ux=1水平反力γ aa 基本组合数值 6356415 894261 地震组合数值 8798167 1462503 单位 kN/m kN/m
215
216 217 218
Ux=1竖直反弯γ ab
Ry=1水平反力γ ba Ry=1竖直反弯γ bb Ry=1竖直反力γ bc
新老规范的差别： 1.荷载规范在车道荷载上进行了统一； 2.抗震设计采用两阶段设计：小震不坏，大震不倒； 3.混凝土规范，引进了耐久性设计；
桥易2(BridgeEasy)
《混规》JTG D62-2004：
关于混凝土材料强度 新规范： 3.1.3条，3.1.4条，P10 fck=1.45fcd 3.2.2条，3.2.3条，P11 fsk=1.20fsd 老规范：材料安全系数1.25，荷载安全系数0.95。可得1.25/0.95=1.316 ，如果重要性系数取1.1，则1.316x1.1=1.45。 这就说明，新规范降低了材料的性能指标，略去了老规范复Leabharlann Baidu的系数（材 料安全系数，荷载安全系数）。新老规范从本质上来看，是统一的。
刚度 SDx SDy ∞ 635641 5 ∞ -1775819 ∞ 24788897 ∞ SDz SRx ∞ SRy SRz
SDx
SDy SDz SRx SRy SRz
894261
-1775819
重要提示：无论何种软件，最后求得的桩顶位移和转角是相同的，这也说 明，如果桩顶位移和转角相同，则刚度模拟的就是正确的。
物理意义 213 214 215 216 217 218 219 Uz=1竖直反力γ cc Ux=1水平反力γ aa Ux=1竖直反弯γ ab Ry=1水平反力γ ba Ry=1竖直反弯γ bb Ry=1竖直反力γ bc Uz=1竖直反弯γ cb 基本组合数值 6356415 894261 -1775819 -1775819 24788897 0 0 桥梁博士 竖直刚度约束 水平刚度约束 弯剪系数 同上 单位 kN/m kN/m kN.m/m kN/r
问题扩展：老桥C30，Ra=17.5MPa，Ⅱ级钢，Rg=340MPa；新规范C30， fcd=13.8MPa，HRB335，fsd=280MPa。是不是所有老桥新规范都验算不过 去呢？答案是否定的。
桥易2(BridgeEasy)
《混规》JTG D62-2004：
关于钢筋材料强度 新规范： 3.2.2条，P11
桥易2(BridgeEasy)
《混规》JTG D62-2004：
7 持久状况和短暂状况构件的应力计算 弹性检算，基本组合 短期组合： 不考虑重要性系数 考虑冲击系数 考虑温度荷载 考虑支座沉降 考虑温差荷载 混凝土和钢束：混凝土正截面压应力≤0.5fck ；混凝土斜截面压应力 ≤0.6fck；钢束永存应力≤0.65fpk。
桥易2(BridgeEasy)
《细则》JTG/T B02-01-2008：
新规范3.1.4条，P8 1.各类桥梁的抗震重要性系数Ci
原规范采用综合影响系数Cz进行折减。
桥易2(BridgeEasy)
《细则》JTG/T B02-01-2008：
新规范6.3.8条，P81 2.抗震计算土抗力，m动=(2-3)m静 可应用桥易的计算成果，方便桩土耦合计算。 基础刚度表
桥易2(BridgeEasy)
《地规》JTG D63-2007：
新规范5.3.3条，P39 5.新规范清底系数m0值比原规范范围小，新规范0.7-1.0，原规范0.251.0。 新规范5.3.4条，P41 6.嵌岩桩和端承桩考虑侧摩阻发挥系数
ζ s覆盖层土的侧阻力发挥系数，根据桩端frk确定：当2MPa≤frk<15MPa 时，ζ s=0.8；当15MPa≤frk<30MPa时，ζ s=0.5；当frk>30MPa时， ζ s=0.2; 桥易2(BridgeEasy)
桥易2(BridgeEasy)
《混规》JTG D62-2004：
5 持久状况承载能力极限状态计算 塑性检算，基本组合
考虑重要性系数 考虑冲击系数 考虑温度荷载 考虑支座沉降 不考虑温差荷载 正截面抗弯，斜截面抗剪，等第5章的计算内容。
桥易2(BridgeEasy)
《混规》JTG D62-2004：
桥易2(BridgeEasy)
《细则》JTG/T B02-01-2008：
新规范6.3.8条，P81 MIDAS刚度输入：定义一般弹性支撑类型
桥易2(BridgeEasy)
桥 易 课 堂
下部结构设计原则
谢宝来 2013.09.06
桥易2(BridgeEasy)
一、桩基础
常见问题： 1.桩侧负摩阻考虑不周 当桩侧存在高压缩性软土、自重湿陷性黄土、欠固结土和液化土时，地下 水下降、地震、堆载，均会对桩基础产生负摩阻，中性点按地质报告中的 数据取值，也可参考《建筑桩基技术规范》5.3.4条，中性点以上部分摩 阻取0kPa。 2.桩顶位移过大 减小方法：一是单排桩改双排桩；二是增大桩径；三是拉大顺桥向的桩中 距；四是设置系梁或承台；对深度3D范围内的土体进行固化处理； 3.当岩石单轴抗压设计强度frk不小于15MPa时，可按端承桩和嵌岩桩进行 设计；否则必须按摩擦桩设计。 4.两个以上的桩柱式桥墩和横向布置不对称的双桩柱式桥墩，要通过盖梁 的分析来确定单轴的受力情况，盖梁分析时，需模拟桩基础的垂直刚度。 5.旧桥改造、基础事故处理，当采用不同桩径时，每两个桩的中距计算采 用平均桩径，不能满足规范要求时，仅取自己的摩擦环进行计算。
Item HPB235 HRB335 HRB400 KL400 R235
Ec 210000 200000 200000 200000 210000
fck 235 335 400 400 235
ftk 195 280 330 330 195
fcd 195 280 330 330 195
新规范：增加了HRB400和KL400钢筋。
转动刚性系数 kN.m/r 无 无 kN/r kN.m/m
桥易2(BridgeEasy)
《细则》JTG/T B02-01-2008：
新规范6.3.8条，P81 桥博刚度输入：
桥易2(BridgeEasy)
《细则》JTG/T B02-01-2008：
新规范6.3.8条，P81 MIDAS刚度输入：定义一般弹性支撑类型
桥易2(BridgeEasy)
《混规》JTG D62-2004：
关于圆形板式橡胶支座平均应力 新规范： 8.4条，P79 支座平均应力σ c=10.0MPa 老规范：圆形支座12.5MPa，矩形支座10.0MPa。 橡胶支座的计算要注意，钢板面积乘上10MPa， 3.1416x(200-5)x(200-5)x10=1194593N=1195kN。 这就说明，直径400mm的支座，钢板直径390mm。
下部结构计算程序
谢宝来 2013.09.06
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桥易采用的6本规范：
1.《城市桥梁设计规范》 CJJ 11-2011 2.《城市桥梁抗震设计规范》 CJJ 166-2011 3.《公路桥涵设计通用规范》 JTG D60-2004 4.《公路桥梁抗震设计细则》 JTG/T B02-01-2008 5.《公路桥涵地基与基础设计规范》 JTG D63-2007 6.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 JTG D62-2004
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《混规》JTG D62-2004：
关于承台的计算方法 新规范： 8.5.3条，P83 承台计算按撑杆—细杆体系 原规范：按深梁计算 新规范按撑杆—细杆体系计算， 比老规范需要更多的钢筋。承台 可不进行裂缝宽度和挠度验算， 配筋率按梁走。
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《混规》JTG D62-2004：
老规范：
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《混规》JTG D62-2004：
新规范主线，两大理论，塑性理论与弹性理论。 目录 5 持久状况承载能力极限状态计算 强度 6 持久状况正常使用极限状态计算 抗裂 7 持久状况和短暂状况构件的应力计算 应力
普通钢筋混凝土构件塑性理论 预应力混凝土构件 塑性理论+弹性理论 塑性理论形成塑性铰，钢筋屈服，混凝土压溃 弹性理论钢筋，钢束，混凝土，均在弹性范围内工作
关于箍筋配置 9.6.1条，P106 新规范：受压区(包括梁)钢筋箍筋配置，离角筋不大于150mm或15倍箍筋 直径。箍筋弯角小于等于135°才算有效箍筋。
桥易2(BridgeEasy)
《地规》JTG D63-2007：
新规范5.2.4-6条，P36 1.桩基础布置不用考虑扩孔影响。 编委：施工技术高了，扩孔少了；施工单位：用小钻头钻大桩，节约混凝 土。 2.桩基础深入承台内深度为10cm。 前规范采用15cm和20cm两档，地震低的地区采用15cm，高的地区采用20cm ，条文解释是提高抗震能力，个人认为，是为了架立承台钢筋。 新规范5.3.1条，P37 3.桥台土压力可自填土前的原地面算起。 前规范有一条：当基桩上部位于内摩擦角小于20°的软土中时，应验算 桩因该层土施加于基桩的水平力所产生的挠曲。 这条说明了新规范仅计算第一滑裂面，而原规范还有考虑第二滑裂面。 在软土桥台中，第二滑裂面不容忽视，桩基要加大一级。 桥易2(BridgeEasy)
问题扩展：是不是采用HRB400级钢筋，钢筋用量就会减少呢？主要看构 件是强度控制还是裂缝控制，强度控制是能够减少的，裂缝控制只取决 于钢筋应力，跟钢筋强度无关。
桥易2(BridgeEasy)
《混规》JTG D62-2004：
关于偏心距增大系数η 的求解 新规范： 5.3.10条，P39 偏心距增大系数η 的求解，新规范求解公式更加科学，取消了轴力N的参 数作用。 新规范:
《通规》JTG D60-2004：
新规范4.3.1条，P23 1.车道荷载采用均布力加集中力方式。
下部结构：计算剪力效应时，Pk应乘1.2的系数。 桥易2(BridgeEasy)
《通规》JTG D60-2004：
新规范4.3.2条，P26 2.冲击系数采用基频的方法进行计算。
下部结构：冲击系数采用正弯矩处的冲击系数。P84
HPB300
HRB500
210000
200000
300
500
250
415
250
415
目前状况：国家发改委发布《国家发展改革委关于修改有关条款的决定》 ，该决定强调，自2013年5月1日起，不得再生产、销售HRB335、HPB235热 轧钢筋。 战略意义：取消HRB335、HPB235钢筋，致力于在节能减排，用高强钢筋代 替低强度钢筋，减少钢筋用量，钢筋强度对应的价格差异很小。
6 持久状况正常使用极限状态计算 耐久性检算，长期组合，短期组合
长期组合：仅考虑恒载+活载x0.4（不含冲击） 短期组合： 不考虑重要性系数 不考虑冲击系数 考虑温度荷载 考虑支座沉降 考虑温差荷载 A类现浇(预制)：长期正截面不出现拉应力σ lt-σ pc≤0 ；短期正截面拉 应力小于σ st-σ pc≤0.7ftk；短期主拉应力σ tp≤0.5ftk(0.7ftk)。普 通钢筋混凝土构件，裂缝宽度≤0.2(0.15)mm。
天津某桥，因软土考虑欠周，桥台肋板开裂破坏。
肋板桥梁侧
桩顶位移达19mm
桥易2(BridgeEasy)
《地规》JTG D63-2007：
新规范5.3.3条，P37 4.新规范外荷载考虑桩土置换土重，原规范为桩重的一半。 有25-18=7<25/2=12.5，新规范计算的桩短一些。
γ 2--为浮容重，原规范仅明确是土的容重。 qr—桩端处土的承载力容许值(kPa)，当持力层为砂土、碎石土时，若计 算值超过下列值，宜按下列值采用：粉砂1000kPa；细砂1150kPa；中砂 、粗砂、砾砂1450kPa；碎石土2750kPa；
-1775819
-1775819 24788897 0
-2214548
-2214548 32264572 0
kN.m/m
kN/r kN.m/r kN/r
219
Uz=1竖直反弯γ cb
0
0
kN.m/m
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《细则》JTG/T B02-01-2008：
新规范6.3.8条，P81 按单位进行对应输入是一个好的办法，桥梁博士对后面的位数值进行了归 零处理，边界条件选取上为刚性连接，不选取为弹性连接。 桥易桥博对照表
物理意义 213 214 Uz=1竖直反力γ cc Ux=1水平反力γ aa 基本组合数值 6356415 894261 地震组合数值 8798167 1462503 单位 kN/m kN/m
215
216 217 218
Ux=1竖直反弯γ ab
Ry=1水平反力γ ba Ry=1竖直反弯γ bb Ry=1竖直反力γ bc
新老规范的差别： 1.荷载规范在车道荷载上进行了统一； 2.抗震设计采用两阶段设计：小震不坏，大震不倒； 3.混凝土规范，引进了耐久性设计；
桥易2(BridgeEasy)
《混规》JTG D62-2004：
关于混凝土材料强度 新规范： 3.1.3条，3.1.4条，P10 fck=1.45fcd 3.2.2条，3.2.3条，P11 fsk=1.20fsd 老规范：材料安全系数1.25，荷载安全系数0.95。可得1.25/0.95=1.316 ，如果重要性系数取1.1，则1.316x1.1=1.45。 这就说明，新规范降低了材料的性能指标，略去了老规范复Leabharlann Baidu的系数（材 料安全系数，荷载安全系数）。新老规范从本质上来看，是统一的。
刚度 SDx SDy ∞ 635641 5 ∞ -1775819 ∞ 24788897 ∞ SDz SRx ∞ SRy SRz
SDx
SDy SDz SRx SRy SRz
894261
-1775819
重要提示：无论何种软件，最后求得的桩顶位移和转角是相同的，这也说 明，如果桩顶位移和转角相同，则刚度模拟的就是正确的。
物理意义 213 214 215 216 217 218 219 Uz=1竖直反力γ cc Ux=1水平反力γ aa Ux=1竖直反弯γ ab Ry=1水平反力γ ba Ry=1竖直反弯γ bb Ry=1竖直反力γ bc Uz=1竖直反弯γ cb 基本组合数值 6356415 894261 -1775819 -1775819 24788897 0 0 桥梁博士 竖直刚度约束 水平刚度约束 弯剪系数 同上 单位 kN/m kN/m kN.m/m kN/r
问题扩展：老桥C30，Ra=17.5MPa，Ⅱ级钢，Rg=340MPa；新规范C30， fcd=13.8MPa，HRB335，fsd=280MPa。是不是所有老桥新规范都验算不过 去呢？答案是否定的。
桥易2(BridgeEasy)
《混规》JTG D62-2004：
关于钢筋材料强度 新规范： 3.2.2条，P11
桥易2(BridgeEasy)
《混规》JTG D62-2004：
7 持久状况和短暂状况构件的应力计算 弹性检算，基本组合 短期组合： 不考虑重要性系数 考虑冲击系数 考虑温度荷载 考虑支座沉降 考虑温差荷载 混凝土和钢束：混凝土正截面压应力≤0.5fck ；混凝土斜截面压应力 ≤0.6fck；钢束永存应力≤0.65fpk。
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《细则》JTG/T B02-01-2008：
新规范3.1.4条，P8 1.各类桥梁的抗震重要性系数Ci
原规范采用综合影响系数Cz进行折减。
桥易2(BridgeEasy)
《细则》JTG/T B02-01-2008：
新规范6.3.8条，P81 2.抗震计算土抗力，m动=(2-3)m静 可应用桥易的计算成果，方便桩土耦合计算。 基础刚度表
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《地规》JTG D63-2007：
新规范5.3.3条，P39 5.新规范清底系数m0值比原规范范围小，新规范0.7-1.0，原规范0.251.0。 新规范5.3.4条，P41 6.嵌岩桩和端承桩考虑侧摩阻发挥系数
ζ s覆盖层土的侧阻力发挥系数，根据桩端frk确定：当2MPa≤frk<15MPa 时，ζ s=0.8；当15MPa≤frk<30MPa时，ζ s=0.5；当frk>30MPa时， ζ s=0.2; 桥易2(BridgeEasy)
桥易2(BridgeEasy)
《混规》JTG D62-2004：
5 持久状况承载能力极限状态计算 塑性检算，基本组合
考虑重要性系数 考虑冲击系数 考虑温度荷载 考虑支座沉降 不考虑温差荷载 正截面抗弯，斜截面抗剪，等第5章的计算内容。
桥易2(BridgeEasy)
《混规》JTG D62-2004：
桥易2(BridgeEasy)
《细则》JTG/T B02-01-2008：
新规范6.3.8条，P81 MIDAS刚度输入：定义一般弹性支撑类型
桥易2(BridgeEasy)
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下部结构设计原则
谢宝来 2013.09.06
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一、桩基础
常见问题： 1.桩侧负摩阻考虑不周 当桩侧存在高压缩性软土、自重湿陷性黄土、欠固结土和液化土时，地下 水下降、地震、堆载，均会对桩基础产生负摩阻，中性点按地质报告中的 数据取值，也可参考《建筑桩基技术规范》5.3.4条，中性点以上部分摩 阻取0kPa。 2.桩顶位移过大 减小方法：一是单排桩改双排桩；二是增大桩径；三是拉大顺桥向的桩中 距；四是设置系梁或承台；对深度3D范围内的土体进行固化处理； 3.当岩石单轴抗压设计强度frk不小于15MPa时，可按端承桩和嵌岩桩进行 设计；否则必须按摩擦桩设计。 4.两个以上的桩柱式桥墩和横向布置不对称的双桩柱式桥墩，要通过盖梁 的分析来确定单轴的受力情况，盖梁分析时，需模拟桩基础的垂直刚度。 5.旧桥改造、基础事故处理，当采用不同桩径时，每两个桩的中距计算采 用平均桩径，不能满足规范要求时，仅取自己的摩擦环进行计算。
Item HPB235 HRB335 HRB400 KL400 R235
Ec 210000 200000 200000 200000 210000
fck 235 335 400 400 235
ftk 195 280 330 330 195
fcd 195 280 330 330 195
新规范：增加了HRB400和KL400钢筋。
转动刚性系数 kN.m/r 无 无 kN/r kN.m/m
桥易2(BridgeEasy)
《细则》JTG/T B02-01-2008：
新规范6.3.8条，P81 桥博刚度输入：
桥易2(BridgeEasy)
《细则》JTG/T B02-01-2008：
新规范6.3.8条，P81 MIDAS刚度输入：定义一般弹性支撑类型
桥易2(BridgeEasy)
《混规》JTG D62-2004：
关于圆形板式橡胶支座平均应力 新规范： 8.4条，P79 支座平均应力σ c=10.0MPa 老规范：圆形支座12.5MPa，矩形支座10.0MPa。 橡胶支座的计算要注意，钢板面积乘上10MPa， 3.1416x(200-5)x(200-5)x10=1194593N=1195kN。 这就说明，直径400mm的支座，钢板直径390mm。