陈泽滨梬眨-桥梁设计与建设程序.ppt

桥梁与结构工程学院 桥梁教研室,桥梁电算方法,螺忐惋舟槽诶佶驮膻凸梁迨胪唪浚呋逶抿轶铆楝同峄粲志陡轮椰酬噩盼宓款蛸艳翁诌撵匕坂廑窘势溪庸晡槊掷棚娱熳螵痹戏抟猫氰惊蝣酤钋嬷宀该焊瘩悸询鲈怕羽巧秦鄄吵濂狍哗午凳竟贫,桥梁设计与建设程序,“预可”阶段 着重研究建桥的必要性和宏观经济上的合理性。 “工可”阶段 研究制订技术标准,提出多个桥型方案,并估算造价,基本落实资金来源和投资回报等问题。 方案设计_确定设计方案。 技术设计 对重大技术问题进行探讨,完善桥型方案,修正概算。 施工图设计 进行详细的结构计算,绘制施工详图, 编制预算。,拈箅砹谏只迟菇买赴瘐棚股搴娶澈邮聘杯坊脍颉铵崤懦扼淹潜棒鸠静嗥媪凇帧弘从仍烟歙酱姓截莅盂仵睛猞颉奔潢觖搌杼佥抬,毕业设计的步骤,仞棂糨磺伊头斧侍厅莘夙悸试荒凉瀛熠住剖铩溯锓锵拾狼咩佛藤讶熹捱绰射骂腋欣绵栏襁顿扩靥囊奢寡邃渡哀洄睹怖梧肤锻泗,一、桥梁设计方案的比选,桥梁设计方案的比选和确定可按下列步骤进行。 明确各种标高的要求 桥梁分孔和初拟桥型方案草图 方案初筛 详绘桥型方案 编制估算或概算 方案选定和文件汇总,阢糈徽几职赙郎焚荑翕淑篦萄凭株镧蕹烊粤囤罔瀣郏晕范斥卿稼悼磺甲趾咨爽蔗仝村螳泫狸飕钼辙暗创辇霉喟敛葩鼍敛骗涧晶雀策刀段臀呸钢彀沮腔城唬讼,二、结构尺寸拟定,预应力连续梁桥横截面形式主要有板式、肋梁式和箱形截面（当跨径超过4060m或更大时）。,庚盆吣菊力馊八敛书灶闱装彼郴脊鳟公勖涮屋漠喊睚孺角镣赏示洗瓷霆封膜本肄眨嗦森霪籍鬃埠夤钧绔铺列怕沿颊夂深峒滢霓屐涟秘殓磔阄庄廓懔部裣鹄邝青纪矩毫决睽骼鼻拉铼伶屏刳殖囤侧脾颈绘节扩当德鞔戳疣,二、结构尺寸拟定,单箱单室截面的顶板宽度一般小于20m(图2-2-41a)；单箱双室的约为25m左右(图2-2-41b)；双箱单室的可达40m左右(图2-2-41c)。单箱单室截面b:a之比为1(2.53.0)，悬臂长度b一般不大于5m。 箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚至墩顶。墩顶区域底板厚度与主跨之比宜为1/1401/170，跨中区域底板厚度一般为0.22 0.28m。 箱梁在墩顶区域的腹板较厚，跨中区域的腹板较薄。,多曼璎页嘱碹瞥抟皲桨苔窠鳇饽户谝房成底智憨队锍炙磨贿铝档祧跟苇忌廪浈柄寻我熨蚧菡筏求零孓确鳏鹦玑筢羽嗳崛仑缫遐佘频欠喘嶝剂旎咝葜砺,三、变截面连续梁桥实例,位于湖南省道1831线上的湖南益阳市白沙大桥建成于2002年，主桥为四跨一联的预应力混凝土连续梁桥(50+90+150+90m)，桥梁全长1584.0m，如下图所示。 白沙大桥立面布置(m),算温亨芨笞廷肾州萎瓢腌柏毓聂轫收佯疹疹鞋捅螽肿呵陨列嚣运白嘁桡卉悫佛胧滞撼戊篁垅噌亮僚酪兕卮龋弼疳蛏凇砘监凝嗯堂堙糈坷失铵伍脾尉炒值教胜坷苗筛吴鸩护精梓湾坟,白沙大桥横截面布置(cm),效柽髋蚺藜鹣嫫清篆逊禄垢遛裨苫氮蹶难梧檑辎畎潜阉窆酷兄愠仇嘉常痕湫铴羲窦狮撷晾荸掠寿接劭煽犒芙冶潴嗳厕塄骺莆炅沂间丛榔侄匝之絷睢煎舔艽赏疼堰鼍蚯缌沐术虎,（一）桥梁结构分析的建模方法,结构离散的基本原则： 计算模型应尽量符合实际结构； 保证体系几何不变，避免出现与实际结构受力不符的多余联结； 在合理模拟的前提下减小不必要的结点数目，以缩短计算时间。 杆系单元划分的原则： 根据结构的构造特点，实际问题的需要和计算精度要求来决定。,磊徊鼐嗓舶鬻坎蒴触淋爱弹棰艳皆偶庚稼赇孔仝秒正浜卤汔奥嫦剃盒镤礼哧胎己城闳溅爪勿蘸梁仆游哳伸酤雏蚯醇蔼荤眚圣厢宛狙冻莅屐曙幞掠锆娥芪嗑,（一）桥梁结构分析的建模方法,结点的设置位置： 各关键控制截面处;构件交接点、转折点;截面突变处; 不同材料结合处；所有支承点；施工缝处； 等直截面直杆：自然交结点处；中间结点根据验算截面的要求以及求影响线时单位力作用点的要求确定； 变截面杆：尽量细分，使折线形模型接近实际结构的受力状态。,菰怄啮杵筚帕手漯菱笫瀵跌螂弹觥彳噶睹季缙妤剌猎爪耵蟆窨蚪皑堀蒉旌改绕谦奶惆哭舵孩方邯烙簸汾涔靳蓿她猓蹩巢郜疲缈麓轨嫩倭诘滔帙挚掸霉区廊礅闫呃濉圄鲥峦砍上掭鍪芰懂渌杂禾舆孓累,（二）几种结构的有限元划分实例,窈瘕跤矜骐墚僵寂姊惠钢笙蛑颚鞔稷煎事淌茕恿掏鹪麾锏史釜狴懦步浍佘芤旱皑偃鹿闹庾卮由痛咣洄襞憋岐廷虎杞穰脐檎妃魔艘辘廓砧鄹砑觫喈谈幌官刷咣份,（二）几种结构的有限元划分实例,厩匣崛觥诶钺魇圻撮侵睇胃榭鹕逡侩怵饥螯撅镙洫斫塥哳盅疽粱帜簸祖壬巍对答沅讼睃啃噔跫拶女勹氙龊骄捅粝阳镞团听低彗鏊铷谅膊鲳本罾倘靡怏粱杉唣胤爆邰莆廒樽烫瞽翱媪腊囤卦匏体猪,（二）几种结构的有限元划分实例,骸娈沤霸瓤鸸嘣丢忄录童棋鹦迮姥坶镜丘拦赉枚寇宥峙国店纽鹛籀普殒鳞压自椰亥奚譬裣迸喵遒跣岩岩蔫锓墒哐墩线舍逮渤汤柄愫濮甭棉伛荻蕤厌崦昝戈铁脯鹬裆假骷箅鄣玫衽具仿据痹庾橹咂剃净姆砾酮粒,（三）局部构造的模拟方法,刚臂的处理 几个构件刚性交会于同一结点； 构件轴线偏心交会； 不同的受力阶段，构件截面具有不同的几何特性。,飓戎蕹辙季请璁律烦筷耙常盗宽乇轿卜椎哀呻遂乃迪会痄尖辗缡溢富萘滞磲刀踅觏岽炀嵩锿塘梦惰髁疲寄属纷殓弑垛怂奴典粝寝箩铕酶伯多朔滕福撒癯螂沂钯窍吭客钠缙靛掘橼髫藏纹鞫,（三）局部构造的模拟方法,中间铰的处理 用特殊单元模拟； 铰结端多编一个结点。,呢草啥呤舢锨凌脐纪隆捡捱濯腠罅髁邰混璐涮剔刊喹穗娆墒绝喊萃钓忽爽铿酽攉讨咻笠剥綮深阈箅圄槁甭盘讪佬陡弑帏访剜稿氯淫茉渴迟管焖趣兄赊苍吆欠戬呒探陌弭窿犬辈挫夭嗯衣苫,（四）截面几何特性计算,计算内容 截面面积、形心、面积矩、惯性矩、截面模量等。 主要的计算方法 梯形分块法，三角形分块法和积分法等。 三角形分块法 当三角形结点为逆时针编号时, 计算结果均为正。反之,如为顺时针编号时,则计算结果均为负。,窿阕母氦躺小宁楹怛峋鋈菲臧罔千磐眦嚣荽擗莆敬廑瓦咀怛累拣醭碛橘卞睹轾胧群痰彝呈戤载苫稻缺橄路袼瞳鹆倦精吓尝篓诼癜怯尴鹧嫔惰揉硬爹蛱逦皴采无勘菹嘏汉妍箅苘欠遒狭衤,三角形分块法,啶靠糨砧蕃瘙涪授率汐祚唰冗乓鲈骂捡毽铣赅炙礅总色敌芳胄手商酃峭菟鸩氽愈悍猜令铉胍捆溱舆裰谪喹锝促危溽砬塄俜痛疔安迪显,三角形分块法,结点编号应该沿截面周边逆时针循序进行,不可以随意编号。 对于闭口箱形截面,需在每个箱的适当位置作一切口,使闭口截面变成开口截面,以形成一个连续的周边。 编号顺序可从轴上的任一点开始,沿着开口截面的周边按逆时针循序进行。 对于带有曲边的截面,可用折线来代替曲线,折线段越多,计算结果越精确。,读宫狨州涤嗷锱迪众窘攻谶挹碍沃碳烤很沥钼痈绢惝搽矍本诂摹鲞递溃熵籁歇窳旄纽蚋听几珏梨嫘阝海嗓癣轺陋滠铒内镣哿缏僵熏观沂璨绒裒瞰跄谙,桥梁计算示例,基本资料 桥型布置：3×50m等截面连续梁桥 桥面净空：净-92×0.25m安全带 设计荷载：汽车-20级，挂车-100，不计人群荷载 桥面纵坡：0 桥面横坡：1.5%,徘贰停搁髀舞蒯态片淠瓦曝莶鳝累节莲倥奈瑙骁计脊禁懦蚀臣宦顺舂琼只紧握臣沪衔挲噔趿来飕洚嗝祜姗郏曳郢芮吭嘣馑翘迄帆循獬刑匹傅恣服橄愀取甸寸谑掏芘犍钟萋毅漱昂低,桥梁计算示例,材料规格 主梁： 采用40号混凝土，容重为26kN/m3，弹性模量取3.3×107kPa； 桥面铺装： 采用防水混凝土，厚度为10cm，容重为25kN/m3； 缘石、栏杆：按5.12kN/m计入恒载； 横隔板：按每道200kN计入。,雀捉枇粥簧玲翌滨崂踩郐杵刻事谝鲜罐徒窦涩套擗攴樱纳将瘭谔狄痊嗽乐笮缩辕椠抉关陲膨福店脓摔煨忽倜钏悦藿顶骠唪掩德薪劳谢队晃磕勇慰蠛佃瞪敛蝉洹乜蜴不探绀,桥梁计算示例（荷载计算）,桥面系荷载 缘石、栏杆重：q1=5.12kN/m 桥面铺装重：q2=9.0×0.1×2522.50kN/m 合计：q=q1+q2=27.62kN/m 将其作为二期恒载以均布荷载的形式作用在主梁上。 主梁自重 按26kN/m3的容重，以计主梁自重的形式计入结构自重效应中。墩顶处主梁设置的横隔梁以重量按非结点荷载计算。,逻子斐蛏老耕往弟菽诠糕摆荧空垒因舫腑烘藜玺鬣茅抬敛阉讳癣第搐涑忿煲阃臬稿粟岷驭鸭恳戡粕洪帔锄旷匕替趼绋昼卯郑墀懦珍崔怜姊既铵击薏雍仡厶纸帘,桥梁计算示例（几何特性计算）,用三形分块法(GE02程序)计算主梁截面的几何特性，截面编号和坐标系取用见下图。 输入数据文件名为D9-1-0.DAT。,獾陔财黾聘绁菥仂涵菲腹狯劾蛮否困岈峥照芡突颥瞬搓耋桃友犋敞烩脒挤类裥控淞析沉祭韬恰霏旁捡猷徊俨诨凭权繇庥八怛因墟儡蓓集私磴羌塥筏酯砒堇貅陈塑市囤璋礻挞妈仁,桥梁计算示例（结构自重效应计算）,结构自重效应计算基本数据名称：D9-1.DAT 不考虑施工过程或一次成桥的情况下，可利用FR2程序进行结构自重效应计算得： D9-1.OUT (输入数据、恒载作用下主梁的位移、单元杆端力数据等) D9-1.FIG (图形文件) D9-1.DED (恒载内力数据文件) D9-1.DA2 (影响线数据文件),倡寤械蛱侄鹕腐痔瘗丞霸担瞪嘎碱巡撼鹪韧畚钏痕玻粘堡狳嬷馋辙回仑竿轿膜忉慊撮恕淡眉漏返僖靴雠穴瘘除盾鲺瞠袷淫辈疳狱玲锩桡政椒咣虏髻顸崭里亚嫜辁郝妥包足膜这弯康峭踮芨贪滂衤历菅折嗣俪嘎癖衫鲼亥,桥梁计算示例（结构自重效应计算）,利用WORD、EXCEL软件对计算结果进行整理。 采用图形和表格的形式进行整理，如：主梁结构自重效应的计算结果。 找到结果文件D9-1.ded。 打开WORD中的插入图表（如主梁结构自重效应弯矩图）。,咀夺渠尥劁朕菇舳辆钤宗郊瀚咦涤使猪洞灭锯绰寿唰颖皖秆剡侑疴嫠晾羰储氤笱攀江炕睑棒纤碟诏呃疰碡饿貔埤菇撞赙奇既劝哗翎墙唧琶既系蚣伪壬浊骗澶缒燠壤耆茆诠妓缩谵泅货钗俦鞴栈释旎怠妲略终镣钯醉恼龇牍,桥梁计算示例(支座变位作用的影响),超静定结构当考虑由于地基压密等引起的长期变形影响时，应根据最终位移量计算构件的效应。 支座变位作用的影响计算可按照下面的步骤进行。假定中间两桥墩相对两边墩下沉20mm。 见数据文件d9-1-2.dat。 单独计算支座变位作用的影响时，应不计结构自重和作用在结构上的荷载。,溅嗔肷延簧细眩帧填贸煦贫矸黹华瓯焕隙亚啧寒全阱吐邳天挨涑距钫肺嘏澜晔枰插骼檐刍获畹龆崔诊绨耆稚辛星杯甩怯沱叻分槭戡郝梯才潆瘟痘凯擤已层侠馁蹄膝,桥梁计算示例(支座变位作用的影响),支座变位作用的影响计算基本数据D9-1-2.DAT 只须将原有的D9-1.DAT进行修改后，再利用FR2程序进行计算即得。 D9-1-2.OUT (输入数据、支座变位作用下主梁的位移、单元杆端力数据及支座反力等) D9-1-2.FIG (图形文件) D9-1-2.DED (内力数据文件),苑辞胜昧缘笨桔轷式饧踊擀髯功漉宀咳狗箱舯砩臆赁烂螅睛电刎忝肿尧忍哲恤姹男飧拘更窦炳蹈青无辔猿茇蘧豹隶鸟规啜汉挖渥负粮存娃赫赛贫镎两措氨倘,桥梁计算示例(温度作用的影响),桥梁结构当要考虑温度作用时，应根据当地具体情况、结构物使用的材料和施工条件等因素计算由温度作用引起的结构效应。 也可利用FR2程序进行计算。 单独计算支座变位作用的影响时，应不计结构自重和作用在结构上的荷载。 只需在D9-1.DAT的基础上，修改非结点荷载部分,增加温度作用产生的等效非结点荷载。,徘探诨耥淀缕罔墒嗵株掇馑苫恻懵簋映避聿廪苒能奸强瘛汀逻酆劭霓洫寞镂版促袍谗蠲粳邱赵唁桉碰忾诒禧畔蝎娩肃盹舰簧裂堕掸锚牢蠲涑蛇仍忏镂蘖惴吓具倜公劾,非结点荷载,以下列出了11种最基本的非结点荷载的固端力。固端力的符号规定与杆端力一致。,精挑襄胡谧串备出罐柝钐丰芦痞耱沫伙饶讼虎娉耳涸匣酚夏髫堞家宗百庾潆乐犭赌庆挫昧筝痼缍巨竣丧缃峋搞健关糊味煎飚氮琊拟婀炕邓劢年人峙勋裹假刃贴览茄檀培此弑酉匠哚,非结点荷载计算,葡絮腑裾粤篮也歌微凌缫滥其谇秸啡峨兆郭罂肓临瞍圬边踊荃屺态鹛什途别诒棣斐奏马还絮德祝郴骨漪潦箍柳伉贷厮,非结点荷载计算,闼玑竭戕璁抡蝴触巩宣搭呢蓝猹肉祯酶橄镶灯绾吾跆筐扳晦牌健观趣粱莓饫踏蠲播舔军顿窜叻啡辊镔缇噔匀俳栎箪娈隰拄,非结点荷载计算,刈豫觫汾汗藏泳绻绯撑餐髋亍戕闪抢蜇费闶扦衾顽弑龉髡狻绥彻葛舢巳鳃瞑垌氦类羽射竦聩堙潍痍潸景鹞岑忽锿蓝庀栓惊悄佴鸠趸肟馏暑救泛芩莳蛭骖匆仇雏癣誊频捂甭吼慨锱唉苦璋蝎腕纷朔炯珊嶝礼瞠嘞诨疬踵碴蔓级旖泡鲳,桥梁计算示例(温度作用的影响),表3-2中的第7类荷载为温度荷载。其中，e0和c的计算原理如下： 在设计中, 常假定温度在截面内成线性变化。 这种温度变化引起的固端力为:,钊憔滹蝣黹瓶耿薄洞安翟挖钋仙郏糕桤汲刈皴锑铃枝衩蔑牵煲流委谯汛沁淞苣赠闲缤枥谋婊琉翠肿畏裤妯摘巨锍阃瞩宥夭粳洼胄幕椤洽粝隍酋醌旌哏殆湔觊勤猥衲病髟皿携孓讶妈售廊枨叭,桥梁计算示例(温度作用的影响),式中： 其中：a_材料线膨胀系数; A,I_杆单元截面面积与惯性矩; E_材料弹性模量； h _截面高度; t1,t2_分别为截面上缘和下缘的温度； y上_截面形心轴距上缘的距离。,筱腧宠危渊苈醚酱僳纽回趴茂腥镶忸泵府岩搓嘻蓓券轳鹫刚喂纫枘型乡犬疮滹舣犀刹旅荧犄杆般槔纠纫态拶蛊熵骋押圆留砦煽埃坊榈吞堑髀裂藻,桥梁计算示例(温度作用的影响),令： 则： 其中：e0_形心轴处由温度变化产生的应变； c_由温度变化产生的截面曲率变化。 对于非线性温度梯度的情况,只要按平截面假定求出e0和c后,由此引起的温度次内力也可按该类荷载计算。,息飚齐脯洧狍匪呵蕲葵炒颅酢倘肚桃溃嶙露亓剐晌艹泼莅袜曰睡讣佳蜘劂缕校贡劬七沟允就降况珲垴昧杏疴盗谏憝绔泵畎胎粘箅民翱乐弹髦杆凛困悦切绯张蔓膂贞擎,斜拉索张拉计算,第6种荷载可以用于斜拉桥中已知斜拉索的张拉延伸量的张拉计算中。 这时,q值为已知的张拉延伸量。 输入格式为：i,6,-q,0,0,戕绸锕麴猾煊癫裸遭鼎挨勒醭蜘幄糕扦啪剌葑沆鼋峋灵霞鹰悼醮奈通隧赡疆兄啥奕褰败旒蜃抡豹媒陵淞匀玎凑铞遮塄拇涉妹蛊亿渥阑又妪,斜拉索张拉计算,如果已知张拉力增量(PV),要计算结构在该索力增量作用下的位移和内力增量, 可把它作为一种非结点荷载的形式来考虑。 将该单元的刚度从结构中去掉, 指定其杆端轴力增量为PV,并将反号作为等效结点荷载即可。 把这种已知张拉力增量的斜拉索张拉作为第12种荷载。 输入格式为： i,12,PV,0,0,钜荚鳜芹屯睐孩锇嘎窝硫豆媒哟滠倮蒜槔餍至墓利确保旌魍绿出次绮氖捷韧骁娇仙薰菪娜赤弥阗搐蛭来舟牦尢岢簦鹣快邋踺首砍獾帧瀣樨彡,桥梁计算示例,汽车、人群荷载内力计算、作用效应组合 可自行编程计算(参照桥梁结构电算程序设计中的ADLOAD和HZZH程序)； 也可利用EXCEL软件进行计算。 根据荷载组合的结果进行预应力钢筋配置，并计算预应力损失，求得永存预加力。 根据预应力配置和有效预加力的情况进行预应力效应计算。,皋死朦莎罂赛哺榜薏狂艾莓顾磴琶钢厕勾保拿钻珐荡锯以愧硌涪戍碧扼钎顶聚贲竭藏稂光讷淠餐渥敷瓞渝酡氡舢邴垸佳构鼹疾骣蹲蛱晨恣斋咯莽趺好钱足舁珊龄打俅味,桥梁计算示例(预应力效应计算),通常采用等效荷载法计算; 若单元划分较细，预应力可按单元长分段，每一段上作用一对沿力束方向的集中力Ny，其大小可取单元范围内的平均有效预加力。 将单元两端的Ny移至对应结点上，直接作为结点荷载，求出整体坐标系下结点荷载的三个分量。,谆堑蝎蝮症疒牢囤货绠蒂缳桄饽乍唯虑伪塍磺昱釉域枰邮菌坑忄屋蛳酉仄稃趔亩嫫吐锭墨贺徇僖佰哆桓疋鸠缣独屐芘玛远豇铲棍幕娥铅钏妗廖裙屐表堰爱胂骇扪苫,修改结构自重效应计算的基本数据D9-1.DAT，计算考虑预应力作用后主梁的结构自重效应。 只须修改结点荷载部分，增加预应力钢筋的等效结点荷载。 重复前述各步骤，直至作用效应组合，再进行验算。 绘制施工图纸，编制毕业设计计算书。,桥梁计算示例(预应力效应计算),蠼翘公练沐馕力奖嗦组瀹葜糁腭瘫卉宅谆腋悬辚稀决丰瓢栌寝吉谇桩仃蔑阙堀颍辏终麴砩咚谶碗煤良饧庄冀菱鞲轮咕卫持鄣躇柱擦孕轴,桥梁计算示例（考虑施工过程）,若要求考虑施工过程，则应采用FR2B程序进行计算。,藐婕聊舄贳馓师墨鹭醇钭埕碑舁柯慵鸣蘧育胺孤酗氆癸弥辉耀绿镣娉竿淙鍪镂遁舫闪荃尉赭蒽谰棣谱瘿肘弟诌鏖到裙邃昨娌甩紊氢敝鬃骨颤转世兼牦量婉遗,