桥台计算解决方案课件.pdf
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1、桥 梁 博 士 V 4 工 程 案 例 教 程上 海 同 豪 土 木 工 程 咨 询 有 限 公 司Shanghai Tonghao Civil Engineering Consulting Co.,Ltd.桥台计算解决方案桥台计算解决方案目录2一、常见桥台形式3二、U型台4二、U型台荷载计算:台后搭板荷载:台后搭板荷载转化为集中荷载作用在前墙顶部。考虑搭板的1/2重量作用到盖梁上,并考虑搭板上10cm的沥青铺装作用,则搭板总荷载为:(8x0.35x11x26+8x11x0.1x24)x0.5=445.6kN;(作用位置为前墙后缘)5台后填土重:台后填土重量约为U台空心的体积内土重(未考虑基础
2、襟边上填土重):(2x10 x9.2+10 x5.838+5.686x9.2+2x5.686x5.838)x11.785/6x18=6967KN;二、U型台6二、U型台土压力作用:本例假定台后土容重为18KN/m3,内摩擦角为30度。由图可知,台后土层厚度为11.785m,按线性荷载计算:台后主动土压力:故台后土压力顶部数值为0KN/m,底部土压力数值为767.3KN/m。7二、U型台对于汽车荷载需要需要换算成均布的土层厚度,由下表计算可得,由汽车荷载引起的荷载在桥梁宽度范围内的竖向线荷载值为 25.67KN/m,在台身竖直方向上按均布荷载添加。汽车荷载土压力:注:本示例不再考虑制动力、温度力
3、等纵向作用力。实际建模时,应根据桥梁结构形式及支座性质考虑纵向作用的制动力、温度力等作用,并在运营分析中添加。8(1)创建基础构件新建一个模型,对于基础构件需要建立钻孔信息来进行基础的各项计算,所以需要在总体信息地质及总体信息钻孔中填写钻孔资料,具体参数可参考附带资料中信息。地质信息中各参数意义可参考桥博V4.0相关资料,本例不再阐述。二、U型台9二、U型台在结构建模界面中点击结构建模基础选项,在模型中创建一个基础构件,并修改结构类型为U型基础。单击选中创建完的基础构件,根据图纸信息对U型基础的各参数进行修改:10二、U型台属性框中U型扩大基础的各主要参数含义如下:前墙方向与顺桥向夹角:创建斜
4、交基础时填写,可以理解为侧墙与前墙的角度,在平面上以Y坐标的正值方向为基础,逆时针方向角度为正,顺时针方向角度为负。斜交时基础末端形式:当为斜交基础时选择,有两种选项“垂直于侧墙”和“平行于前墙”,其示意图如下:前墙下基础长度:与前墙相接的基础(也就是从上往下第一层)横桥向长度。前墙下基础宽度:与前墙相接的基础(也就是从上往下第一层)顺桥向宽度。左/右侧墙下基础长度:与左/右侧墙相接的基础(也就是从上往下第一层)顺桥向长度(不含前墙范围内基础长度)。侧墙下截面宽度:与侧墙相接的基础(也就是从上往下第一层)横桥向宽度。基础台阶:用于输入基础台阶信息,第N行的每层台阶高度表示从上往下第N层基础的厚
5、度,对应的扩大量信息表示下一层比本层扩大的尺寸值。当基础为一层时,不用输入扩大量信息,仅在第一行第一列输入基础高度即可。末端垂直于侧墙末端平行于前墙11本例基础为两层,从上往下第一层基础与第二层基础的外侧台阶宽度为0.5m,内层及侧墙后缘均无台阶,每层基础厚度均为1m,所填写数据如下:二、U型台至此,完成U型台的基础建模。12由图纸可知,台身顶部形状及底部形状如下图所式:二、U型台(2)台身建模台身顶部平面简化示意台身底部平面简化示意注:由于重力台自重很大,故在本例中不再考虑台帽缺口处造成的自重损失,若用户希望严格考虑台身自重,后期可通过调整自重系数来完成台身自重的模拟。13由上图可知,对于台
6、身的形状可以通过参数化来实现台身的形状模拟。将CAD图形中的顶部平面设置到一个图层,打开截面信息窗口,通过截面几何导入区域方式,将台身顶部截面形状导入。导入后,打开截面计算截面定义,对截面的材料进行调整。二、U型台14通过截面几何编辑中的“水平标准”和“竖直标注”,增加两个参数,分别表示台身前墙宽度及侧墙宽度,前墙顺桥向宽度变量名称为“H”,横桥向宽度变量名称为“W”,侧墙宽度变量名称为“L”。并勾选截面计算显示区域点号,显示台身截面的区域点。二、U型台由上图可知,若台身截面由顶部变化成底部,坐标需要变化的点号为2-5号,所以需要对2-5号点的坐标进行参数编辑。双击台身轮廓线,打开截面区域属性
7、对话框。根据已有的参数,对2-5点坐标进行修改。15按住Ctrl,同时双击“H”参数的标注,在截面编辑界面的下面会有一条洋红色线出现,再双击洋红色的线,打开参数编辑界面,对参数“H”进行编辑。采用相同操作,也对参数“L”进行编辑。二、U型台16由图纸可知,桥台台身的高度为11.785m。在建立基础模型时,基础顶层中间位置的坐标为坐标原点,且台身前缘距基础顶层外缘距离为0.5m,故可以采用三维建梁完成台身的建模。二、U型台命令行数据如下:输入梁起点:-0.5,0,11.785指定下一个点:-0.5,0,0输入支座到梁端的距离(0,0):(默认即可)通过装截面的操作,将台身截面指定给构件,完成台身
8、的模型建立。17台身模型建立完毕后,采用刚臂的操作命令,在台身底部和基础形成一个刚臂。刚性连接模式采用默认的“直接节点式”即可,然后选择台身底部的节点和基础构件,从而让台身和基础形成刚性连接。二、U型台18然后选中台身构件,对台身的属性进行编辑。二、U型台采用加密的命令对台身进行加密操作,加密间距0.5m即可。19(3)施工分析第一个施工阶段:下部施工二、U型台本阶段需要将下部U型基础及台身进行安装。并以荷载的形式将搭板(含铺装)的作用、台后土压力的作用及土的重力作用添加到台身上。注意各荷载的偏心移动。搭板(含铺装)荷载添加到台身内侧边缘处(选择台身顶部节点)。荷载名称为“搭板”,荷载类型为“
9、结构重力及附加重力”,荷载大小为445.6KN。20二、U型台采用线性荷载操作,给台后主动土压力添加到台身上。需注意的是,台后土压力作用方向为整体坐标的X方向。台身顶部土压力值为0 KN/m,底部为767.3KN/m。荷载名称为“台后土压力”,荷载类型为“土侧压力”。21二、U型台考虑台后填土的重力约6967KN,以集中荷载的形式添加到U台底部节点上,荷载名称为“台后土重”,荷载类型为“土的重力”。并考虑5.55m的偏心,将土的重力作用移到桥台中心位置。22二、U型台第二个施工阶段:上部恒载本阶段需要模拟上部恒载(包含梁的自重、护栏、铺装等恒载)作用在台身上的作用。假设上部恒载反力为2500K
10、N,通过集中荷载加载到台身上。点击集中荷载,将荷载名称命名为“上部恒载”,选择台身顶部节点,并在荷载对话框中输入-2500的竖向荷载。程序默认加载到的是台身对起点位置,由图纸可知,其真实支座点位置为距台身边缘0.73m的位置,可通过加载节点坐标的调整,将荷载作用到相应的位置。23第三个施工阶段:收缩徐变再添加一个施工阶段,名称为“收缩徐变”。并将施工施工周期修改为3650即可。二、U型台这样就完成了三个施工阶段的模拟。24二、U型台(4)运营分析定义完施工阶段后,就可以进行运营阶段的分析。在运营阶段,主要考虑的作用有整体升降温、由汽车荷载引起的台后土压力及汽车活载作用。双击运营分析,在总体信息
11、中定义25度的升降温作用。25二、U型台采用线性荷载操作,将由汽车荷载引起的台后土压力添加到台身上,土压力数值大小为25.67KN/m,在台身竖向范围内以均布荷载形式添加。荷载作用方向为整体坐标X方向,荷载名称为“汽车土压力”,荷载类型为“汽车引起的土侧压力”。26二、U型台采用集中荷载的方式,将汽车荷载产生的荷载反力添加到台身上,荷载作用值假设为1500KN,其作用位置与上部恒载作用位置相同,通过节点局部坐标对作用位置进行调整,荷载名称为“活载”,荷载作用类型为“车道荷载”。27二、U型台由汽车冲击产生的荷载同样采用集中荷载的方式添加到台身上,假设冲击荷载为450KN,荷载名称为活载冲击,荷
12、载类型为“车道冲击力荷载”。到此,U型台模型建立完毕,可以进行模型的计算及相关结果的查询。28二、U型台结果查询:29二、U型台计算书输出:30三、肋板台31荷载计算:台后搭板荷载:三、肋板台台后搭板及耳背墙荷载:台后搭板及耳背墙的荷载,转化为线荷载作用到盖梁上。考虑搭板的1/2重量作用到盖梁上,并考虑搭板上10cm的沥青铺装作用,则搭板总荷载为:(8x0.35x11x26+8x11x0.1x24)x0.5=445.6kN;背墙长度为11m,截面面积为0.614m2,则背墙荷载为:11x0.614x26=175.6KN;单个耳墙总重为120.4KN,则两侧耳墙总荷载为:120.4x2=240.
13、4KN将搭板(含搭板上铺装层)、耳背墙层荷载,转化为线荷载作用到盖梁上,则线荷载为:(445.6+175.6+240.4)/12=71.8KN/m。(作用位置为盖梁边缘)32土压力作用:三、肋板台台后主动土压力:本例假定台后土容重为18KN/m3,内摩擦角为30度。肋板台承受土压力的构件有两个,一个是盖梁,一个肋板,所以土压力要分两部分计算。盖梁范围内主动土压力:由图可知,盖梁承受土压力的部分为盖梁+背墙范围,所以土层厚度为2.6m,按集中荷载计算,故作用在盖梁范围的土压力值按每延米计算,由表可知盖梁范围内土压力横向每延米数值为18.3KN,其作用位置为距盖梁底部0.867m处。33台后主动土
14、压力:本例假定台后土容重为18KN/m3,内摩擦角为30度。肋板台承受土压力的构件有两个,一个是盖梁,一个肋板,所以土压力要分两部分计算。肋板范围主动土压力:肋板为竖直构件,故需计算肋板顶部及底部土压力即可,按线荷载计算,计算范围为肋板宽度范围,即1m范围。由图纸可只,肋板顶部土层厚度即为盖梁底部位置,为2.6m,肋板底部为承台顶部,土层厚度为13.685m。则由下表计算可得,作用在肋板顶部的土压力线荷载值为14.1KN/m:同理可得,作用在肋板底部的线荷载值为74.2KN/m:三、肋板台34三、肋板台汽车荷载土压力:对于汽车荷载需要需要换算成均布的土层厚度,由下表计算可得,由汽车荷载引起的荷
15、载在桥梁宽度范围内的竖向线荷载值为31.58KN/m,则换算成横向单位 宽 度 的 作 用,其 数 值 为31.58/12=2.63KN/m。此 作 用在盖梁上作用位置可认为同主动土压力作用位置;在肋板竖直方向上按均布荷载添加。注:本示例不再考虑制动力、温度力等纵向作用力以及作用在基础上的覆盖土层作用。实际建模时,应根据桥梁结构形式及支座性质考虑纵向作用的制动力、温度力等作用,并结合实际情况适当考虑基础上的覆盖土层重量。35三、肋板台(1)创建截面新建模型及地质资料输入,本例不在陈述,请参考其他相关资料。地质相关数据可见本示例模型,但需注意的是在地质资料的钻孔中,钻孔长度要大于实际建模桩基长度
16、,否则会因为桩底没有边界条件而报错。由图纸可知,肋板台主要构件有盖梁、肋板台身、承台、承台系梁。由于桥博还不支持带系梁的承台,所以需建立两各承台桩基础构件,其由承台系梁进行连接。所以,本例需要建立的截面分别为盖梁截面、肋板截面和承台系梁截面。打开截面界面,建立一个尺寸为1700 x1400mm的矩形截面作为盖梁截面,1500 x1800mm的矩形截面作为承台系梁截面。盖梁截面承台系梁截面36三、肋板台建立完成后,注意在截面定义中修改盖梁和承台系梁截面的材料类型及对齐位置。盖梁采用C40混凝土,对齐位置为截面底缘中点。承台系梁采用程序默认的基础材料,对齐位置为截面顶缘中点。盖梁截面承台系梁截面3
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