高速路兰坪尾分离式立交上部结构内力计算.doc

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1、摘 要箱形截面梁是目前桥梁中广泛采用的一种截面形式，具有优良的结构受力性能，但其受力分析则较为复杂。本文首先简述了现阶段箱梁桥发展；然后简述了空间梁格法的基本理论，采用空间梁格法对箱梁桥进行有限元分析；又着重探讨了影响梁格法分析精度的因素：学习和使用桥梁博士对一座实际的混凝土连续箱梁桥进行了结构内力分析研究及安全验算。对于复杂的变截面连续箱梁的应力分析，需通过桥梁博士对结构进行空间分析。文中以宁德宁武高速公路工程A3合同段兰坪尾连续箱梁桥为研究对象，采用桥梁博士对桥梁进行分析以及安全验算，重点研究了采用空间梁格法分析箱梁结构内力，对连续箱梁桥截面尺寸、预应力钢束应力损失、配筋、强度、裂缝以及承

2、载力极限状态和正常使用极限状态进行安全验算；本文提出的空间梁格划分的计算方法对连续箱梁桥的验算满足要求，为类似的箱梁桥空间分析提供了参考，具有工程实际意义，也为进一步完善箱梁桥结构分析程序奠定了基础。关键字：连续箱梁；空间梁格法；桥梁博士AbstractThe box girder is a kind of sectional form adopted extensively in the bridge at present, there is fine structure that receives strength performance，but its loaded analyzing

3、comparatively complicatedThis paper outlines the development stage box girder bridge; then outlined the space bridge grillage method than the basic theory, the use of space grillage method for finite element analysis of box girder bridge; Has focused on the analysis of the accuracy of sorghum cell f

4、actors: study and use a real bridge Dr. concrete continuous box girder bridge analysis of the internal force carried out and safety checking.For complex continuous box girder with variable cross-section stress analysis of the structure to be carried out by Dr. Bridges spatial analysis. Ningde Ningwu

5、 paper to A3 highway project contract section of the end of continuous box girder bridges Lanping as the research object, the use of analysis of the bridge, Dr Bridge and security checking, focus on the use of spatial analysis grid box beam structure of the internal forces, the continuous case bridg

6、e section size, stress loss of priestesses steel beam, reinforcement, strength, fracture, and normal use of carrying capacity limit state safety limit state checking; the proposed division of space grillage method of checking to meet the continuous box girder bridge requirements for spatial analysis

7、 similar to the box girder bridge provides a reference, practical significance in engineering, but also further improve the box girder bridge analysis program basis.Keywords: Continuous box girder；Space grillage analysis method；Dr.bridge3.0目 录1 绪论11.1 箱梁桥概况11.1 .1 箱形截面梁11.2 空间梁格法21.2.1 空间梁格法理论31.2.2

8、 建立梁格力学模型31.3 影响箱梁梁格法分析精度的因素探讨41.3.1 纵梁划分模式的影响51.3.2 虚拟横梁间距的影响61.3.3 对宽翼缘箱梁翼缘有效宽度的影响61.3.4 虚拟纵梁的影响71.3.5 剪切变形的影响71.4 本文的研究内容和方法72 斜弯桥在桥梁博士中设计计算82.1 结构的离散82.2 建立项目文件82.3 总体信息输入92.4 单元信息输入102.5 钢束信息输入112.6 施工信息输入132.7 使用信息输入152.8 输入数据检查203 A3兰坪尾连续箱梁桥安全验算213.1 A3兰坪尾连续箱梁桥概况213.2 连续箱梁桥桥梁博士建模233.2.1 autoC

9、AD绘图243.2.2 创建项目组253.2.3 单元总体信息输入253.2.4 单元信息输入263.2.5 钢束信息输入313.2.6 施工信息输入383.2.7 使用信息输入423.2.8 项目执行443.3 连续箱梁桥计算输出453.3.1 输出文本数据结果533.3.2 输出图形数据结果58结论59参考文献601 绪论1.1 箱梁桥概况箱形截面梁由于其简洁的结构外形和良好的抗弯、抗扭性能，成为梁桥设计时常用的截面形式，特别是在中等跨径和大跨径预应力混凝土弯桥设计中，其截面基本上都是采用箱形结构。70年代我国公路上开始修建连续箱梁桥，到目前为止已建成了多座连续箱梁桥，如一联长度1340m

10、的钱塘江第二大桥(公路桥)、全长2070m的厦门大桥等1 如图1-1,1-2所示。箱形截面能适应各种使用条件，由于箱梁受力的复杂性，其研究方法亦多种多样，但概括起来，可分为两大类，即解析法和数值法。 图1-1 钱塘江第二大桥 图1-2 厦门大桥1.1.1 箱形截面梁箱形截面梁是一种闭1：3薄壁结构，其长度远大于横截面尺寸，并且壁厚度又远小于截面宽度或高度。因薄壁箱梁具有优良的结构及受力性能，与悬臂拼装和悬臂浇注的现代化施工相适应，所以在桥梁工程中得到了广泛的应用，其优点主要表现在：(1)箱梁截面抗扭刚度较大，在施工和使用过程中均有良好的稳定性；(2)顶板和底板都具有较大的混凝土面积，有效的抵抗

11、正负弯矩，因而特别适应具有正负弯矩的连续结构；(3)箱梁结构中部得到很大的挖空，因而自重小：(4)承重结构和传力结构相结合，使各部件共同受力，截面使用效率高，适合预应力混凝土结构空间布置钢束。如图1-3所示，箱梁在偏心荷载作用下的变形与位移，可分成四种基本状态：纵向弯曲、横向弯曲、刚体扭转及扭转变形(即畸变)。(a)箱梁在偏心荷载作用下变形与位移；(b)纵向挠曲；(c)横向挠曲(d)刚体扭转；（e)扭转变形（畸变）图1-3 箱梁的四种基本状态随着箱形截面桥梁跨度的日益增大，以及对薄壁结构研究的深入，箱梁截面扭转、畸变的影响越来越受到工程人员的重视。不管是工程实践，还是理论研究都表明，箱形截面桥

12、梁在偏心荷载作用下横截面受力的复杂性是不容忽视的。在一些箱梁桥中经常看到某些横截面因较大的扭转畸变作用而产生明显变形，严重的影响了桥梁的正常使用性能。1.2 空间梁格法梁格法是由莱特福(Liythgoot)和绍柯(Sawko)于六十年代首先提出，其实质是一种有限元法。梁格分析法的主要思路，是用一个等效梁格来代替其上部结构，如图l-4。实际箱梁桥与比拟梁格之间的等效关系，主要表现在梁格各构件的刚度上。因此，等效梁格的物理意义就是假定把分散在箱梁桥上部结构每一部分的弯曲与扭转刚度集中到最临近的梁格内，即实际结构的纵向刚度集中到梁格纵向构件内，横向刚度则集中到梁格的横向构件内。理想的梁格刚度应该是当

13、箱梁桥上部结构与等效梁格承受相同荷载时，它们的挠曲相等，而且在每一梁格内的弯矩、扭矩、剪力均等于它所代表的那一部分上部结构的内力。但是由于等效梁格与实际结构有着不同的受力特性，上述“等效”的理想状况是难以达到的，故这个模拟只能是近似的。（a）实体结构 (b)等效梁格图1-4 梁格分析法对于多梁式结构，每一纵向梁格的刚度实际上就是一根纵向单梁的刚度，横向梁格的刚度就是横隔板的剐度，这在概念上比较容易理解。但对于箱梁结构而言，梁格法中用纵梁与横梁组成的等效体系在理论上不能严格的模拟箱形梁上部结构的性能。例如在实际箱梁结构中，内力与位移都是连续的，而用梁格法得到的结果并不能保证这一点。但是，梁格法广

14、泛应用于不同的结构，而且有相对节省计算和时间的优点，精度也能够满足设计要求，所以这种方法在分析箱梁结构过程中得到了广泛的应用。1.2.1 空间梁格法理论箱型断面可以看成是几个顶底板相连的工字型断面的组合，当桥面很宽或不规则时，或因为车道的分叉等导致不规则加载时，会使各个工字梁的内力产生差异，此时为了得到各梁较为准确的内力，可以用很多纵向单元来模拟工字梁，同时加入一些横向单元来模拟各工字梁之间的横向连接，有时为了加载的方便还会引入一些虚拟单元，从而形成一个平面网格如此用一系列相互交叉的单元组成的平面网格。结构来进行箱梁的受力分析，即梁格法。梁格法的最基本原则是：在相同荷载作用下，梁格模型和它所模

15、拟的箱梁具有相同的变形，并且每个梁格单元的内力就是它所代表的那部分梁体应力的积分。因而在运用梁格法时，关键问题是如何划分梁格单元，各单元截面特性的计算、加载，以及对分析结果的正确运用。单元的划分应考虑力在原箱梁内的传递方向，以及原箱梁的变形特征，同时要考虑加载的方便，还应明确结构分析的目的。为了得到每条腹板各个截面的设计弯矩和设计剪力，在每条腹板处设置纵向单元，为了加载的方便，在悬臂端部设置虚拟的纵向单元。箱梁在纵向弯曲时应符合平截面假定，而箱梁的纵向弯曲由各纵向单元的弯曲来模拟，因而各纵向单元顶底板的纵向划分位置应使得各单元截面的中性轴在同一水平面，并和原箱梁整体截面的中性轴在同一位置。横向

16、单元和纵向单元垂直，一般在跨中，1/4 跨，1/8 跨，支座处，横隔梁处设置横向单元。横向单元的间距直接决定了荷载在纵向单元之间的传递，间距过大会使相邻纵向单元间的力产生很大的跳跃；间距太密又会大大增加工作量，也毫无必要，一般可遵循以下原则：最大间距不能超过相邻两个反弯点间距的1/4，在支点的附近应适当加密。1.2.2 建立梁格力学模型（1）梁格模型节点的平面坐标各截面处各“工”型的形心的平面坐标，或者说是水平形心主轴与各腹板中线交点的平面坐标，就是梁格纵向主梁节点的平面坐标。这样一来，实际上等宽度的桥梁，由于它的腹板在中墩附近向箱内加厚，对应的梁格模型，就不会是等宽度的了，在中墩附近变窄。（

17、2）梁格模型的形心在梁格模型里，纵向主梁单元是沿着它的形心走的。变高度梁的形心也是变高度的。即使是等高度梁，由于底板加厚、考虑翼板有效宽度，形心高度也有变化，这两种情况下的形心位置，都是跨间高、墩台附近低，像拱一样。所以梁格模型不应当是平面的。对于刚构体系的梁桥，如果能建立变高度的梁格模型，“拱”的效应就可以计算出来。对于连续梁，采用平面梁格应当足够了。（3）梁格力学模型支点截面位置既然在梁格模型的纵向主梁单元是沿着它的形心走的，那么在支点截面，形心是在支点上方一定高度，梁格模型不应当直接摆放在支点，而应当通过竖向刚臂与支点联系，像个有腿的长条板凳一样。板凳腿的高度还值得讨论。按照经典的弹性薄

18、壁杆理论，弯曲变形是绕着形心发生的，扭转变形是绕着剪力中心发生的。所以，在计算弯曲效应时，板凳腿取形心高度，在计算扭转效应时，板凳腿取剪力中心高度。但弯曲和扭转是同时发生的，板凳腿有两种高度，会不会把变形“卡死”？不会，因为在这里我们只是做了个数字游戏，并没有在同一位置上安装一长一短两个刚臂。（4）计算车辆荷载效应及内力组合这项计算取决于所用的软件能否计算梁格模型的内力影响面，和对影响面动态布载。如果没有这功能麻烦就大了，只能对确定的荷载爬移事故，它们在设计时用的软件，不可谓不高级，但共同特点是都不能输出扭矩包络图，它们的中墩偏心设置，全是盲目的。进行复核性计算了。顺便说明，与影响面方法对应的

19、，还有一种叫做内力横向分配理论的方法，从理论上说，两种方法的结果，都覆盖了曲线梁桥所有部位的最大最小内力，数值虽然有差别，都是安全的。影响面方法更精确一些，但缺点是它不能计算全桥扭矩包络图，而内力横向分配方法可以。扭矩包络图对曲线梁桥设计计算非常重要。许多曲线梁桥发生支座脱空、侧翻、爬移事故，它们在设计时用的软件，不可谓不高级，但共同特点是都不能输出扭矩包络图，它们的中墩偏心设置，全是盲目的1.3 影响箱梁梁格法分析精度的因素探讨梁格单元划分的疏密程度,直接关系到结构原型与比拟梁格之间的等效程度和计算精度。从理论上讲,网格划分的越细,也就越能代表真实结构。但网络划分的越细,在实际工程中具体应用

20、时也就越麻烦,耗费机时就越多,实际应用也就越不方便。所以有必要找一种既能反映结构的受力特性,又运用方便的网络划分方法。因此,找出影响其分析精度的因素是有必要的。1.3.1 纵梁划分模式的影响在梁格分析法中,纵梁的划分是关键。纵梁划分方法的不同,对计算结果的可信度及精度有较大影响。对于T形梁桥,其梁格模型中纵向主梁的个数,应当是腹板的个数；对于实心板梁,纵向主梁的个数可按计算者意愿决定；对于箱形梁桥,由于箱梁桥上部结构的形状和支座布置的多样性,对纵向网格的划分很难提出一个通用的划分方法。一般来说，用梁格法模拟箱梁结构时，假定梁格网格在上部结构弯曲的主轴平面内，纵向构件的位置均与纵向腹板相重合，这

21、种布置可使腹板剪力直接由横截面上同一点的梁格剪力来表示，如图1-5所示； 图1-5 箱梁结构的模拟梁格箱梁从什么地方划开，使其成为若干个纵向主梁，汉勃利提出了一个原则：应当使划分以后的各工型的形心大致在同一高度上,也就是要满足；梁格的纵向构件应与原结构梁肋(或腹板) 的中心线相重合,通常沿弧向和径向设置；纵向和横向构件的间距必须相近,使荷载的静力分布较为灵敏。这样划分主要是考虑使得格梁和设计时的受力线或中心线重合,也就是要根据原结构的受力来划分网格。按照上述的划分原则,以一个单箱单室的箱梁上部结构为例, 截面尺寸见图1-6 ,把其从两腹板间中央切开成“工字型”梁,图1-6 给出了箱梁截面的梁格

22、划分图式,所划分的梁格网格是具有与腹板中心线相重合的两根“结构的”纵向构件1 ,2 ,很显然,这样的划分方式使得两个纵向构件的中性轴位于同一直线上,并且恰好与整体箱梁截面的中性轴重合,便可以在计算梁格刚度时简化计算,每一“工字梁”的惯性矩是上部结构总惯性矩的1/ 2 ,其梁格性质见表1 。图1-6 箱形截面梁格划分示意图表1 纵向梁格的梁格性质构件截面面积/抗弯惯矩/m4抗扭惯矩/m4剪切面积/m413.83181.51460.61350.85823.83181.51460.61350.8581.3.2 虚拟横梁间距的影响在梁格分析法中,纵梁与纵梁的分离必然需要通过在纵梁间的虚拟横梁来使得各纵

23、梁共同承担外力荷载。若全桥顺桥向划分M个梁段,则共有M+1个横截面,每个横截面位置就是横向梁单元的位置。支点应当位于某个横截面下面,也就是在某个横梁下面,每一道横梁都被纵向主梁和支点分割成数目不等的单元。纵桥向梁格网格的划分,每跨至少划分成4 段6 段,其中在截面变化处、边界条件变化处、横隔梁处、关键截面(如跨中、四分点) 等一般需要划分,通常每跨分成8 段或更多,即可保证有足够的精度。研究证实,对于跨径20 m 的情况,纵桥向划分6个8个单元即可满足精度要求,若再细分网格将会产生工作量增大而计算结果的精度改善却不明显的情形。连续弯箱梁桥的中间支座附近因内力变化较剧烈,故一般应加密网格。1.3

24、.3 对宽翼缘箱梁翼缘有效宽度的影响箱梁截面梁为闭合截面梁,它与开口截面梁在弯曲正应力的分析上没有什么不同,弯曲正应力的分布仍按照平面假设,即截面上某一高度处的应力大小和该处距中性轴的距离成正比。但需要指出的是,如同开口截面一样,箱形梁顶板或底板中的正应力,也是通过顶(底) 板和腹板处正应力的受剪面而传递的,顶底板的正应力沿板宽的分布是不均匀的,靠近腹板正应力较大,离腹板较远处正应力有所减小。这种由于剪力影响而使正应力分布不均匀的现象称为“剪力滞效应”。这在具有较薄顶底板的宽箱梁中影响较为显著,且越接近梁的支点时由于剪力越大而影响显著。因此,当箱梁翼缘较宽或悬臂板较大时,应考虑箱形梁翼缘正应力

25、有效分布宽度对梁格截面特性的影响。我国JTG D6222004 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(以下简称公桥规) 第4.2.3 条规定了箱形截面梁在腹板两侧上、下翼缘的有效宽度的计算方法,这里不再赘述。考虑有效宽度主要是使用于预应力箱形梁的剪滞效应分析,即考虑上下板的有效宽度(受压区) 后,对截面惯性矩进行相应的调整如,最后进行应力计算。对内力计算没有影响。 图1-7 箱形截面中虚梁设置图1.3.4 虚拟纵梁的影响为了计算方便,对于箱形截面常在悬臂的边缘增加两根纵梁,如图1-7 所示。这样在计算机仿真时便可以绘制出悬臂部分的影响面,在利用影响面计算活载效应时便可以方便的多。同样,对于

26、腹板间距较大的箱梁,为了提高活荷载计算结果的精确度,一般需要在两腹板所代表的纵梁之间增加一根或几根纵梁,以使得影响面在两腹板之间位置处的数值更加精确。这些纵梁称之为虚拟梁,主要是考虑它截面刚度的取值与其他纵梁截面刚度取值的不同3-7,且计算过程中不计入虚拟构件的自重作用。因此,虚拟纵梁构件模式的不同划分,也会影响梁格计算精度。1.3.5 剪切变形的影响梁格法中,对于高跨比较大的梁来说,剪应力引起的剪切变形对构件的扭转作用较大,从而对横向刚度的取值就有着较大影响,但是对浅梁,剪应力引起的剪切变形比较小,可以忽略。 1.4 本文的研究内容和方法本文综述了梁格分析理论及梁单元有限元法分析原理，结合宁

27、武高速公路连续箱梁桥静载试验，借助桥梁博士分析软件的强大功能，对结构的活载作用效应进行计算机仿真，据此基础重点研究了：(1)影响梁格法分析精度的因素；(2)学习和使用桥梁博士；(3)利用空间梁格有法，采用桥梁博士对连续箱梁配筋、强度、裂缝以及正常使用极限状态和承载力极限状态进行安全验算2 斜弯桥在桥梁博士中设计计算利用本系统进行设计计算一般需要经过：离散结构划分单元，施工分析，荷载分析，建立工程项目，输入总体信息、单元信息、钢束信息、施工阶段信息、使用阶段信息以及输入优化阶段信息（索结构），进行项目计算，输出计算结果等几个步骤。2.1 结构的离散对于斜弯桥，结构的离散的原理和方法与直线桥结构离

28、散的原理和方法基本一致。纵向每跨以至少八个单元为宜。横梁一般以实际的大横梁为主，无横梁处宜采用上下底板替代，上下底板合成的断面宜采用将板厚相加的矩形断面，因为横向传力时，上下板的挠曲变形相对独立，难以形成共同受力的截面特征（即各自绕自己的中性轴转动，但也有部分共同作用的特征，因此采用合成的矩形断面妥协处理）。2.2 建立项目文件（1）用户通过“文件”下拉式菜单，选择“新建项目组”或“打开项目组”（如图2-1所示）；图2-1 下拉菜单对话框（2）通过“项目”下拉式菜单选择“创建项目”，或者在项目组管理窗口，通过右键来点击“创建项目”所示的“创建项目”窗口。图2-2 创建项目菜单对话框图2-3 创

29、建项目对话框（3）输入项目名称、通过点击“浏览”来选择存储路径，在下拉条中选择项目类型。（4）创建项目后，程序出现了如图2-4所示的界面。现在用户就可以根据事先的准备，输入数据了。在一个项目组中，创建一个新项目，或通过双击打开一个既有项目，程序均会出现如图2-4所示的数据文档窗口，在此窗口输入或查看所有的计算原始数据。2.3 总体信息输入在建立好项目之后，选择数据栏下的输入项目原始数据项，系统将打开如图2-4所示的窗口，在此窗口中输入项目总体信息。图2-4 数据文档窗口-总体信息（1）计算类别只计算内力位移：系统只给出结构的内力和位移结果，不计算应力。估算结构钢筋面积：系统将对结构进行截面配筋

30、，不计算应力。全桥结构安全验算：系统将对结构进行截面验算，计算应力。（2）计算内容：是否计算预应力、收缩、徐变、活载信息。是否进行组合。计算类别是只计算内力位移时，应设定是否对结构的内力和位移进行荷载组合。（3）桥梁环境湿度：桥梁所处环境的湿度，在混凝土的收缩变形与徐变计算中需要该信息，从列表框中选择。对公桥规2004，一般填0.8。环境有强烈腐蚀性：在验算抗裂性时需要该信息；（4）附加信息：计算附加控制信息，与直线桥计算相似。其中加载步长意义如下：纵向加载步长(米)： 如果输入0值，系统在计算活荷载时，纵向加载步长取用0.1m；否则取用输入的数值。一般取用正常跨径的1/50精度即可得到保证。

31、横向加载步长(米)： 如果输入0值，系统在计算活荷载时，横向加载步长取用0.02m，否则取用输入的数值。一般取用桥梁宽度的1/100精度即可得到保证。（5）结构配筋计算信息：系统将打开一个截面配筋一般信息对话框, 在这个对话框中设定配筋的控制信息。仅在结构配筋时该项才有效。2.4 单元信息输入单元信息是对结构离散后各个单元的几何物理特性的描述。在输入完项目总体信息后，选择数据菜单中的输入单元信息命令，也可以在输入区单击鼠标右键，然后在弹出的右菜单中选择输入单元信息命令，便可出现输入单元信息的对话框，如图2-5所示。图2-5 数据文档窗口-单元信息2.5 钢束信息输入要输入预应力钢束信息，可以选

32、择数据栏下的输入预应力信息这一项，或在数据输入区单击鼠标右键，在弹出的菜单中进行选择，弹出现如图2-6所示的窗口。图2-6 数据文档窗口-钢束输入对于斜弯桥，其预应力钢筋信息的输入方法与直线桥的预应力信息输入基本一致。不同之处是：（1）钢束几何描述之Z：钢束局部坐标系原点在结构总体坐标系中的Z坐标（即立面上的竖坐标）。（2）钢束几何描述之竖角：钢束所在竖弯平面与总体坐标中的竖平面的夹角。向左侧（钢束起点到终点方向）倾斜为正，向右侧倾斜为负。角度范围-90度到90度。这里的“总体坐标中的竖平面”是指通过单元的左右节点与水平面垂直的平面，当钢束的相关单元不在一条直线上时，这个“竖平面”是个曲面。这

33、里的“竖角”输入，主要是为了方便输入某些斜腹板内的钢束。（3）钢束几何描述之倾角：钢束竖弯信息采用的坐标系的“z0”平面相对于总体坐标系的水平面（z0）的倾角。如图2-7所示钢束与竖平面的夹角为+40度，平弯Y坐标在此为+0.2m。图2-7 钢束位置示意（4）相关单元号：这是空间梁格中钢束输入与直线桥的钢束输入区别最大之处。在直线桥结构中，程序可自动判断钢束的相关单元，只有会引起歧义的才填写“相关单元号”或“排除单元号”；而在空间梁格中，所有的钢束都必须通过相关单元号确定其位置。与该钢束相关的所有单元号，必须由起点到终点顺序填写。（5）竖弯几何：竖弯几何的输入与直线桥时相同。只是，此时输入的“

34、x”坐标值，是个比值，程序将根据钢束的相关单元，将钢束缩放至与相关单元的总长度一致（但“z”值和“R”值不缩放）。这样做，方便了曲线梁腹板束的输入。2.6 施工信息输入选择数据菜单下输入施工信息这一项，或在数据输入区单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择输入施工信息项，弹出如图2-8所示的对话框：图2-8 数据文档窗口-施工阶段信息从图2-22可以看出，斜弯桥的施工信息输入和直线桥基本一致。二者的主要不同之处在于，斜弯桥的计算模型是三维的，故其荷载分布也是三维的。（1）施工基本信息构件施工信息：输入阶段安装与拆除的单元。预应力钢束的施工信息：钢束的张拉与拆除及灌浆信息，如果钢束为灌浆，则单元的截面特

35、征中将不计入钢束的影响（但扣除预应力钢束管道对截面的削弱），即钢束不与截面共同作用；反之，如果灌浆，则截面特征中将计入钢束换算截面的影响。在计算钢束张拉力的等效作用力时，如果需要计入钢束分批张拉预应力损失时，则应选择考虑本阶段分批张拉损失。如果结构配有竖向预应力，则应输入各有关单元竖向预加力的大小，以便系统进行剪应力、主拉应力的计算；施工荷载：施工阶段的荷载分为永久荷载、临时荷载、施工活载以及温度荷载。其中永久荷载为永久性作用于结构上的荷载，如结构横梁重量、二期铺装等；临时荷载一般为施工机具等荷载，下一阶段将自动去除（反向作用于结构上）。施工活载一般在需要验算某阶段几种加载情况下，结构安全性是

36、否满足要求，一般只在特殊的阶段需要验算。临时荷载与施工活载的区别是，临时荷载将计入本阶段的累计效应中（本阶段结束时结构效应），而施工活载则不计入到本阶段累计效应中，仅在本施工阶段验算中计入到阶段组合效应中。升温与降温是作为施工活载处理的，但平均温度是作为永久荷载处理的，平均温度的效应是指前一阶段的平均温度与本阶段平均温度的差值作为本阶段的温度荷载来计算的。施工阶段温度荷载一般在设计阶段不予考虑，因为设计阶段对结构的温度场还不明确，一般在特殊场合才需计算。安装构件的重量系统自动计入，并作为永久荷载处理。系统荷载的形式参见图2-92-12所示。图中的局部坐标系表示荷载的方向是按总体坐标系或是按所作

37、用单元的局部坐标系来确定。节点荷载总是指整体坐标系的。图中符号P表示力，M表示力矩，其下标决定方向。图2-9 施工荷载对话框 图2-10 集中荷载对话框图2-11 均布荷载输入对话框 图2-12 强迫位移输入对话框边界条件：斜弯桥中边界条件需要输入六个方向的信息；同时，还要输入斜向支承的信息。边界条件信息对话框如图2-13所示。图2-13 边界条件信息对话框（2）在空间梁格里，结构的支承情况复杂，用户容易因忽视而发生结构水平可动的情形。当计算时程序提示结构可动或输出内力结果异常时，需首先检查结构的水平向支承条件是否足够。一般的多纵梁结构，一个固定支座与一个单向支座（此单向约束与固定支座的位置需

38、对应）即可保证结构水平不可动，或者采用一个“z向角刚性约束”的固定支座，与其它活动支座配合即可使结构水平不可动。在图中所示的约束条件中，133节点采用了固定支座，且加了“z向角刚性约束”，其它节点均为活动支座。若结构只有一根纵梁，还可能发生结构整体翻倒，即沿纵梁方向转动，此时，需添加沿纵梁方向的角约束，一般是“x向角刚性约束”。除了水平可动之外，用户还应该避免“水平超静定”。虽然，实际结构中，会采用多个固定支座，但这些固定支座，不是理论的刚性约束，自身仍允许微小的位移，或随着墩、台移动。而在理论计算中，若采用多个刚性的水平约束，会使结构不能产生丝毫位移，温度、收缩等作用，均会产生相当大的内力，

39、预应力作用，则被支座抵挡了。2.7 使用信息输入在使用阶段输入结构在施工结束后有效使用期内可能承受的各种外荷载信息，使用阶段的计算结构模型采用最后一个施工阶段的计算模型。对于一般的内力计算，系统根据用户提供的结构信息计算各阶段的各种结构内力和位移效应，如果需要内力组合则进行荷载组合计算。对于结构的配筋计算，系统在计算结构效应时忽略用户输入的各种预应力钢束信息，在使用阶段根据组合的内力按照相应的配筋原则计算出截面在各种最不利荷载作用下的配筋面积；对于结构验算，则根据用户的要求进行各种最不利组合的各种强度、应力和抗裂性全面的验算。要输入使用阶段的信息，可以选择数据菜单下的输入使用阶段信息命令，或在

40、数据输入区单击鼠标右键，通过弹出的右菜单来切换到输入使用阶段信息窗口，如图2-14所示：图214 数据文档窗口-使用阶段信息图215 温度荷载描述对话框使用阶段基本信息：(1)外力荷载描述：用于描述结构在使用阶段可能会遇到的外力荷载, 供程序进行最不利荷载组合。诸如地震力、制动力、风力等外力荷载，如果需要计算，必须由用户输入。(2)其它静荷载：收缩徐变时间：设定使用阶段收缩徐变计算的时间，使用阶段的收缩徐变效应是指从施工阶段的最终时刻经过在此输入的时间后得到的收缩徐变效应增量。如果不计算收缩徐变,系统将忽略该输入值。系统在进行荷载组合时，将使用阶段的收缩徐变效应作为可选荷载参与组合，即运营初期

41、和后期取最不利效应进行组合。根据公桥规2004的编制理念，使用阶段的收缩徐变时间应为“0”天，而将结构的收缩徐变考虑到施工阶段中，即添加一个较长施工周期，用以完成结构的收缩徐变。最大升温温差：结构在其使用期内所经受的最大升温温差，结构各部分将按整体升温计算结构响应。升温、降温的基数，为最后一个施工阶段的平均温度。最大降温温差: 结构在其使用期内所经受的最大降温温差，结构各部分将接整体降温计算结构响应。非线性温度1-3：结构的梯度温度场描述。系统将打开一个温度荷载描述对话框, 如图2-15所示。非线性温度场可输入三组，如果计其负效应（即将原荷载反号），则总共可有六组。内力组合时，温度的最不利效应

42、系统是按升、降温最不利值+所有非线性温度效应的最不利值计算的，因而非线性温度的输入应考虑到已经输入的升温温差和降温温差的数值。在填写左（右）界线高度时，输入负值，表示到另一侧的距离。不均匀沉降：支承节点的不均匀沉降信息, 系统将打开一个如图2-16所示的对话框。用户输入各可能沉降的约束节点位移，程序自动对各行进行组合。可能沉降的节点，可以是单个节点，也可以是多个节点。多个节点的同一沉降表示这些节点的沉降是同步进行的。在图示的例子中，2、33、79、110节点各单独最大沉降2cm，而2与33、79与110节点又可以同时沉降1cm。组合后的结果是，2节点相对于33节点的最大沉降是2cm，而相对79

43、、110节点则可以达到3cm。图2-16 不均匀沉降设置对话框计入负效应荷载：需要计算负效应值的荷载。温度13指的是非线性温度13，风力、制动力、地震力等都是指用户在“外力荷载描述”中输入的外力。但是，若相应的荷载没有输入，即它们的“正效应”为0，则它们的负效应也为0。例如，如果用户定义了风力1，且计入其负效应，则输出时，风力4就是风力1的反号值。但如果用户没有定义风力1-3的荷载值，则风力1-6的效应都为0。(3)汽车冲击系数：由用户自己设定恰当的冲击系数。(4)连续梁负弯矩冲击系数：由用户自己设定恰当的负弯矩冲击系数。公桥规2004中，连续梁的正负弯矩区使用不同的冲击系数。(5)活荷载：结

44、构在使用阶段承受的活荷载描述。系统将打开一个活荷载输入对话框如图2-17所示。图217 活荷载输入对话框图218 桥面布置信息输入窗口桥面布置：输入桥面的横向车道布置。系统将打开一个如图2-18所示的桥面布置对话框。在这个对话框中，用户需填入桥面中线起点位置（桥面中线起点在总体坐标系中的X、Y坐标，及桥面中线在该点处切线方向与总体坐标系的X轴的夹角，角度范围0-180度），以确定车辆加载时的基准点。以图2-18为例，桥面中线起点位置为（10，12.5），切线方向0度。用户还需输入几个控制点处的断面形式，程序据此确定全桥的车道形式。需要用户注意的是，在“桥面布置”中所指的桥面中线，与“桥面单元”

45、中所指的桥面中线是一条线。这个桥面中线，可以不是实际结构的中心线，可以不是路线的中心线，也可以不是一条具有实际意义的线，但这两处所指的桥面中线必须是一条线。只有这样，程序才能准确的对结构进行活载加载。当中央分隔带的宽度为0时，程序将左右车道合并，当作一条车道看待。其宽度、车道数均进行累加。所以对单幅车道面的桥梁，可以把桥面中线定在车道中的任意位置。程序将根据用户输入的行车道状况，按规范规定的车辆布载方式，在不大于用户输入的车道数的情况下，对结构进行加载。若需要考虑车道折减，则由用户在“活荷载输入”窗口中选择。桥面信息中，中活位置、轻轨位置，是指铁路中活载或者轻轨的轨道中心到桥面中线的距离。左侧

46、为负、右侧为正。桥面可以有多条轨道。图219 桥面行车线及桥面单元示意桥面单元：输入组成桥面的单元组，系统由用户输入的纵梁信息，确定行车方向。系统将打开一个如图2-20桥面单元对话框。图220 桥面单元描述窗口用户根据示意图，由行车线起点到终点方向依次、连续的输入一条纵梁的单元号，和这条纵梁的起、终点偏心距。偏心距是指起终点到桥面中线的垂直距离纵梁在桥面中线的外侧时，偏心矩为正，内侧时为负。内外侧是指从起点到终点方向左侧为外侧、右侧为内侧。2.8 输入数据检查数据输入完成后，可以通过选择数据菜单中的输出原始数据来输出已经输入的数据，输出结果放在您所选择的文件中，此输出结果为文本文件，可以在此检

47、查输入数据是否正确。或者在图形输出窗口单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择想检查的选项，系统将会把输入数据以图形的方式直观地显示出来。例如，选择了输出阶段钢束图形，系统便将这一阶段结构内的钢束图显示出来，以便于我们检查输入数据是否有误，如图2-21所示：图2-21 数据诊断对话框在数据输入完毕后，还可以利用系统提供的数据诊断功能，它可以帮助您检查出几百种数据逻辑错误，从而为数据检查提供了极大的方便。选择项目栏的数据诊断选项，便会出现如图2-21所示的窗口，随时报告数据诊断结果。如果经检查数据没有错误，则可以选择项目菜单执行项目计算命令进行项目计算，计算结束后查看计算结果，数据输出将在下一章专门介绍。3 A3兰坪尾连续箱梁桥安全验算3.1 A3兰坪尾连续箱梁桥概况 宁德宁武高速公路工程A3合同段兰坪尾标准断面布置为：05m防撞墙+7m(机动车道)+05m防撞墙，A3段为一联三跨混凝土直线连续箱梁，跨径分布为25m+32m+25m，结构形式为变截面连续箱梁，顶底板和腹板厚度从支座中心至跨中呈阶梯变化，梁高在160200c