【導(dǎo)讀】題目：寧武高速公路寧德段A3合同段。箱形截面梁是目前橋梁中廣泛采用的一種截面形式，具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)受力性能，但其。受力分析則較為復(fù)雜。本文首先簡(jiǎn)述了現(xiàn)階段箱梁橋發(fā)展；然后簡(jiǎn)述了空間梁格法的基本。理論，采用空間梁格法對(duì)箱梁橋進(jìn)行有限元分析；又著重探討了影響梁格法分析精度的因。行分析以及安全驗(yàn)算，重點(diǎn)研究了采用空間梁格法分析箱梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力，對(duì)連續(xù)箱梁橋截面。尺寸、預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)力損失、配筋、強(qiáng)度、裂縫以及承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。進(jìn)行安全驗(yàn)算；本文提出的空間梁格劃分的計(jì)算方法對(duì)連續(xù)箱梁橋的驗(yàn)算滿足要求，為類。似的箱梁橋空間分析提供了參考，具有工程實(shí)際意義，也為進(jìn)一步完善箱梁橋結(jié)構(gòu)分析程

　　

【正文】 平彎幾何”，彈出如圖 320 所示， 35 圖 320 鋼束幾何參數(shù)對(duì)話框 選擇輸入方式為“導(dǎo)線輸入”或者“相對(duì)坐標(biāo)輸入” ， 是否導(dǎo)線輸入：按導(dǎo)線點(diǎn)輸入，用戶應(yīng)逐行填入各導(dǎo)線點(diǎn)的（ x， y）坐標(biāo)，以及此點(diǎn)處的鋼束轉(zhuǎn)折半徑；若不按導(dǎo)線點(diǎn)輸入，用戶應(yīng)逐行填入各轉(zhuǎn)折點(diǎn)的坐標(biāo)，以及與前一點(diǎn)之間的曲線半徑，直線則填“ 0”。 是 否相對(duì)坐標(biāo)輸入：按相對(duì)坐標(biāo)輸入，則用戶應(yīng)逐行填入各點(diǎn)相對(duì)前一點(diǎn)的相對(duì) x 坐標(biāo)，而 y坐標(biāo)仍是絕對(duì)坐標(biāo)；否則填絕對(duì)坐標(biāo)；不論是否為相對(duì)坐標(biāo)，其第一點(diǎn)坐標(biāo)必須是絕對(duì)坐標(biāo)。 幾何參數(shù)：用戶根據(jù)所選的輸入方式，填入適當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)坐標(biāo)和對(duì)應(yīng)的半徑。用戶在這里使用參考線的概念，使所輸入的 y 坐標(biāo)為相對(duì)于參考線的坐標(biāo)。例如，對(duì)一座變截面連續(xù)梁，可在“總體信息”中生成其梁底緣線，作為參考線。而在輸入其底板束時(shí)只需輸入鋼束相對(duì)于底板的 y高度方向位置，程序自動(dòng)將直線鋼束調(diào)整為延梁底緣參考線走向的底板束。 在使用參考線時(shí)不可同時(shí)使用參考點(diǎn) 坐標(biāo)；不采用導(dǎo)線輸入的鋼束不能進(jìn)行調(diào)束操作。 鋼束的平彎輸入與豎彎輸入方法類似。此時(shí)的“ z”坐標(biāo)，是指橫 坐標(biāo)。平彎輸入時(shí)，若不使用相對(duì)坐標(biāo)，則其輸入的“ x”值需與豎彎的“ x”值以及整體坐標(biāo)的“ x”值相一致。為簡(jiǎn)化輸入，用戶可使用相對(duì)坐標(biāo)輸入 。 由于鋼束在數(shù)據(jù)格式上變化較大，因此這里我們選擇從 CAD 導(dǎo)入，使用 CAD 導(dǎo)入可將鋼束圖直接轉(zhuǎn)化為鋼束坐標(biāo)數(shù)據(jù)，省去數(shù)據(jù)檢索及輸入的繁瑣。 準(zhǔn)備要導(dǎo)入的 CAD 圖形，圖形的繪制有如下規(guī)定： ① 顏色：繪制鋼束圖形時(shí)，豎彎鋼束及豎彎中的半徑字體必須用紅色，平彎鋼束及平彎中的半徑字體必須用黃色； ② 單位：圖形單位為毫米； ③ 半徑輸入：應(yīng)該合理，圓弧半徑不能小于左右端兩點(diǎn)間的距離； ④ 圖元類型：采用“導(dǎo)線輸入”導(dǎo)入圖元為 LINE、 PLINE，只允許折線，不允許曲線；采用“非導(dǎo)線輸入”導(dǎo)入圖元為 LINE、 PLINE、 ARC、 SPLINE。 先將各根鋼束的 CAD繪制出來，如下圖 321 所示 36 圖 321 鋼束立面圖 各根鋼束的立面圖繪制完成后，需要將每根鋼束放在不同的圖層中，創(chuàng)建圖層，如下圖 322 所示 37 圖示 322 鋼束圖層 每根鋼束的圖層創(chuàng)建完成后， 將所有的鋼束都放在同一幅 CAD 圖中，并且把梁橋的位置也畫出來，這樣鋼束在梁橋中的位置可以顯現(xiàn)出來。 在將 CAD 圖導(dǎo)入之前，需要將梁橋的導(dǎo)入坐標(biāo)確定下，我們把梁橋的左上點(diǎn)定為（ 0,0）點(diǎn)，這樣從 CAD 導(dǎo)入鋼束時(shí)，相對(duì)坐標(biāo) X,Y 都為“ 0”。 鋼束的 CAD 圖如下 323 所示，圖形保存文件名位“鋼束 .dxf”。 圖 323 鋼束圖 (1)在輸入鋼束信息中的數(shù)據(jù)輸入窗口單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇從 AutoCAD 導(dǎo)入鋼束，系統(tǒng)彈出如 圖 324 所示對(duì)話框，各選項(xiàng)含義如下： 38 圖 324 從 CAD 導(dǎo)入鋼束對(duì)話框 (2)輸入鋼束 導(dǎo)入定義信息：鋼束編號(hào)為 1，圖層名稱為 1；鋼束編號(hào)為 2，圖層名稱為 2；鋼束 編號(hào) 為 3， 圖層名稱為 3； ?? ， 以此類推，將所有鋼束信息輸入完成后，選擇“導(dǎo)線輸入”，輸入折線近似段數(shù) 4；選擇導(dǎo)入的 CAD文件“鋼束 .dxf” 。 (3)單擊確定，導(dǎo)入鋼束 CAD 圖形。 鋼束的基本信息輸入完成，這里需要注意的是鋼束輸入時(shí)，“相關(guān)單元”要準(zhǔn)確的輸入鋼束所在單元的信息。 在橋博中顯示如下圖 325 所示， 圖 325 施工階段鋼束圖 施工信息輸入 選擇數(shù)據(jù)菜單下輸入施工信息這一項(xiàng)，或在數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出 的菜單中選擇輸入施工信息項(xiàng)，彈出如圖 326 所示的對(duì)話框： 39 圖 326 數(shù)據(jù)文本窗口 施工信息 從圖 326 可以看出，斜彎橋的施工信息輸入和直線橋基本一致。二者的主要不同之處在于，斜彎橋的計(jì)算模型是三維的，故其荷載分布也是三維的。根據(jù)所給條件可知，連續(xù)箱梁橋可分為 3 個(gè)施工階段， 13 施工階段為連續(xù)梁橋的正常施工期，一般在最后要專門加 2 個(gè)空的施工階段，一個(gè)為二期恒載的施工，一般天數(shù)為 10 天；二是為了計(jì)算收縮徐變的效應(yīng)，只輸入施工天數(shù) 1500 天，后面在輸入使用信息時(shí)，收縮徐變天數(shù)不用輸入。由此可知一共為 5個(gè) 施工階段， 13 施工階段 CAD 圖如圖 327所示， 圖 327 13 施工階段圖 首先建立 5 個(gè)施工階段，直接選擇“添加階段”添加 5 個(gè)施工階段。在“單元施工描述”中填寫施工信息，施工階段 1：安裝桿件號(hào)“ 114 4457 87100 130143 173221”；張拉鋼束號(hào)“ 110”，灌漿鋼束號(hào)“ 110” 【 如果鋼束未灌漿，則單元的截面特征中將不計(jì)入鋼束的影響（但扣除預(yù)應(yīng)力鋼束管道對(duì)截面的削弱），即鋼束不與截面共同作用；反之，如果灌漿，則截面特征中將計(jì)入鋼束換算截面的影響。在計(jì)算鋼束張拉力的 等效作用力時(shí)，如果需要計(jì)入鋼束分批張拉預(yù)應(yīng)力 】，在“本階段施工荷載描述”中選擇“永久荷載”，彈出如圖 328， 40 圖 328 施工荷載對(duì)話框 選擇“均布荷載”，在“作用桿號(hào)”一欄中輸入“ 4457 87100”， py(KN/m)為“ 10”，然后點(diǎn)擊“添加”，顯示如下圖 329； 圖 329 均布荷載對(duì)話框 下面進(jìn)行 邊界條件的輸入：斜彎橋中邊界條件需要輸入六個(gè)方向的信息；同時(shí)，還要輸入斜向支承的信息。邊界條件信息對(duì)話框如圖 330 所示 ， 41 圖 330 邊界條件信息對(duì)話框 在空間梁格里，結(jié)構(gòu)的支承情 況復(fù)雜，用戶容易因忽視而發(fā)生結(jié)構(gòu)水平可動(dòng)的情形。當(dāng)計(jì)算時(shí)程序提示結(jié)構(gòu)可動(dòng)或輸出內(nèi)力結(jié)果異常時(shí)，需首先檢查結(jié)構(gòu)的水平向支承條件是否足夠。一般的多縱梁結(jié)構(gòu)，一個(gè)固定支座與一個(gè)單向支座（此單向約束與固定支座的位置需對(duì)應(yīng)）即可保證結(jié)構(gòu)水平不可動(dòng)，或者采用一個(gè)“ z 向角剛性約束”的固定支座，與其它活動(dòng)支座配合即可使結(jié)構(gòu)水平不可動(dòng)。在圖中所示的約束條件中， 178 180 節(jié)點(diǎn)采用了固定支座，其它節(jié)點(diǎn)均為活動(dòng)支座。若結(jié)構(gòu)只有一根縱梁，還可能發(fā)生結(jié)構(gòu)整體翻倒，即沿縱梁方向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，需添加沿縱梁方向的角約束，一般是“ x 向角剛性 約束”。 除了水平可動(dòng)之外，用戶還應(yīng)該避免“水平超靜定”。雖然，實(shí)際結(jié)構(gòu)中，會(huì)采用多個(gè)固定支座，但這些固定支座，不是理論的剛性約束，自身仍允許微小的位移，或隨著墩、臺(tái)移動(dòng)。而在理論計(jì)算中，若采用多個(gè)剛性的水平約束，會(huì)使結(jié)構(gòu)不能產(chǎn)生絲毫位移，溫度、收縮等作用，均會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的內(nèi)力，預(yù)應(yīng)力作用，則被支座抵擋了。 由上可知， 13 施工階段的信息填寫如上述方法進(jìn)行填寫，在這里應(yīng)該注意的是，第1個(gè)施工階段信息填寫完成后，“永久荷載”的信息會(huì)被保留下來，這時(shí)，在第 2個(gè)施工階段時(shí)要將永久荷載的信息刪除，重新填寫。 第 4施 工階段為二期恒載施工，二期恒載為橋面鋪裝 ，橋面鋪裝的基本信息如下圖 331所示， 42 C40防水混凝土（ m179。） 12 綁扎鋼筋網(wǎng)（㎏） 12 鋼筋（㎏） 圖 331 橋面鋪裝信息對(duì)話框 第 5 個(gè)施工階段為計(jì)算收縮徐變效應(yīng)，不添加任何荷載作用，只輸入施工天數(shù) 1500天。 使用信息輸入 輸入使用階段的信息，可以選擇數(shù)據(jù)菜單下的輸入使用階段信息命令，或在數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)單擊鼠標(biāo)右鍵，通過彈出的右菜單來切換到輸入使用階段信息窗口，如圖 332 所示； 圖 332 數(shù)據(jù)文檔 窗口 使用階段信息 在信息欄中輸入使用階段信息： “ 升溫溫差 ” 一般 25176。，“ 降溫溫差 ” 一般 23176。，“ 非線性溫度梯度 1”為正梯度，“ 非線性溫度梯度 2”為負(fù)梯度，一般為正梯度一半的負(fù)值，“ 非線性溫度梯度 3”一般不考慮，“ 汽車沖擊系數(shù) ” 及 “ 負(fù)彎矩沖擊系數(shù) ” 可按規(guī)范，或直接取 ， 跨徑越大此值越小。 活荷載描述：選擇“活荷載描述”，彈出如下圖 333所示， 43 圖 333 活荷載輸入對(duì)話框 汽車荷載為“公路 I級(jí)”、“車道荷載”；掛車荷載為“不計(jì)掛車荷載”；人行集度和人行道寬均為“ 0”。 橋面布置：輸入橋面的橫向車道布 置。系統(tǒng)將打開一個(gè)如圖 330 所示的橋面布置對(duì)話框。 圖 334 橋面布置信息輸入窗口 在這個(gè)對(duì)話框中，用戶需填入橋面中線起點(diǎn)位置（橋面中線起點(diǎn)在總體坐標(biāo)系中的 X、Y坐標(biāo)，及橋面中線在該點(diǎn)處切線方向與總體坐標(biāo)系的 X軸的夾角，角度范圍 0180 度）， 44 以確定車輛加載時(shí)的基準(zhǔn)點(diǎn)。 為了方便計(jì)算，可以選擇連續(xù)箱梁橋的一側(cè)為橋面中線，這樣在輸入的時(shí)候可以減少輸入兩側(cè)信息為一次信息?？傮w坐標(biāo)系 X、 Y 坐標(biāo)的確定：可以將橋博中的建模向 AutoCAD 導(dǎo)入模型，這樣就可以確定 X、 Y的坐標(biāo)了。 如 圖 330 所示 ，橋面中線起點(diǎn)位置 為（ ， ），切線方向 0 度。用戶還需輸入幾個(gè)控制點(diǎn)處的斷面形式， 在“橋面描述”中，我們只需要確定 X 的位置即可，由條件可知，全橋的施工階段為 3個(gè)施工階段，這里可以選擇每個(gè)施工階段的起點(diǎn)為 X的數(shù)值，由此可知第一個(gè)橋面描述為“ 0 2”；由此可知其他階段的橋面描述 X為“ ”其余輸入不變， 程序據(jù)此確定全橋的車道形式。 橋面單元：輸入組成橋面的單元組，系統(tǒng)由用戶輸入的縱梁信息，確定行車方向。系統(tǒng)將打開一個(gè)如圖 335橋面單元對(duì)話框。 圖 335 橋面單元描述窗口 用戶根據(jù)示意圖，由行車線起點(diǎn)到終點(diǎn)方向依次、連續(xù)的輸入一條縱梁的單元號(hào)，和這條縱梁的起、終點(diǎn)偏心距。偏心距是指起終點(diǎn)到橋面中線的垂直距離縱梁在橋面中線的外側(cè)時(shí)，偏心矩為正，內(nèi)側(cè)時(shí)為負(fù)。內(nèi)外側(cè)是指從起點(diǎn)到終點(diǎn)方向左側(cè)為外側(cè)、右側(cè)為內(nèi)側(cè)。 圖 335 所示的即為橋面單元描述信息。 項(xiàng)目執(zhí)行 數(shù)據(jù)輸入完成后， 查輸入數(shù)據(jù)是否正確。 在圖形輸出窗口單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇想檢查的選項(xiàng) ，系統(tǒng)將會(huì)把輸入數(shù)據(jù)以圖形的方式直觀地顯示出來 ,如選擇了輸出“階段鋼束圖形”，系統(tǒng)便將這一階段結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼束圖顯示出來，以便于我們檢查輸入數(shù)據(jù)是否有誤，如圖 336 所示： 45 圖 336 輸入數(shù)據(jù)圖形顯示 在數(shù)據(jù)輸入完畢后，還可以利用系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)診斷功能，它可以幫助您檢查出幾百種數(shù)據(jù)邏輯錯(cuò)誤，從而為數(shù)據(jù)檢查提供了極大的方便。選擇項(xiàng)目欄的數(shù)據(jù)診斷選項(xiàng)，便會(huì)出現(xiàn)如圖 337所示的窗口，隨時(shí)報(bào)告數(shù)據(jù)診斷結(jié)果。 圖 337 輸入數(shù)據(jù)診斷報(bào)告 如果經(jīng)檢查數(shù)據(jù)沒有錯(cuò)誤，則可以選 擇 項(xiàng)目菜單執(zhí)行項(xiàng)目計(jì)算命令進(jìn)行項(xiàng)目計(jì)算，計(jì)算沒有任何錯(cuò)誤后，才可以輸出計(jì)算結(jié)果。 連續(xù)箱梁橋計(jì)算輸出 輸出文本數(shù)據(jù)結(jié)果 選擇數(shù)據(jù)菜單輸出文本結(jié)果命令，則系統(tǒng)打開一個(gè)如圖 338 所示的對(duì)話框，在此設(shè)定要輸出的內(nèi)容；輸出結(jié)果使用文本編輯器進(jìn)行整理。 46 圖 338 文本輸出設(shè)定對(duì)話框 在對(duì)話框中輸入所要輸出單元以及輸出單元的信息，點(diǎn)擊確定，將生成如下圖 339所示 TXT 文檔； 圖 339 文本輸出對(duì)話框 由于需要輸出的數(shù)據(jù)比較多，這里僅輸出單元信息在圖形上顯示突出，即最大最小應(yīng)力單元，如單元號(hào) 57 73 100 116； 結(jié)構(gòu)重力結(jié)果 : 單元號(hào) 節(jié)點(diǎn)號(hào) N Qy Qz Mx My Mz 57 58 +03 +03 +02 +02 +03 +03 57 59 +03 +03 +03 +02 +03 +03 73 74 +03 +03 +03 +02 +03 +04 47 73 75 +03 +03 +02 +02 +03 +04 100 102 +03 +03 +02 +02 +03 +03 100 103 +03 +03 +03 +02 +03 +02 116 118 +03 +03 +03 +02 +03 +03 116 119 +03 +03 +02 +02 +03 +03 承載能力極限狀態(tài)荷載組合 I 內(nèi)力結(jié)果 : 單元號(hào) = 57, 左節(jié)點(diǎn)號(hào) = 58 內(nèi)力性質(zhì) 最大扭矩 最小扭矩 最大剪力 最小剪力 最大彎矩 最小彎矩 N +04 +04 +04 +04 +04 +04 Qy +03 +03 +03 +03 +03 +03 Qz +02 +03 +02 +03 +02 +03 Mx +02 +02 +01 +02 +02 +02 My +03 +04 +03 +04 +03 +04 Mz +03 +03 +03 +03 +03 +03 單元號(hào) = 57, 右節(jié)點(diǎn)號(hào) = 59 內(nèi)力性質(zhì) 最大扭矩 最小扭矩 最大剪 力 最小剪力 最大彎矩 最小彎矩 N +04 +04 +04 +04 +04 +04 Qy +03 +03 +03 +03 +03 +03 Qz +03 +02 +03 +02 +03 +03 Mx +02 +02 +02 +01 +02 +02 My +04 +03 +04 +03 +04 +03 Mz +03 +03 +03 +03 +03 +03 單元號(hào) = 73, 左節(jié)