橋梁蓋梁指的是為支承、分布和傳遞上部結(jié)構(gòu)的荷載,在排架樁墩頂部設(shè)置的橫梁。又稱帽梁。在橋墩(臺)或在排樁上設(shè)置鋼筋混凝土或少筋混凝土的橫梁。主要作用是支撐橋梁上部結(jié)構(gòu),并將全部荷載傳到下部結(jié)構(gòu)。蓋梁的配筋很難套用標(biāo)準(zhǔn)圖和通用圖,需建模進(jìn)行內(nèi)力計算。因此,蓋梁計算模型的建立,在整個蓋梁計算過程中很重要。蓋梁的計算要點(diǎn)就是如何建立準(zhǔn)確而且簡化的計算模型。作為設(shè)計師,這兩大算法一定要會……

蓋梁兩大計算方法

1 傳統(tǒng)簡化算法

    以橋梁通為代表

2 蓋梁影響線直接加載法

    以橋梁博士為代表

橋梁通蓋梁計算與繪圖

一  蓋梁計算原理

⑴以交通部頒布現(xiàn)行的橋涵規(guī)范作為編程依據(jù)。

⑵斜橋以橋孔斜長為計算跨徑,按正交橋的方法計算。

⑶順橋向按簡支梁加載計算荷載支反力。

⑷橫向分配系數(shù)對稱布載按杠桿法,偏載按剛性橫梁法。

⑸三跨及以上時蓋梁視為剛性支承的雙懸臂多跨連續(xù)梁,兩跨時為雙懸臂簡支梁。

⑹建立柱(肋)支承反力影響線和每個計算截面內(nèi)力影響線。

⑺橫向荷載經(jīng)橫向分配傳遞給每片梁(板),再由每片梁(板)按內(nèi)力影響線加載得出各計算截面人群、汽車、掛車引起的最不利內(nèi)力值。

⑻對荷載內(nèi)力進(jìn)行組合,求出各計算截面內(nèi)力最大值和最小值,形成內(nèi)力包絡(luò)圖。

⑼彎矩控制正截面強(qiáng)度和主筋根數(shù),剪力控制斜截面抗剪強(qiáng)度和斜筋根數(shù)以及箍筋間距和根數(shù),裂縫由彎矩控制。

二 繪圖編制原理

⑴根據(jù)蓋梁外廓尺寸按縱、橫方向分別計算確定鋼筋構(gòu)造圖的繪圖比例,繪圖比例按2增減,同時計算出立面、平面、側(cè)面、鋼筋大樣等圖上控制座標(biāo)。

⑵根據(jù)斜交角、彎起鋼筋種類、箍筋環(huán)數(shù)、蓋梁等高或懸臂段變高計算鋼筋編號。

⑶繪制鋼筋立面、平面、側(cè)面及鋼筋大樣,并計算鋼筋根數(shù)和長度(含平均長度)。

⑷計算并繪制鋼筋明細(xì)表和材料數(shù)量表以及彎起鋼筋D值表。

⑸生成*.SCR鋼筋圖形文件,用戶進(jìn)入AutoCAD圖形平臺,即可將其顯示在屏幕上,并進(jìn)行編輯和修改,繪圖機(jī)輸出。

三  蓋梁設(shè)計

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1樣板文件的使用

系統(tǒng)為用戶提供了文件名為n2.qlt、n3.qlt的樣板文件,橋墩編號為1號橋墩的數(shù)據(jù)是完整的,分別對應(yīng)2柱式、3柱式蓋梁結(jié)構(gòu),該數(shù)據(jù)文件既可計算又可繪圖。

2建立用戶工程文件名

圖片有兩種方法,一是在橋梁通主菜單的工程管理下拉式菜單的“創(chuàng)建工程”下建立,另一種是在橋梁通主菜單的“橋墩蓋梁計算與繪圖”下拉式菜單的“打開文件”按鈕下建立。

3輸入蓋梁尺寸

    打開橋梁通主菜單的“橋墩計算與繪圖”下拉式菜單的“蓋梁計算與繪圖”,彈出“橋墩蓋梁計算與繪圖”數(shù)據(jù)輸入窗體,選擇蓋梁計算,再點(diǎn)擊“蓋梁尺寸”按鈕,彈出數(shù)據(jù)輸入窗體,根據(jù)提示輸入蓋梁的基本數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)輸入完畢

關(guān)閉該窗體。

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4輸入上部橫斷面數(shù)據(jù)

點(diǎn)擊“橫斷面”按鈕,彈出數(shù)據(jù)輸入窗體,根據(jù)提示輸入上部橫斷面的基本數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)輸入完畢關(guān)閉該窗體。

5輸入設(shè)計數(shù)據(jù)

圖片點(diǎn)擊“設(shè)計數(shù)據(jù)”按鈕,彈出數(shù)據(jù)輸入窗體,根據(jù)提示輸入設(shè)計數(shù)據(jù)的基本數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)輸入完畢關(guān)閉該窗體。

6生成蓋梁離散圖

圖片運(yùn)行“生成蓋梁離散圖”,用戶進(jìn)入AutoCAD R14,在Command命令項后鍵入script+空格+文件名,即可將蓋梁離散圖展現(xiàn)在屏幕上,用戶根據(jù)圖形檢查數(shù)據(jù)輸入有無出錯。

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7輸入蓋梁材料

    點(diǎn)擊“蓋梁材料”按鈕,彈出數(shù)據(jù)輸入窗體,根據(jù)提示輸入蓋梁材料的基本數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)輸入完畢關(guān)閉該窗體。

8 進(jìn)入設(shè)計檢查

   蓋梁的尺寸優(yōu)化取決于蓋梁橫斷面尺寸、柱的個數(shù)、柱的間距、上部荷載等,一般情況下,保證蓋梁正負(fù)彎矩接近的設(shè)計是合理的,如何實現(xiàn)?用戶只要點(diǎn)擊“設(shè)計檢查”,彈出設(shè)計檢查窗體,選左側(cè)按鈕“蓋梁尺寸”、 “蓋梁材料”、 “上部橫斷面”、 “設(shè)計數(shù)據(jù)”可進(jìn)行數(shù)據(jù)修改,確定后存盤,點(diǎn)擊“計算生成蓋梁包絡(luò)圖”,圖形區(qū)馬上動態(tài)顯示包絡(luò)圖,如果不符合設(shè)計者要求,再修改數(shù)據(jù)存盤后點(diǎn)擊“計算生成蓋梁包絡(luò)圖”,直到設(shè)計者滿意。

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9瀏覽和打印蓋梁計算書

關(guān)閉設(shè)計檢查數(shù)據(jù),點(diǎn)擊“瀏覽蓋梁計算結(jié)果”按鈕,選擇工程文件名,這時,瀏覽結(jié)果窗體被顯示在平幕中央,設(shè)計者可以快速瀏覽蓋梁計算結(jié)果。如果設(shè)計者想瀏覽梁板橫向分配系數(shù),僅需點(diǎn)擊“橫向分配系數(shù)”按鈕,如果想瀏覽蓋梁內(nèi)力組合結(jié)果,僅需點(diǎn)擊“內(nèi)力組合” 按鈕。設(shè)計者還可以打開另一個工程的計算結(jié)果,先點(diǎn)擊“兩份不同計算書”,再打開另外一份已經(jīng)計算好的計算書,兩個不同計算結(jié)果可同時瀏覽、比較。用戶也可點(diǎn)擊打印按鈕將蓋梁計算結(jié)果打印出來存檔、備查。

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10生成彎矩、剪力包絡(luò)圖和裂縫配筋圖

圖片     進(jìn)入AutoCAD R14,在command:后面鍵入script+文件名,即可查看或繪制彎矩、剪力包絡(luò)圖和裂縫配筋圖。(這里略) 

11生成鋼筋構(gòu)造圖的鋼筋數(shù)據(jù)

一但設(shè)計數(shù)據(jù)確定,用戶即可點(diǎn)擊“生成鋼筋繪圖數(shù)據(jù)”,此時彈出對話框,提示用戶經(jīng)過計算后自動生成的鋼筋數(shù)據(jù)要存放在哪個墩臺編號位置上,用戶必須用鼠標(biāo)點(diǎn)擊墩臺編號。比如,現(xiàn)在設(shè)計的是1號橋墩,如果該工程的1號橋墩首次設(shè)計,就選擇1號橋墩作為存放鋼筋數(shù)據(jù);如果該工程的1號橋墩的鋼筋圖已經(jīng)設(shè)計好,這時,千萬不要選擇該工程的1號橋墩。否則,1號橋墩的原鋼筋數(shù)據(jù)將被設(shè)計生成的鋼筋數(shù)據(jù)覆蓋。這種情況下,最好選擇較大的那個墩臺編號(比如99號橋墩)存放經(jīng)過計算后自動生成的鋼筋數(shù)據(jù)。如果1號橋墩需要該數(shù)據(jù)時,使用插入功能即可完成將99號橋墩的鋼筋數(shù)據(jù)插入到1號橋墩中。

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12輸入或修改鋼筋數(shù)據(jù)

    點(diǎn)擊“蓋梁繪圖”方式,再點(diǎn)擊“鋼筋數(shù)據(jù)”,彈出蓋梁鋼筋數(shù)據(jù)輸入對話框,用戶可以進(jìn)行鋼筋數(shù)據(jù)的輸入和修改,所有數(shù)據(jù)修改完畢,點(diǎn)擊“鋼筋數(shù)據(jù)檢查”按鈕,這時,系統(tǒng)會對蓋梁鋼筋數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行判斷,直到提示正確。有的提示比如側(cè)面鋼筋直徑一般為10mm、鋼筋等級一般為I級鋼筋,而用戶輸入的鋼筋直徑大于10mm、鋼筋等級為II級鋼筋時,系統(tǒng)也會提示有錯或警告,用戶可忽略,鋼筋圖仍然可以生成。

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1)輸入或修改蓋梁材料、保護(hù)層、箍筋間距和加密數(shù)據(jù)

圖片彈出蓋梁鋼筋數(shù)據(jù)輸入對話框后,點(diǎn)擊“蓋梁材料、保護(hù)層、箍筋間距和加密”,用戶可以進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)的輸入和修改,修改完畢,應(yīng)點(diǎn)擊“存盤”按鈕存盤。

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2)輸入或修改上下通筋、加強(qiáng)短鋼筋、彎起鋼筋數(shù)據(jù)圖片彈出蓋梁鋼筋數(shù)據(jù)輸入對話框后,點(diǎn)擊“上下通筋、加強(qiáng)短鋼筋、彎起鋼筋”,用戶可以進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)的輸入和修改,修改完畢,應(yīng)點(diǎn)擊“存盤”按鈕存盤。當(dāng)需要輸入的數(shù)據(jù)被“示意圖顯示框”遮擋住時,可移動“示意圖顯示框”,再進(jìn)行數(shù)據(jù)的編輯。

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3)輸入或修改橫斷面鋼筋數(shù)據(jù)彈出蓋梁鋼筋數(shù)據(jù)輸入對話框后,點(diǎn)擊“橫斷面鋼筋”,用戶可以進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)的輸入和修改,修改完畢,應(yīng)點(diǎn)擊“存盤”按鈕存盤。下緣鋼筋用“X”表示,當(dāng)鋼筋編號為2位數(shù)值時,10號鋼筋用“A”表示,11號鋼筋用“B”表示,12號鋼筋用“C”表示,13號鋼筋用“D”表示,14號鋼筋用“E”表示,15號鋼筋用“F”表示。

4)輸入或修改鋼筋骨架數(shù)據(jù)彈出蓋梁鋼筋數(shù)據(jù)輸入對話框后,點(diǎn)擊“骨架鋼筋”(注意“基本數(shù)據(jù)”中的“鋼筋骨架片數(shù)”必須大于0),用戶可以進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)的輸入和修改,修改完畢,應(yīng)點(diǎn)擊“存盤”按鈕存盤。

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13 鋼筋數(shù)據(jù)和鋼筋橫斷面數(shù)據(jù)說明

上緣直通鋼筋根數(shù)、下緣直通鋼筋根數(shù)可以相同或不同。

上下通筋形成鋼筋骨架片數(shù)可以為0或大于0,當(dāng)大于>0時其值N指N片上下通筋與短斜筋共同形成鋼筋骨架。這時,需要輸入:

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   邊柱左側(cè)每片鋼筋骨架的短斜筋根數(shù)NBZL=4;

邊柱左側(cè)每片鋼筋骨架的短斜筋與邊柱中心距離DBZL=50,90,130,170;

邊柱右左側(cè)每片鋼筋骨架的短斜筋根數(shù)NBZR=4;

    邊柱右側(cè)每片鋼筋骨架的短斜筋與邊柱中心距離DBZR=40,80,120。

    如果為3柱和4柱,繼續(xù)讀入以下短斜筋根數(shù)和支距。

    中柱左側(cè)每片鋼筋骨架的短斜筋根數(shù)NZZL=4;

    中柱左側(cè)每片鋼筋骨架的短斜筋與邊柱中心距離DZZL=55,95,135,175;

    中柱右左側(cè)每片鋼筋骨架的短斜筋根數(shù)NZZR=4;

    中柱右側(cè)每片鋼筋骨架的短斜筋與邊柱中心距離DZZR=45,85,125;

    彎起鋼筋編號的數(shù)目(≤12)LEI.XING=4,

    上下兩排鋼筋中到中距離(cm) =2.7;圖片

彎起鋼筋跨中段采用方式,0指跨中部分彎起鋼筋斜方向下彎,1指跨中部分正截面下彎。很多設(shè)計或標(biāo)準(zhǔn)圖一般采用0跨中部分彎起鋼筋斜方向下彎。當(dāng)斜交角度較大時可采用1指跨中部分正截面下彎。

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彎起鋼筋根數(shù)和支距輸入:

根數(shù)  邊柱左距 邊柱右距 中柱左 中柱右 

         D1       D2      D3    D4(cm)

ND2=2,   123,    131,    131,   131,

ND3=2,   123,    131,    131,   131,

ND4=6,   67,     71,      71,    71,

ND5=6,   11,     11,      11,    11,

如果D1<0和D2<0且D3=0和D4-=0,指邊柱上緣設(shè)加強(qiáng)短鋼筋。

如果D2<0和D3<0且D1=0和D4-=0,指邊跨下緣設(shè)加強(qiáng)短鋼筋。

如果D3<0和D4<0且D1=0和D2-=0,指中柱上緣設(shè)加強(qiáng)短鋼筋(3柱或4柱使用)。

如果D4<0且D1=0和D2=0和D3=0,指中跨下緣設(shè)加強(qiáng)短鋼筋(4柱式使用)。

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如果D1=0和D3=0和D4=0, 指下緣設(shè)直通加強(qiáng)鋼筋。

D1<0或D3<0,長度取D1或D3的絕對值;如果D1=0,相當(dāng)于D1<0,此時程序自動計算D1;D3=0表示該筋在跨中通過;雙跨3柱時,D3不能取0值。

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箍筋環(huán)數(shù)HUAN=3;

邊箍筋所為主筋根數(shù)NKB=6;

中箍筋所為主筋根數(shù)(3環(huán)時讀入) NKZ=8;

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HUAN=1,NKB=5,NKZ=0;  HUAN=2,NKB=5,NKZ=0;     HUAN=3,NKB=5, NKZ=6

跨中部分箍筋間距(cm)A1=18;

懸臂部分箍筋間距(cm) A2=16;

側(cè)面筋間距(cm) A3=18;

邊柱外側(cè)箍筋加密間距數(shù)M1=10;

邊柱內(nèi)側(cè)箍筋加密間距數(shù)M2=10;

中柱箍筋加密間距數(shù)M3=10;

以下為鋼筋橫斷面數(shù)據(jù)

橫斷面各排中的最多一排鋼筋數(shù),一排最多能放24根。

邊柱斷面上緣鋼筋排數(shù),最多為3排,獨(dú)柱可到6排。

邊柱斷面上緣第一、第二、第三排鋼筋編號,無鋼筋填0,位數(shù)等于NP

邊柱斷面下緣鋼筋排數(shù),最多為3排,下緣鋼筋可用X表示。

邊柱斷面下緣第一、第二、第三排鋼筋編號,無鋼筋填0,位數(shù)等于NP

跨中斷面上緣鋼筋排數(shù),最多為3排,取值-1指與邊柱斷面上緣鋼筋布置相同。

跨中斷面上緣第一、第二、第三排鋼筋編號,無鋼筋填0,位數(shù)等于NP

跨中斷面下緣鋼筋排數(shù),最多為3排,取值-1指與邊柱斷面下緣鋼筋布置相同。

跨中斷面下緣第一、第二、第三排鋼筋編號,無鋼筋填0,位數(shù)等于NP

中柱斷面上緣鋼筋排數(shù),最多為3排,取值-1指與邊柱斷面上緣鋼筋布置相同。

中柱斷面上緣第一、第二、第三排鋼筋編號,無鋼筋填0,位數(shù)等NP

中柱斷面下緣鋼筋排數(shù),最多為3排,取值-1指與邊柱斷面下緣鋼筋布置相同。

中柱斷面下緣第一、第二、第三排鋼筋編號,無鋼筋填0,位數(shù)等NP

橋博蓋梁計算與繪圖

本例主要介紹利用橋梁博士對橋墩蓋梁進(jìn)行計算的過程和方法,重點(diǎn)在于虛擬橋面入蓋梁活載的加載處理。

進(jìn)行蓋梁計算主要由以下幾個步驟:

橋墩蓋梁的結(jié)構(gòu)離散(劃分單元)

輸入總體信息

輸入單元信息

輸入施工信息

輸入使用信息

執(zhí)行項目計算

查閱計算結(jié)果

本例教程橋墩構(gòu)造參數(shù)

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結(jié)構(gòu)離散

首先對蓋梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)離散,即劃分單元建立蓋梁模型,原則是在支座處、柱頂、特征斷面(跨中、1/4)處均需設(shè)置節(jié)點(diǎn)。如果需要考慮墩柱和蓋梁的框架作用,還需要把墩柱建立進(jìn)來;柱底的邊界條件視情況而定,如果是整體承臺或系梁連接,可視為柱底固結(jié);如果是無系梁的樁柱,可以將樁使用彈性支撐或等代模型的方式來模擬。

2輸入總體信息

計算類型為:全橋結(jié)構(gòu)全安計算

計算內(nèi)容:勾選計算活載

橋梁環(huán)境:相對濕度為0.6

規(guī)范選擇中交04規(guī)范。

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3輸入信息單元

輸入單元信息,建立墩柱、蓋梁及墊石單元模型,對于T梁或小箱梁,因為支座間距比較大不能將車輪直接作用在蓋梁上,我們還需要在蓋梁上設(shè)置虛擬橋面單元來模擬車道面,與蓋梁采用主從約束來連接,虛擬橋面連續(xù)梁的剛度至少大于蓋梁的100倍。建立模型如下:

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虛擬橋面為連續(xù)梁時,剛度可在特征系數(shù)里修改。

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輸入施工信息

第一施工階段:安裝所有桿件

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添加邊界條件

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添加虛擬橋面與蓋梁的主從約束:虛擬橋面與蓋梁的主從約束需要使用兩種情況分別模擬:虛擬橋面簡支梁和虛擬橋面連續(xù)梁;這兩種方法分別是模擬墩臺手冊中的杠桿法和偏心受壓法;其目的是杠桿法控制正彎矩截面;偏心受壓法控制負(fù)彎矩截面。

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對于虛擬橋面連續(xù)梁改為簡支梁,支座相應(yīng)的虛擬橋面單元增加節(jié)點(diǎn),添加對應(yīng)的主從約束即可。

第二施工階段:添加永久荷載,若自重系統(tǒng)為0,還需要添加蓋梁自重。

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輸入使用信息

主要描述蓋梁活荷載的處理,對于空心板梁,由于支座間距較小,可以將蓋梁直接作為橋面單元,不需設(shè)置虛擬橋面。使用橋梁博士時,程序有自動橫向布載功能,用戶只需將單列車的最大支反力輸入到橫向分布調(diào)整系數(shù)中,把車輛的行車范圍和人群加載范圍輸入到橫向加載有效區(qū)域即可,讓車輛的兩個輪子在行車范圍內(nèi)布載。

打開活荷載輸入對話框,將單列車的最大反力輸入橫向分布系數(shù)中(此時的橫向分布系數(shù),已經(jīng)不是真正意義的橫向分布系數(shù),它的大小就是一列汽車(或一輛掛車)對這個橫向結(jié)構(gòu)的作用力的大小,詳細(xì)介紹可查看橋梁博士使用手冊第80頁)。

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勾選橫向加載,輸入汽車和人群的橫向加載有效區(qū)域:

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在活載輸入對話框中人群集度和人行道寬度填入1,因為在人群荷載反力及橫向加載區(qū)域已考慮了人群集度和寬度。

6執(zhí)行項目計算

模型建立完成,執(zhí)行項目計算

7查看計算結(jié)果

查看所需的計算結(jié)果