1、桥梁博士系统 DR Bridge 工程结构的基本概念 工程结构原型 广义的看均为由无限多个质点所组成的三维连续固体 因而也就具有无限多个自由度的体系 考虑其具体的几何形状与应力 应变的特殊性 工程结构通常可划分 工程结构分类 1 杆系结构 2 二维结构 3 三维结构 工程结构分类 1 杆系结构 定义 由一定数量杆件通过一定数量结点相互连接而组成的结构体系 框架 桁架 特点 横截面尺寸远比其杆长小 二结点的联结可能为铰接或刚接 分类 a 平面杆系结构 全部杆件 支座及作用力均位于同一平面内 b 空间杆系结构 全部杆件 支座及作用力不全位于同一平面内 工程结构分类 2 二维结构 定义 当三维连续体
2、z坐标向的应力或应变可以忽略时 按二维问题简化分析 平面应力问题 平面应变问题 工程结构分类 3 三维结构 定义 最一般的工程结构状态 其位移 应力 应变都是三维坐标x y z的函数 工程结构材料的本构关系 1 线弹性 定义 结构物加载下的应变 在荷载卸除后将完全消除 从而恢复到结构未受载的原始状态 即 工程结构材料的本构关系 2 非线形弹性 定义 结构物在整个受载变形过程中 应力 应变关曲线不再是直线而是曲线 即弹性模量E是变量 工程结构材料的本构关系 3 塑性 定义 结构物加载时于卸载时的应力 应变关系不重合 有残余应变存在 且其应力 应变关系也为非线性 工程结构材料的本构关系 4 其它本
3、构关系 弹塑性 粘弹性 粘塑性等多种本构关系模型 江见鲸 钢筋混凝土结构非线形有限元分析 陕西科学出版社 一维拉杆 图示阶梯形直杆 各段长度均为 横截面积分别为3A 2A A 材料重度为 弹性模量E 杆系结构有限元概述 平面杆系结构有限元法在土木工程设计中运用非常广泛 连续梁 连续刚构 桁架拱 斜拉桥等 均可概化为平面杆系结构来分析 实际结构离散为有限元模型时 其结点的选取应遵循下列原则 1 原结构的杆件自然交汇点作为结点 杆系结构有限元概述 2 根据计算精度与验算截面需要 可适当增收结点 a 变截面杆可用一系列等截面杆替代 杆系结构有限元概述 b 斜拉桥主梁的索间跨中截面增设结点 杆系结构有
4、限元概述 3 实际结构的曲杆可使用一系列直杆元离散处理 桥梁博士简介 博士系统一个集可视化数据处理 数据库管理 结构分析 打印与帮助为一体的综合性桥梁结构设计与施工计算系统 其基本功能 1 直线桥 能够计算钢筋混凝土 预应力混凝土 组合梁以及钢结构的各种结构体系的恒载与活载的各种线性与非线性结构响应 2 斜 弯和异型桥梁 采用平面梁格系分析各种平面斜 弯和异型结构桥梁的恒载与活载的结构响应 桥梁博士简介 3 其它 单位约定 坐标系 平面杆系 总体坐标系 系统默认的坐标系 节点坐标 节点位移以及反力均按总体坐标系输出 X 水平向右为正Y 垂直X轴向上为正 单元局部坐标系 单元内力和应力均按单元局
5、部坐标系输出 X 沿构件的纵轴线方向 以左节点到右节点方向为正Y 垂直X轴向上为正 荷载方向 水平力 沿整体坐标的x方向向右为正 竖直力 沿整体坐标的y方向向上为正 弯矩 依右手螺旋法则 垂直于整体坐标系向外 向用户方向 为正 效应方向 轴力 使单元受压为正 受拉为负剪力 由单元底缘向顶缘方向为正 反之为负弯矩 使单元底缘受拉为正 上缘受拉为负 平面 位移 与总体坐标系一致为正 反之为负正应力 法向应力 压应力为正 拉应力为负 剪应力 由截面底缘向顶缘方向为正 反之为负 主应力 正表示压 负表示拉 强度 受弯构件的强度为MR 单位KN m 其它构件强度为NR 结构支承反力 与总体坐标系一致为正
6、 反之为负 项目的建立 用户通过 文件 下拉式菜单 选择 新建项目组 或 打开项目组 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 如果是初步设计阶段则选择估算配筋面积 此时应在结构配筋估算信息对话框中指定预配置的钢筋或钢束类型等 以便估算的钢筋面积更接近真值 基本信息 计算内容 选择本次计算所需要计算的部分 一般在估算预应力配筋时不计结构的收缩徐变 结构的非线性仅在特大跨径桥梁分析时使用 通常结构不需计算 规范 用户选择计算适用的规范 由于 桥梁博士 3 0可以按照多个规范进行验算 在输入单元材料 单元钢筋 预应力材料等信息时 必须使之与适用的规范相对
7、应 截面几何描述 截面的几何信息输入方式 图形输入 选择常用的或用户自定义的图形 输入其参数 节线输入 输入不同高度处的截面宽度 特殊输入 直接输入截面的各项指标 坐标输入 用户以坐标形式 逐点描述截面形状 自AutoCAD读入 图形输入 节线输入 用户应以逆时针顺序逐一输入各点坐标 而坐标又有相对坐标与绝对坐标之分 相对坐标的含义是指当前点的坐标相对于前一点的坐标偏移量 坐标输入 按绝对坐标输入为 00100001000200002000实区25050075050075015002501500空区按相对坐标输入 001000002000 10000实区250500500001000 5000
8、空区 快速编辑器 快速编辑器的意义一般的结构 均有几十至几百个单元 数据量庞大 逐一输入单元信息实不可取 对于通常的桥梁结构 可以通过快速编辑器完成大部分单元的编辑 系统根据各种桥型的特点 提供了单元的快速编辑器 除一些特殊单元外 用户应尽可能使用快速编辑器编辑结构的单元特征 编辑器主要是使用单元组的概念 充分利用截面特征的拟合和坐标的自动计算功能 减轻输入的工作量 直线 功能 快速编辑连成一条直线的多个单元信息 系统将打开如图所示的对话框 特点 单元的顶缘或截面的高度中点位于同一根直线上 其截面可由有限的控制断面经直线内插或按抛物线拟合而成 截面的形成示意 二次抛物线拟合 二次抛物线则需由三点确定 图为一示例 此例在距离起点0 10 25m三处定义了控制截面 第一点的截面拟合类型不限制 第二点的拟合类型必须是 向后抛物线 第三点的类型必须是 向前抛物线 这样 程序将以此三点为控制点 拟合出一条二次抛物线 抛物线内插取用控制断面的示意 THEEND THANKYOU
