文档介绍：柱式墩台计算程序
用户手册
桥梁设计室田野
二○○五年一月
柱式墩台计算程序用户手册(试用版)
一、概述

本程序的当前版本可计算盖梁(桥墩、桥台、任意柱数)的内力和配筋,并绘出内力包络图和配筋包络图;可计算温度力、制动力在各墩台的分配,并计算墩身的内力和配筋;可计算桩基础的桩长、桩身的内力和配筋。在本程序的后续版本中,还将能够计算台身、承台的内力和配筋,计算扩大基础的基底应力、稳定性、沉降等。适用的荷载等级有:公路Ⅰ级、公路Ⅱ级、公路人群、城市A级、城市B级、城市人群等。按照自2004年10月1日起施行的《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)进行内力组合和配筋计算。

本程序要求用户一次性输入全桥与柱式墩台计算有关的全部数据,然后一次性完成用户指定的所有计算。上部结构可以是简支梁,也可以是先简支后连续的连续梁或整体现浇的连续梁。上部结构的联数可为任意个,可处理任意位置处的结构连续、桥面连续和伸缩缝。盖梁的截面形式可为矩形或T形。墩台身的形式可为圆柱式、矩形柱式、肋板式,一个墩台的柱数可为任意个。基础可为桩基础、扩大基础(目前未实现)。桥面中心线、上部结构中心线、墩台中心线三者可不重合。

同一桥孔内上部结构的梁截面只分为边梁和中梁两种形式。各孔上部结构在横桥向的梁片数必须相同,否则需要分段计算。墩台在横桥向必须关于其自身中心线对称,即同一墩台的墩柱为等间距布置,盖梁两侧的悬臂长度相同。另外当前版本未加入对嵌岩桩的竖向承载力计算和嵌岩深度计算。
二、计算原理、主要计算步骤

根据用户输入的设计数据,将上部结构、下部结构自动离散化为总体结构计算模型;调用有限元模块,计算上部结构支点反力的影响线;采用杠杆法计算上部结构在支点处的横向分布影响线,采用刚接梁法/铰接板法计算上部结构在各跨非支点处的横向分布影响线; 根据横向分布影响线沿纵桥向的变化对上部结构支点反力的影响线进行修正;计算一期恒载、单位步道宽度的人群荷载、一列车的活载产生的支点反力;建立盖梁的有限元计算模型;生成桥面荷载经支点反力传递给盖梁的作用效应影响线;在上述影响线上采用图乘法计算二期恒载效应,采用动态规划加载法计算人群、汽车荷载效应;对盖梁各截面进行荷载组合、配筋计算、裂缝宽度计算。

根据盖梁内力计算结果初步计算桩长;计算桩基础的出口刚度矩阵;修改总体结构计算模型的约束条件,将桩基础的出口刚度矩阵作为一种单元加入到总体结构中;在修改后的计算模型上对上部结构施加温度作用和汽车制动力,调用有限元模块计算作用效应;若存在满足滑动条件的四氟板支座,则以一对力偶代替该四氟板支座的作用,重新计算,直到不再有四氟板支座滑动为止;从盖梁计算结果中读取横桥向柱底内力;对柱底各截面进行横桥向及纵桥向的荷载组合、配筋计算、裂缝宽度计算。

采用m法,通过循环迭代的方式计算桩基础:给定桩长初值,调用群桩计算模块,计算群桩内各根桩的桩顶内力;根据最大桩顶竖向力计算各桩的桩长;将计算出的桩长赋值给桩长初值,重新进计算;直到计算出的桩长与该次计算的桩长初值足够接近,则跳出循环;计算群桩基础中心处的位移和各桩的桩身内力;对柱身各截面进行荷载组合、配筋计算、裂缝宽度计算。
三、使用方法

(1) 输入数据
一般情况下,通过人机交互输入数据。图形界面上共有11个页面,用户根据需要填写必要的数据(保存在扩展名为
".dt"的文本文件里), 可调用“数据诊断”功能检查输入的数据是否漏项或相互之间是否矛盾。调用“计算柱式墩台”,生成计算模块可识别的数据文件(扩展名为“.dat”)。用户也可直接填写计算模块可识别的数据文件(扩展名为".dat")。(2) 浏览计算结果
假定数据文件的名称为“”,则第i号墩的某某构件(盖梁、墩身、台身、承台、扩基、桩基)的计算结果文件为:“”, 例如5号墩盖梁的计算结果文件为:“”。可通过“文档”打开数据文件或计算结果文件。调用“打印”直接打印显示在“文档”里面的文本。
(3) 查看包络图
只有盖梁计算生成内力和配筋的包络图,图形文件的扩展名为“.dxf”,可通过双击文件名称打开,也可在AutoCAD内通过“open”命令打开。

通过“文档”打开桩基础数据文件,然后调用“计算桩基础”进行计算。
四、其它

长度的基本单位为m,力的基本单位为kN。钢筋直径、支座尺寸等规格数据为mm。其余数据的单位可由m和k