斜拉桥等索结构在设计阶段计算中存在确定成桥最优索力和施工张拉力两大难题。其确定原则虽然已经给出了多种理论和方法,但在实际应用过程中仍存在很多问题,较难得到满意的解决方案。我们在多年的工程实践中感觉到斜拉桥索力难以确定的主要原因是主梁应力与索力的构成和实施张索的过程紧密相关,如果对索力的组成不加以区分,张索过程不合理,则调索过程将进入一个极其复杂的凑试过程,要得到满意的解决方案需要花费大量的时间和精力。特别是在公路04规范压应力指标加以严格限制的条件下,调索难度更是大大增加。索力的主要作用是解决主梁的荷载弯矩。主梁的荷载弯矩主要由三部分荷载引起:
如果索力能够在上述荷载施加后马上调整至竖向力平衡状态,则主梁的受力更为均匀。上述三种荷载中主梁自重、二期铺装弯矩容易解决,可通过施工过程中张拉索力来实现。但活载弯矩在局部存在较大双向弯矩的特征,由索力来调整较难,大部分局部活载弯矩应力最好由预应力来解决。按上述分析调索过程可分为如下步骤:
如此可较快得到合理拉索张拉力方案,但调索过程中仍存在多次试算和微量调整过程,为此桥博3.0中提供了一个交互式的调索工具,利用此工具可进一步缩短调索过程,如果再配套调束工具则完成斜拉桥的设计计算就不再令人感到棘手了。以下将详细描述调索工具的使用操作,在准备调索之前首先需要准备好工程计算项目,在调索期间,工程项目可不必考虑空挂篮张拉、挂篮加载等琐碎步骤,一个节段只需模拟一个施工阶段即可(即:安装节段单元、挂篮前移到位、拉索索力调整、施工预应力张拉以及横梁荷载施加都可在一个施工阶段内完成),这样计算时间可大大缩短,避免浪费精力。
7、显示设置:可设置的图形操作界面的显示参数。显示设置界面如图15-9。
1)显示从束:是否在图形界面中显示从钢束。若钢束数量多,线形复杂,选中此项可隐去部分钢束,使图形显示清晰。2)显示定位线:是否在效应图中显示定位线。效应线表示鼠标移动、编辑钢束时在结构中的对应位置,在效应图中以红色虚线标示。
8、刷新方式:不论采用何种刷新方式,所有已定义的、与当前钢束调整相关的效应图均同时刷新。1)刷新效应:点击“刷新效应”时,根据图形操作中钢束线形的变化来刷新已定义结构效应。2)自动刷新效应:每次钢束线形变化后(鼠标放开后)自动刷新结构效应。3)启动鼠标移动跟踪:在鼠标拖动钢束线形变化的过程中,结构效应呈动态变化。
2.2 效应窗口操作效应图需先单击选中再操作,图框周边出现蓝色边框时处于选中状态。操作可通过右键菜单命令完成,包括新建、删除、预览、打印、页眉页脚、效应定义、效应设置、清除标注等(如图15-10)。以下对这些功能简单介绍。
1、新建(删除):新建(删除)效应图框。2、效应定义:即为图形编辑器界面,工程项目屏蔽,指向当前项目。(如图15-11)注意:增加了“组合最大压应力取用组合Ⅲ”选项,可在应力图中同时显示组合Ⅰ或Ⅱ的最小应力和组合Ⅲ的最大应力,适用于新规范对应力验算的要求。
3、效应图设置:图形显示设置。可按照图形编辑器中的方式绘制效应边线或按座标轴方式显示效应图。若以座标轴方式显示,效应图中以横轴表示单元长度,纵轴表示效应值。(如图15-12)
1) x座标:仅显示x轴方向单元的效应图2)y座标:仅显示y轴方向单元的效应图3)单元座标:以单元的长度方向作为效应图的横轴4)效应值的比例系数:效应(竖向座标)的放大系数。5)可显示的最大、最小效应:竖向座标的最值。6)标注字体高度:效应值字体大小。7)标注值精确度:效应值小数点后的位数。8)竖向座标:选中则效应值为竖向标注。9)效应控制线设置:在效应图中显示效应控制线,控制线的颜色可选。例如在效应图中可标注压应力与拉应力的控制标准,在具调整结构应力时有参照标准。
4、清除标注:清除选中效应图的标注信息。
5、增、删、插行(列)命令:在同一效应图框内增加、删除或插入效应图,支持在同一图框中显示多个效应图。2.3 图形窗口操作图形窗口操作与cad类似,可通过图形按钮、命令行、图形区直接拖拉等实现对图形的编辑(详见附录2),也可通过树操作(支持右键菜单命令)对钢束和参考线进行显现、隐藏、锁定。以下对调束操作中可能涉及到的图形编辑作简单介绍。1、选中:支持鼠标点选或窗选,也可通过树操作选中图元,被选中的图元处于激活(可编辑)状态。2、缩放:可通过鼠标滚轮实现,也可用Zoom或ZoomWindow命令实现。(详见附录2)3、隐藏:该命令可以过滤当前不需要的图元,可通过命令行“hide”或树操作实现。4、bg:改变图形窗口底色,在白色与黑色间转换。bg enter5、 ry:调整参考线水平高度。在图形编辑窗口中,参考线与钢束有两套图形,一套是参考线与钢束的实际线形,呈灰色显示,不可编辑;另一套是图形编辑操作的对像,参考线以直线显示,钢束以折线显示,钢束(默认为红色)可编辑。钢束线形的变化在两套图形中都能反映出来。首次打开“调束”文件或“重载钢束”后这两套图形的参考线是重合的,可用“ry”命令将其分离。ry enter 选择参考线ID enter 确定参考线偏移位置 enter 重复上述步骤直至完成对所有参考线的操作6、b2:生成新钢束。(如图15-13)b2 enter 弹出“创建钢束”对话框 填写钢束信息 enter7、bo:钢束对象的offset操作,使用bo命令可依据一根模板钢束生成一根向两侧等距离伸长(或缩短)的新钢束。该命令一般用在模拟墩顶束或中跨合拢束等具有上述几何特征的钢束。bo enter 选定钢束 enter 选择偏移基准点 移动鼠标确定偏移方向 输入偏移距离 enter
8、双击钢束:弹出“修改钢束”对话框。9、钢束的拉伸与偏移1) 通过选中、鼠标拖动导线点实现,该方法只能改变钢束上一个导线点的位置,钢束位置变化后其座标可通过双击钢束来检查。2)stretch:对多个钢束、导线点同时拉伸,运用该命令时第一次选择编辑单元(蓝框),第二次选择拉伸夹点(红框),通过鼠标移动改变夹点座标,也可通过命令行操作输入实际的控制座标。stretch enter 选中对象 enter 选择夹点 enter 选择基点 enter 确定偏移距离 enter
4.1功能参数化输入截面几何信息的截面类型定义,用户可根据自己常用断面形式,自设定应输入的参数,可在项目中随意使用自定义的参数化截面输入方式。4.2命令从主菜单选择工具>自定义截面。<快捷键>:[Alt]+T>[Ctrl]+C。4.3输入
1) 添加截面:点击 ,在此处添加新的自定义截面,并弹出对话框输入截面名称。2)删除截面:点击 ,删除此前已定义好的自定义截面。3)修改截面名称:点击 ,修改当前对话框的截面名称。4)选择图形:点击 ,为当前自定义截面选择CAD图形,CAD图形必须是实现用户自己画好的CAD图,用户可以在此界面上随意更换显示的CAD图形。注:缩略图窗口图形基本操作:图形缩放(滚轮滚动)图形拖动(滚轮按住移动)全图显示(CTRL+鼠标左键双击)放大矩形区域(鼠标左键按住拉开矩形框)5)选择脚本:点击 ,为当前自定义截面选择脚本文件,脚本文件定义了该截面的区域信息,即界面的每个环集的点的坐标值,和此环集的虚实情况,用户可以在文本编辑器中事前写好脚本,用次按钮把脚本装载到界面中的编辑框中,也可以在编辑框中自己修改、编辑。注:脚本编辑格式如下:(以“选择脚本.cpp”文件解释)Region[1].Point[1].x=0;Region[1].Point[1].y=0;Region[1].Point[2].x=-L;Region[1].Point[2].y=-L*a/1000;Region[1].Point[3].x=-L;Region[1].Point[3].y=-L*a/1000-H2;......Region[1].Point[18].x=L;Region[1].Point[18].y=-L*a/1000;Region[1].fsolid=true;表示“选择图形.dwg”中图形外框18个控制点的坐标描述。Region[1]中1为第一个环集;Point[2].x=-L中2为第二个控制点,-L为坐数值;Region[1].fsolid=true为实区。Region[2].Point[1].x=-L+B1+B2+B5;Region[2].Point[1].y=(-L-B1-B2-B5)*a/1000-ds-y;Region[2].Point[2].x=-L+B1+B2+B5;Region[2].Point[2].y=-L*a/1000-H1+dx+v;......Region[2].Point[8].x=-L+B1+B2+B5+x;Region[2].Point[8].y=(-L+B1+B2+B3-B6-x)*a/1000-ds;Region[2].fsolid=false表示“选择图形.dwg”中图形内框8个控制点的坐标描述。Region[2]中2为第二个环集;Point[2].x=-L+B1+B2+B5中2为第二个控制点,-L+B1+B2+B5为坐数值;Region[2].fsolid=false为空区。6) 参数编辑: