PRBP用户手册.docx
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PRBP用户手册
钢筋混凝土及预应力混凝土桥程序PRBP2
用户手册
1.应用环境与约定
1.1坐标系统
1.整体坐标系
顺桥方向定义为横轴x,竖向定义为y轴(正轴向上),坐标服从右手螺旋法则,坐标原点由用户定义。
结构必须位于第一象限以内。
结构重力方向向下,程序自动处理正负号,用户只需要填容重。
二期恒载等外荷载:
用户需要描述方向,顺正轴方向为正。
2.局部坐标系
通过单元的节点及坐标描述,从I端节点的重心指向j端节点重心为正x轴,坐标原点设在I端重心处,坐标服从右手螺旋法则。
3.预应力钢筋描述的局部坐标系由用户定义,整体坐标系同前。
1.2结构规模
1.节点总数,不得大于500。
2.单元总数,不得大于500。
3.可变元总数:
不得大于500。
可变元定义:
单向受力杆和顶推法的边界单元。
4.截面类型总数,不得大于300。
5.单束的转折点数,不得大于100(subSETCC)
1.3单位系统
除特殊说明外,本系统的单位约定为:
1.长度,m
2.力,t、t-m
3.应力:
kg/cm2
1.4约定
1.顶板升温约定:
该工况温度为顶板升温5度,“顶板”范围计算机不能识辨,程序依据截面变宽信息按如下约定进行识辨,从倒数第二个变宽点往下寻找第一个截面宽度突变和两个变宽点的高度相同的点,其等效节点力的计算在CUST中,而在TEMPER中按非线性温度场计算的变形和曲率无用,因为在CUST中它采用了简化方法计算,参见范书。
1.5文件
1.输入文件名:
filename.dat,其中filename有用户定义,长度不超过8字符;后缀必须是“.DAT”;
2.输出文件名:
filename.out。
3.AUTOCADLISP输出文件filename.LSP
1.6执行中的人机对话
执行程序中,计算机要求人机对话输入如下信息。
1.请输入原始数据文件名(*.dat):
输入文件名后回车;
2.是否需要输出各阶段单项荷载内力?
(是:
YY;否:
N)
需要输出,键入YY,否则,键入N,回车。
3.输入绘制单元节点图和结构图的比例X:
比例格式----图纸1(cm):
结构X(cm)
输入比例值(100):
输入比例值后回车。
4.是否需要输出影响线?
(YYorN)
需要输出,键入YY,否则,键入N,回车。
5.是否需要输出活载内力?
(YorN)
需要输出,键入Y,否则,键入N,回车。
1.7后处理功能及执行方法
参加2.新增功能。
2.新增功能
在该版本中增加了如下功能:
1.先、后张预应力混合配筋
先张法力筋在梁体内的布置方式为直线式或折线式,考虑到本程序系统为平面梁元体系,对于空间折线布置,只能近似地按平面折线处理,其处理方式为忽略横桥方向的转折影响。
(1)先张法力筋的描述:
需要修改原数据卡7-4和10-5,参见“数据卡填卡说明”部分。
(2)先、后张力筋的区分,有CAA(IA,1)数据定义给出。
2.ZK活载(高速铁路活载)
相应的数据描述卡为14-6卡和14-11卡,参见“数据卡填卡说明”部分。
3.AUTOCAD绘制结构图及单元节点图
当程序正常结束后,启动AUTOCAD,并进入原始数据文件所处的工作目录,在autocad环境下的command提示符后,输入如下如下命令,即可自动生成
(1)结构外轮廓立面图,有预应力钢筋时,同步绘制预应力钢筋的立面;
(2)单元节点图(节点位置为带刚臂的)
第一步:
command:
(LOAD“filename”)
若运行正常,屏幕上显示C:
filename;此处的filename为用户的原始数据名(不含后缀)。
可进入第二步。
第二步:
command:
filename
程序自动绘图,绘图完成后,用户可认真与原始结构进行对比,寻找错误。
为使AUTOCAD处于目标工作目录,可事先建立一个空文件,存在目标工作目录中,当需要绘制结构和单元节点图时,先打开该文件,然后,按上述步骤进行图形生成。
4.增加公路桥规承载能力极限状态组合和位移组合
(1)组合文件为filename.oud
(2)增加位移组合
(3)增加承载能力极限状态组合,分如下两种情况进行
a)当无铁路活载时,程序自动先按承载能力极限状态进行组合,然后按按正常使用状态进行组合。
b)当有铁路活载时,只按铁路桥规进行组合
(4)原版本中的组合维持不变。
(5)绘制正常使用组合和铁路组合的位移和内力图
5.增加普通钢筋混凝土结构的普通钢筋配筋功能
1)按公路桥规承载能力进行极限状态抗弯配筋(对PQ(6)<=0时有效)
2)按抗裂配筋
6.修改了PRBP中的部分不足或错误之处。
3.数据卡填卡说明
3.1数据卡1:
封面信息
序号
注解
变量
单位
容
1-1
桥名
1-2
设计单位
1-3
计算者
1-4
校核者
1-5
日期(例如1985.6.1)
3.2数据卡2:
节点及单元控制信息
序号
注解
变量
单位
容
2-1
LO
节点总数,≤500。
2-2
1
IEO
梁元总数
2-3
1
IED
桥面梁元总数
2-4
1
LB
支承元总数
(包括永久及临时支承)
2-5
IAUTO
只算安装,填0
全面进行成桥检算,填1
使用阶段纵向加载估索,填10
只作横向加载,填2
2-6
IPRC
结构类型信息:
0预应力结构(进行有关预应力筋的计算)
1预应力+钢混合结构
2预应力+钢筋混凝土混合结构
5估算并配置预应力钢索
10预应力结构,但不进行有关预应力筋的计算和配筋
20钢筋混凝土结构
15按钢结构计算
注解:
1.结构必须处在坐标系第一象限,不能算简支梁,本程序中单元分梁元和支承元两类。
IED和LB分别填梁元及支承元总数。
为便于铺装重量计算,要求填写位于行车部分的桥面单元总数IED。
3.3数据卡3:
单元坐标
序号
注解
变量
单位
容
3-1
1-3
TX(IED,2)
m
各梁元两端上缘X坐标
3-2
1-3
TX1(LB)
m
各支承点X坐标
3-3
1-3
BX(IED,2)
m
各梁元两端上(下)缘X坐标
3-4
1-3
TY(IED,2)
m
各梁元两端上缘Y坐标
3-5
1-3
TY1(LB)
m
各支承点Y坐标
3-6
1-3
BY(IED,2)
m
各梁元两端下缘Y坐标
3-7
4
ISTUB
无刚臂填0,有刚臂填1
指定刚臂结点位置填2
3-8
4
X(LO)
m
节点X坐标(ISTUB=1不填)
3-9
4
Y(LO)
m
节点Y坐标(ISTUB=1,不填)
注解:
1.梁元坐标指整体坐标系下的端截面坐标值。
IPRC=15,不填梁元坐标。
单元上,下缘按单元I端到J端的局部坐标系定义,见右图:
2.使用下列两种省略方式,可大量减少输入数据。
当本杆件元I端与上一杆元J端坐标相同时,I端坐标可填1(支承元例外)。
若单元上、下缘坐标相同时,上缘坐标数组,按规定填写。
下缘坐标数组BX,BY中相同部位,可填-1(例如N杆元填成N*-1,N*-1)。
3.对于特殊元(EA=∞,EI=0,或EA=EI=∞),钢结构单元,索元,支承元等,截面上下缘坐标视为相同,填轴线坐标。
4.本程序为考虑杆元之间的偏心,用刚臂模拟偏心联接。
使用者只须输入杆元端截面上,下缘坐标,程序将自动生成节点坐标;当不考虑刚臂时(ISTUB=0),应输入节点X和Y坐标。
3.4数据卡4:
单元定义信息
序号
注解
变量
单位
容
4-1
1
DIJ(IE1)
按下列方式填单元两端节点号及内力输出信息(全部单元包括支承元):
0.XXXXXXX
IJK
I,J—单元节点号,最多三位数。
K—输出内力填1,否则填0。
全部填完,以/结束。
单元按下列次序排列:
桥面元,索元,其他梁元,特殊元和支承元。
注解:
1.如下图,4个梁元,3个支承元,IEO=4,LB=3,IE1=7,DIJ填法如下:
0.0010021,0.0020031,0.0030041,0.0040051,0.001,0.005,0.005/共7个数。
如果单元节点号成等差级数,可任意插入生成信息,自动生成一批单元节点号,生成信息格式为:
XXX.XX
生成单元数.节点号差数
利用生成信息,上面的数据可改写如下:
0.0010021,3.01,0.001,0.005,0.005/
2.顶推计算时,支承元的I填首次与梁体接触的节点号。
3.5数据卡5:
单元截面信息
序号
注解
变量
单位
容
5-1
ISO
混凝土截面类型类型总数,≤300(无混凝土截面时,ISO=ICOB=IBVO=0)
5-2
ICOB
组合截面填2,否则填1
5-3
IBVO
各类截面变宽点数总和
5-4
IVS(ISO,2)
各类截面的变宽点数,见图2-5-2,(ISO=0,不填)
1.第一阶段变宽点数,(ICOB=1,不填)
2.全截面变宽点数
5-5
SC(IBVO,3)
m
m
m
依次填各变宽点下列尺寸(ISO=0,不填)
1.第一阶段截面宽
2.第二阶段加浇宽(ICOB=1,不填)
3.该变宽度点至下缘高度
5-6
BC(ISO,2)
m
m
依次填各类截面计算宽度(ISO=0,不填)
1.上缘计算宽度
2.下缘计算宽度
5-7
IH4
钢结构(包括缆索)单元截面分类数
无钢结构单元填0
5-8
1
HH4((IH4,2)
m2
m4
依次填各类截面特性(IH4=0,不填)
1.面积
2.惯矩
注:
对于钢结构单元,只能为等刚度单元,程序自动取I端截面特性。
3.6数据卡6:
材料及单元工作信息
序号
注解
变量
单位
容
6-1
1
MO
材料分类数
6-2
EG(MO,3)
t/m2
t/m2
t/m3
各类材料性质,依次填:
1.抗压弹性模量
2.抗弯弹性模量
3.容重
6-3
DTSM
按下列规定填各梁元(不填支承元)的结构类型,材料类型和截面类型号
本类单元结构类型:
预应力构件-1
钢结构构件-2
钢筋混凝土构件,特殊元-3
缆索(斜拉桥)-4
本类单元材料类型号
以下顺填本类单元I端和J端截面类型号。
当单元结构类型或材料类型改变时,作为另一类单元,按上述1、2、3的格式继续填写,直至全部梁元填完为止。
全部数据填完以/结束。
6-4
3
DEN(IE1,5)
各单元(包括梁元和支承元)工作阶段信息,每个单元填下列5个数,单元顺序按DIJ中定义的顺序:
1.安装阶段
2.拆除阶段,不拆除填一个大于ISTO(阶段总数)的整数。
3.计算自重阶段,不计自重填0。
4.形成全截面阶段,非组合截面填0。
5.受力性质:
单向受压杆填1
单向受拉杆填2
非单向受力杆填0
注解:
1.材料的弹性模量和容重相同时,作为一类材料处理,
2.特殊杆件元,有以下两类:
EA—∞,EI=0截面类型号填91
EA—∞,EI=∞截面类型号填96
3.材料类型号,是指杆元材料在第6-2项的序号。
截面类型号,混凝土截面是指在第五项的序号。
钢结构(包括缆索)截面是指第5-8项的序号。
单向受力杆件,一般用于处理临时支座(只能受压不能受拉)。
当不满足单向受力条件时,程序将自动予以撤除。
在处理单向受力杆件时,要顾及结构的稳定性,永久支座作非单向受力杆填,支承元和特殊元不计自重,施工顶推计算时,表6-4中各梁元均填第一阶段安装,其自重和支承元则按阶段分别填写。
3.7数据卡7:
支承及徐变计算信息
序号
注解
变量
单位
容
7-1
1
TEB(LB)
t/m
各支承元特性,依DIJ中支承元顺序填写,格式如下:
XXXXXXXXXXD0
AIJK
A支承元弹簧刚度EA/D
I转动约束信息
J铅直位移约束信息
K水平位移约束信息
以上三项,无约束填0,有约束填1,弹性约束填2。
7-2
ICS
计算收缩徐变信息:
不计算:
0
计算:
填计算收缩徐变的阶段数
7-3
2
TCS(10)
收缩徐变参数(ICS=0,不填)
TCS
(1)—TCS(8)参见注解3。
TCS(9),收缩速度系数,一般可取0.00625。
TCS(10),收缩终极值,一般可取0.00015。
7-4
3
IA
钢束规格组数,
。
(IPRC>=5,不填)
CAA(IA,8)
CAA钢束预应力特性数组(IPRC>=5,不填)
4
m2
m
1.后张法:
一束孔道面积
先张法:
预应力钢筋传递长度
填负值,不计时填0.0
m2
2.一根钢束面积
t/m2
3.钢束弹模
t/m2
4.张拉控制应力
5.钢束松弛终极值与控制应力比值
5
6.后张法:
孔道摩擦系数;
先张法:
折线配筋时的摩擦系数。
℃
7.后张法:
孔道偏差系数;
先张法:
为加热养护时,混凝土的最高温度与台座的温度之差
M
8.锚具变形与钢束回缩值(一端)
注解:
1.该数必须以双精度形式书写和输入。
2.徐变参数TCS
(1)—TCS(8),根据采用的徐变理论分别输入
(1)按《公路桥规》85版附录四计算。
徐变规律计算公式为:
φ(t,τ)=βα(τ)+0.4βα(t-τ)+φ[βf(t)-βf(τ)]
式中各项含义详见规范
相应于TCS
(1)—TCS(8)填为:
1.f1与环境有关的徐变基本系数,参见《公规》附表4.1
2.入与环境有关的徐变基本系数,参见《公规》附表4.1
3.填0
4.填0
5.填0
6.填0
7.填0
8.填0
(2)老化理论
1.填0
2.填0
3.填0
4.填0
5.填0
6.填徐变终极值K
7.填0
8.徐变增长速率,依环境由湿冷—干热在0.00274—0.01096间取值。
3.IA为先张力筋和后张力筋的组数之和
4.CAA(IA,1)项为先张法力筋与后张法力筋判定用数据,对于后张法,该项后者>0;而对应先张法该项<0,其意义见表中说明
5.对于先张法力筋:
(1)折线布置时,由于导向辊处的弯折而产生摩擦损失,依据铁道部专业设计院等单位的研究成果,折点处得摩擦损失按下式计算:
式中:
为预应力钢筋的转折角
为预应力钢筋的张拉应力
为摩擦系数,建议
;
(2)当采用直线配筋时,
;
(3)对于回缩损失,不再考虑反摩阻效应,按全程均匀损失计算,即
。
3.8数据卡8:
施工阶段荷载指示信息及节点位移输出信息
序号
注解
变量
单位
容
8-1
1
ISTO
施工阶段总数+1(运营阶段),
。
8-2
2
IPO(ISTO,4)
各受力阶段荷载指示信息
各施工阶段依次填:
集中荷载作用点数
分布荷载作用信息
格式为:
XXXX
AB
A=0表示任意分布荷载,B填任意分布载作用单元数
A=1表示桥面有铅直分布载,B填荷载集度变化点数
强迫位移点数
斜缆张拉根数
运营阶段(ISTO阶段)填:
集中荷载组数
分布荷载组数
强迫位移组数
温度组数
8-3
LDO
要求输出位移的节点数,不输出填0
8-4
NLD(LDO)
输出位移各节点点号(LDO=0,不填)
8-5
ICOO
荷载组合组数
注解:
1.只算运营时ISTO填1,只算一个施工阶段ISTO填2,有关运营荷载信息填0
2.TPO填数举例:
某施工阶段:
集中力作用点5个,桥面有铅直匀布荷载,4个节点发生强迫位移,同时张拉4根斜缆。
本阶段荷载指示信息:
5,1001,4,4
如果运营阶段要求计算:
1组集中力,19组沉陷,2组温度,则运营荷载指示信息为1,0,19,2。
3.9数据卡9:
收缩徐变时间信息
序号
注解
变量
单位
容
9-1
KSST(ICS)
各计算徐变的施工阶段序号
9-2
1
ITST(ICS+1)
天
逐个填写计算收缩徐变施工阶段时间,最后一项填1500天
9-3
2
LTP(IEO)
天
顺填各单元(不包括支承元)制作时间
9-4
UL(ISO)
m
填各类混凝土截面与大气接触的周边长度
注解:
1.在节段式桥施工中,只在结构体系转换时,收缩徐变才产生较大的二次内力。
为了减少计算工作量,可根据需要选择若干施工阶段计算收缩徐变。
当施工阶段不多时也可每个阶段都计算收缩徐变。
2.各种时间均相对于统一时间坐标系中,“制作时间”是指在该时间坐标系中,单元制作完成时刻对应的时间坐标值,并非指该单元制作需要的时间长度。
3.10数据卡10:
预应力钢束形状,位置信息
(IPRC>=5不填)
序号
注解
变量
单位
容
10-1
1
ICO
计算束总数
10-2
1
ICVO
类型束总数
10-3
2
ISIP
各类型束导线点总数
10-4
2
ICZO
各类型束转折点总数
10-5
ICN(ICO,4)
各计算束受力特性,每束填四个数:
1.后张法:
该束张拉阶段
先张法:
该束放张阶段;
2.该束拆除阶段,不拆除填一大于ISTO的整数
3.延续张拉阶段,否则填0
4.该束规格类别
10-6
NC1(O,ICV,O)
各类型束转折点数,第一个数填0,各数之和应为ICZO
10-7
3
CIP(ISIP,4)
m
m
m
m
对全部类型束导线点,逐点填写各点坐标,每点填三个数:
1.横坐标
2.纵坐标
3.对于后张法,圆弧半径,分如下3种方式:
(1)对于纵弯:
直径填半径,单位m;
(2)对于平弯:
按下列规定填写:
-XXXX.XXXX
平弯半径(cm).折角(角度,取两位小数)
(3)对于先张法填辊轴半径(中间的转折点,无资
料时可取0.03m)或0(端点)
4.Z坐标
10-8
4
TCN1(ICO,6)
m
m
m
度
对各计算束,逐一填写下列六项:
1.计算束类型(体外索填负值)
2.实际束数
3.非张拉端折点号(两端张拉填0)
4.钢束坐标系原点在总坐标系下的X坐标
5.钢束坐标系原点在总坐标系下的Y坐标
6.钢束坐标与整体坐标夹角(逆时针)
10-9
NCA
IESC(NCA,2)
计算钢束应力的单元截面数,不计填0。
1.单元号;
2.截面号:
I端填1,J端填2。
注解:
1.计算束指同一阶段张拉位于结构同一高度位置,并且几何形状相同的预应力钢束。
类型束指形状尺寸相同的一类束,它以钢束局部坐标系为参照系,计算束在梁体的位置,可由相应的类型束,平移、旋转确定。
2.类型束两端点,及中间各圆弧的起止点,或钢束折点,称类型束转折点,如下图中的1、2、3、4、5点。
类型束两端点、中间各圆弧切线交点及钢束折点称类型束导线点。
如下图中的一、二、三、四点。
程序中对某类型束,根据其导线点(一、二、三、四)坐标及圆弧半径,确定各转折点(1、2、3、4、5)坐标。
3.转折点坐标,在钢束局部坐标系下定义,使用者可根据各类束的形状自行定义钢束局部坐标,以方便为原则,对于平弯钢束,本程序规定按下图转折点数和导线点均为2,系指图中的起点和终点。
需要注意的是:
在本程序中,平弯是成对出现的,程序中进考虑它对摩擦损伤的贡献。
4.x、y和夹角系指钢束局部坐标系中的坐标,以及局部坐标与总坐标的夹角(见下图)
3.11数据卡11:
斜缆索、顶推及主应力计算信息
序号
注解
变量
单位
容
11-1
ISCB
斜缆总数,非斜拉桥填0
11-2
2
DMOE(ISCB)
t/m2
各斜缆初始弹模,非斜拉桥(ISCB=0)不填
11-3
3
IGY
PLY(IGY)
m
不顶推填0,顶推填完成顶推的阶段号,
。
填各顶推阶段被顶进的梁体长度。
11-4
IGO
钢筋混凝土配筋类型,不配筋填0,配筋填1。
11-5
1
ITA
计算主拉应力单元数,不计填0
11-6
1
KTA(ITA,5)
顺填各主应力计算点位置信息,下列5项(ITA=0,不填):
1.单元号
2.I端截面主应力计算点号之一
3.I端截面主应力计算点号之二
4.J端截面主应力计算点号之一
5.J端截面主应力计算点号之二
注解:
1.主拉应力的计算只对单箱直腹板有效,本程序根据用户要求,有选择地计算若干(ITA)单元的主应力,每个单元两个截面,每一截面计算三个点,截面形心,上梗肋点,下梗肋点。
其中形心由程序自行取点,其他两个点则由用户选择。
因此,用户对每个计算主应力的单元,除输入单元号外还要输入四个计算点号,计算点号,即该点在截面内,变宽点序号,如五表附图中I端截面选取的两个点号为:
4,5。
2.计算斜拉桥时,斜缆采用修正模量,程序在安装阶段计算中,根据缆索的张力,自动形成修正模量,但在使用阶段无此功能。
因此如果直接从使用阶段起算,必须输入各索的修正弹性模量。
如果从安装阶段起算各索的初始弹模填0。
3.第一阶段不顶推,顶进长度为0.0,其余阶段的“被顶进的梁体长度”系指各阶段顶进距离,各顶进长度之和为顶进的总长。
计算顶推时需特别注意单元节点的划分,应使每一计算阶段各支承点总是位于节点上。
3.12数据卡12:
安装阶段的荷载信息
以下荷载信息,对体系形成的各阶段循环填写,填写时应与TPO荷载指示数组对应。
每一阶段不论有无以下荷载项,均以控制信息作第一行。
控制信息为:
XXXE5,其中XXX为本阶段之序号(取值1—ISTO)。
序号
注解
变量
单位
容
12-1
PT(N)
m
t
t
t-m
对N个集中力作用点,逐个填写。
各点填下列5项(无集中力不填12-1):
1.杆元序号
2.作用点到I端距离
3.水平力
4.垂直力
5.弯矩(顺时针为正)
12-2
RNEX(N)
M
桥面铅直分布载各变化点X坐标
12-3
Q(N)
t/m
各变化点集度
荷载指示数组IPO表明仅桥面有铅直分布载,才填12-2,12-3两项,否则不填,图中均布荷载N=1,非均布载N=5
12-4
RNEX(N)
任意分布载作用的各
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