桥梁博士通用截面拟合工具应用示例摘要：桥梁博士的“快速编辑器”提供了截面拟合的工具，但这种拟合仅局限于截面变化为直线和二次抛物线的时的拟合，而且整个截面的所有参数的变化趋势一致，这不足以对复杂的曲线进行拟合，不能满足大跨径预应力混凝土梁桥的设计要求。

而程序提供的“通用截面拟合”功能，可对任意的截面变化进行拟合。

本文以三跨预应力混凝土连续梁桥为例对桥梁博士通用截面拟合功能和结构建模方法加以分析。

关键词：通用截面拟合建模
一、桥梁概况
某三跨预应力混凝土连续梁桥，跨径布置为72m+110m+72m，上部箱梁采用单箱单室截面，c50混凝土，对称悬臂浇筑施工，直腹板形式，单箱顶宽16m，单箱底宽8m，两侧挑臂长4m，变截面箱梁高度及底板厚度按二次抛物线变化，桥面横坡由箱梁内外腹板高度来调整，箱梁在横桥向底板保持水平。

单梁中心梁高连续墩处为6.3m，跨中及梁端现浇段为2.75m；底板厚度自跨中至连续墩从0.25m渐变到1.25m。

顶板厚度自跨中至连续墩支座处从0.28m渐变为0.78m，腹板宽自跨中至连续墩支座处从0.5m渐变为1m，呈斜直线过渡。

箱梁支座处设置横梁，其中端横梁厚1.5m，中横梁厚
2.5m。

二、梁段单元划分
采用杆系结构有限单元法分析桥梁时，首先要构成一个与真实结构等价的计算模型，然后将结构模型划分为有限个杆件单元，利用计算程序进行电算分析。

一般在以下位置应划分节点。

1. 构件的转折点和截面变化点。

2. 施工分界点，边界处及支座处。

3. 需验算或求位移的截面处。

4. 当出现位移不连续时，例如相邻两单元以铰接形式相连（转角不连续），可在铰接处设置两个节点，利用主从约束考虑该连接方式。

5. 单元节点编号时，应尽量使单元两侧节点号之差最小，这样可使形成的总刚度矩阵带宽最小，从而节省存储量和减少运算量。

按照以上原则我们通过桥梁博士通用截面拟合工具来建立该桥的平面杆系有限元模型。

本例每一个施工阶段自然划分为一个单元，以便于模拟施工过程，而且这些截面正是需要验算的截面。

另外，在永久支座、临时支座和一些构造变化位置相应增设了几个单元。

这样全桥从左至右顺序划分成80个单元，81个节点。

三、截面拟合
首先在autocad中划分好单元，采用与autocad交互的方式导入模型，然后打开界面：在输入单元信息窗口中，单击“通用截面拟合”按钮，打开“通用截面拟合”对话框。

1. 参数列表定义
将“截面坐标定义”框中的用到的参数列出如下图所示
图1截面参数输入示意图
2.参数顺桥向变化定义
由于篇幅所限本例只将截面高度h数据列出：
左排数据为各控制点处的x坐标值，以m为单位；右侧数据为截面高度h关于x的函数表达式，以mm为单位。

同理可定义出其他参数顺桥向变化的函数表达式。

3.生成单元
指定拟合截面的单元号“1-80”，单击对话框中的“生成截面数据”按钮，生成单元图形如下：
图2拟合出的全部单元外形
图3拟合出的全桥三维图形
可将拟合出的截面导入到autocad中，以验证拟合的
准确性。

四、需要注意的问题
1.笔者认为，计算时可将桥面的坡度改成平坡，这
样梯度温度的计算结果会更准确。

2.根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计
规范》第4.2.6条规定：当连续梁中间支承处设有横隔
梁时，支座上的计算截面可采用横隔梁侧面的连续梁截
面。

故本例在此并未将横梁以实心截面形式模拟出，而
是代之以在该处施加荷载来模拟。

3.设计时需要定义截面的顶缘有效宽度section0.
top和底缘有效宽度section0.bottom。

五、结束语
主跨跨径接近或大于70m的大跨连续梁桥的主梁一
般采用变高度形式，梁底曲线多采用抛物线，当跨径在100m以上时多采用1.5～1.8次，当跨径在100m以下时多采用2次。

当连续梁桥的跨径超过40～60m时，主梁多采用箱型截面，此时箱梁的顶板、底板与腹板厚度在纵向
的变化趋势也不尽一致，采用桥梁博士通用截面拟合工具可以方便快速的实现单元截面的复杂曲线变化的拟合。

参考文献
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2011
[2]桥梁博士使用手册.上海同豪土木工程咨询有限
公司
[3] 姚玲森.桥梁工程. 北京：人民交通出版社，
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[6] 谭浩强.c程序设计（第三版）. 北京：清华大
学出版社，2005
（责任编辑雷开元）
注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。