介绍

　　本教程介绍一个简单的三跨混凝土板桥。板桥的分析模型由壳单元和梁单元组成。

注意：此教程需要读者拥有SOFiSTiK的基本知识。标准的工作流程在桥梁设计一般流程中已经解释过了。在此教程内我们仅仅展示与项目有关特定的工作流程，可能与基本流程有些不同。

目标

1.创建新项目

2.定义材料

3.定义横截面

4.在SOFiPLUS里生成系统和荷载

5.线性分析

6.活载分析

7.施工阶段

8.设计

项目描述

　　为了您可以更容易地跟上工作流程，我们根据不同的章节将数据文件分开。这样如果需要，您可以从中间任一个部分开始。这个教程的目的是帮助您完成一个简单的钢筋混凝土桥梁项目以及介绍一般的工作流程来展示必要的程序工具和功能。所有步骤像建模、加载、交通荷载以及组合等等都被简化。

注意：如果新任务有任何提示需要被人工修改（新任务叫做“文本编辑”（Teddy））您可以直接在这些任务中找到更多的信息。请打开与这章相关的数据文件。

桥梁轴线：

　　桥梁是一座两端带有外伸的三跨连续板桥。

桥梁材料：

　　桥梁将用到以下材料。

横截面

规范

　　本教程基于欧洲规范Eurocode EN 1992-2004。

下载项目文件

混凝土板桥.zip

创建新项目

　　首先我们创建一个新的SSD项目并且将它保存在您本地电脑的项目目录内。更多的信息请参看一般工作流程中的“开始新的SSD项目” 这一章节的描述。

定义材料

　　生成所有列出来的材料。请参阅一般工作流程中的“材料定义” 这一章节的描述。

 定义横截面

　　在这个项目内我们仅需要定义一个墩柱的标准横截面。请生成一个与上述的尺寸和材料特性相一致的新的横截面。请参阅一般工作流程中的“横截面定义” 这一章节的描述。

SOFiPLUS中生成系统

　　桥梁的几何形状将通过使用SOFiPLUS内的CABD概念来定义。我们将按以下的步骤工作：

　　定义桥梁主轴线

　　定义沿桥梁轴线的位置

　　生成厚度变化的结构面来代表主桥板

　　使用横截面编辑器生成支承结构和包含弹簧和连接器的墩柱

　　如果需要，做一个系统检查以及对齐单元

生成桥梁轴线

　　根据项目的几何信息生成桥梁的主轴线和副轴线。请看一般工作流程中的“开始新的SSD项目” 这一章节的描述来获取更多信息。

生成系统

　　点击这里将会视频展示系统生成的工作流程。

附加的系统单元 

　　不同单元的结果，例如支承弹簧，有时是重要和必须的。为了得到这些信息，我们必须使用名为“结果集= RSET”的附加系统单元

注意：目前不可能在SOFiPLUS内定义结果集。这必须借助SSD任务“文本编辑器（Teddy）”来完成。

　　在“SOFiPLUS（-X）GUI模型创建”任务后面，我们创建了一个新的“文本编辑器（Teddy）”任务。打开此任务并添加以下输入：

+prog sofimsha

head Create Result Sets

syst rest    $ keep system and add elements

ctrl rest 2   $ keep loads inside the database

rset id 'spri' titl 'springs'

rset id 'PX' set spri_res item p no 10  titl 'PX'

rset id 'PY' set spri_res item p no 11  titl 'PY'

rset id 'PZ' set spri_res item p no 12  titl 'PZ'

rset id 'MX' set spri_res item m no 13  titl 'MX'

rset id 'MY' set spri_res item m no 15  titl 'MY'

rset id 'MZ' set spri_res item m no 15  titl 'MZ'

end

警告：使用命令“SYST REST”和”CTRL REST 2”，您将在系统中添加新的单元。如果重新计算项目时没有从SOFiPLUS里产生新的系统，您会收到一个错误信息，信息显示有些内容已经在数据库。您尝试两次创建相同的单元。请谨慎使用。

荷载和作用

　　在我们定义荷载之前，我们必须在SOFiPLUS中定义所有必要的作用。在本案例中，我们需要如下的作用和荷载工况：

　　对于附加恒载，我们将2.5千牛/米²的荷载均匀分布到所有面单元上。在每一个支撑轴上，定义一个WZZ = 10毫米的沉降并将此荷载保存在编号51至53的荷载工况中。对于温度荷载，我们生成4个包含基本温度荷载的荷载工况，其编号为81到84。

　　更多内容，包括必要的温度组合，请参看一般工作流程中的“定义组合和荷载” 这一章节的描述。

线性分析 

　　在定义自重、温度和沉降等标准荷载后，我们插入一个新的任务“线性分析”。在这个任务我们将荷载工况选择从自动改为手动并选择荷载工况1,2,51,52,53,54和91到98。

交通荷载

　　在这个教程中我们不考虑施工阶段，而是直接进行交通荷载的加载。除了采用影响线法这种常用方法外，我们想介绍第二种施加交通荷载的方法。这个方法叫做“荷载步法”。这个方法是一个很直接的带有很多单独的荷载工况的方法，这些工况将被分析和叠加以便能得到为了以后设计任务服务的包络图。

荷载工况编号

　　用此方法评估交通荷载，我们需要列出所有必要的荷载工况。我们推荐以下的编号系统：

荷载步法的工作流程

　　运行此分析需要以下步骤：

　　1. 在SOFiLOAD模块中定义车道，正确的输入如下：

+prog sofiload

head 'Lanes'

echo lane full

sto#start 10.00 $ station value bridge begin

$ For load stepping method together with SOFiLOAD COPY

$ it is necessary to define the bridge spans

$ this will be done with SA and SE input.

lane 'AXIS' type ec wr 6.10 wl -6.10 yra 6.9750 yla -6.9750 $$

sa #start+0.00       se #start+16.20

sa #start+16.20      se #start+16.20+19.60

sa #start+16.20+19.60 se #start+16.20+19.60+16.20

end

　　2. 在SOFiLOAD模块中定义列车荷载。荷载存入以下的荷载工况：

+prog sofiload

head 'Load Models'

echo load yes

lc 1201 type none ;  trai LM1 300  $ LM1 double axle load 300 kN

lc 1202 type none ;  trai LM1 200  $ LM1 double axle load 200 kN

lc 1203 type none ;  trai LM1 100  $ LM1 double axle load 100 kN

end

　　3. 生成一系列关于TS荷载的荷载工况，包括车道上不同的位置（居中，最左，最右）：

+prog sofiload

head 'Load Stepping LM1 TS'

lc 201 type none  titl 'LM1:TS Lane 10/11/12 pos1'

copy no 1201 fact 1.0 type gr0 ref 'axis.10' dx 12.5

end

　　4. 生成一系列关于UDL荷载的荷载工况，包括车道上不同的位置（居中，最左，最右）：

+prog sofiload head ‘Load Stepping LM1 TS’

lc 501 type none titl ‘LM1:UDL Lane 10/11/12/r span1’ copy no 1201 fact 1.0 type gru ref ‘axis.10’ dx 0 from 1 to - inc 0

end

　　5. 对所有单独荷载工况进行线性分析。我们将使用一个“文本编辑器（Teddy）”任务，其中包括我们之前定义的荷载工况编号的参数，来代替任务“线性分析”。这让我们能够在不增加额外项目文件的情况下使用此任务：

+PROG ASE $ Linear Analysis

HEAD 'Analysis of Traffic Loa

PAGE UNII 0

CTRL OPT SOLV VAL - $  Soluti

LC (#lc_min1 #lc_max1 1)

LC (#lc_min2 #lc_max2 1)

LC (#lc_min3 #lc_max3 1) 

LC (#lc_minu1 #lc_maxu1 1)

LC (#lc_minu2 #lc_maxu2 1)

LC (#lc_minu3 #lc_maxu3 1)

LC (#lc_minur #lc_maxur 1)

END

　　6. 为TS包络线，创建组合和叠加。从工况201到255，从301到325和从401到425的所有荷载工况都单独起作用。结果将会保存在作用L_T中以便以后使用。以下的命令使用了一个标准的组合：

comb 1 stan base 0 type L_T

lc (201  225 1) type a1   $ a1 -> mutually exclusive

　　7. 为UDL包络线，创建组合和叠加。在我们使用所有的UDL荷载生成包络线之前，我们必须为三个评估工况（最右，最左，居中）和人行道荷载创建附加组合。利用那个结果我们可以评估UDL荷载的最终包络线。

　　8.您可以删除在以后分析中不再使用的任意荷载工况。您可以通过在“文本编辑器（TEDDY）”任务中输入以下内容来实现：

 +PROG ASE $ Linear Analysis

    HEAD 'Delete unused LCs'

    ECHO FULL NO

lc (#lc_min1  #lc_max1 1)   type del

lc (#lc_min2  #lc_max2 1)   type del

lc (#lc_min3  #lc_max3 1)   type del

lc (#lc_minu1  #lc_maxu1 1) type del

lc (#lc_minu2  #lc_maxu2 1) type del

lc (#lc_minu3  #lc_maxu3 1) type del

lc (#lc_minur  #lc_maxur 1) type del

lc (#lcu1  #lcu1+16 1)      type del

lc (#lcu2  #lcu2+16 1)      type del

lc (#lcu3  #lcu3+16 1)      type del

    END

组合

　　因为我们没有使用任何施工阶段，我们不能用CSM-DESI功能生成所有必要的组合。同时，在我们的结构中没有任何需要在模块MAXIMA和模块AQB中进行组合的后张预应力或组合截面。对于这座桥的设计，我们将在新任务“文本编辑器（TEDDY）”中输入MAXIMA模块以创建标准荷载组合。标准组合是通过组合号和类型来定义的。

comb no 4 extr desi

act G_1

act G_2

act F

act T

act L_T

act L_U

　　基于上述的组合，我们借助叠加命令生成了全部单元的所需结果。

注意：所有单元的结果都保存在荷载工况下。请注意任何一个荷载工况编号，您都不能使用两次。因为这可能覆盖现有结果。这些结果荷载工况不包含任何荷载，只包含单元结果。

面单元的设计

　　对于面单元的设计，必须遵循以下几个步骤：

1. 定义面单元的设计参数

1. ULS（承载力极限状态）设计验算

2. SLS （正常使用极限状态）— 裂缝宽度验算

3. SLS （正常使用极限状态）— 验算钢筋和混凝土的应力极值

设计参数 

　　首先我们必须定义面单元的设计参数。这些参数分别为钢筋的方向、距离、直径和容许的裂缝宽度。我们可以通过任务“面单元的设计参数”来完成。

注意：主筋，通常为外层钢筋，总是与四边形单元的局部x轴方向一致。对于标准的板桥来说，外层钢筋方向，通常垂直与桥的纵向方向，一般为局部y轴。因此，请为上下主筋设置一个90°角。（见下图）

　直径和钢筋面积将在“钢筋”选项卡中定义。

承载力极限状态设计

　　面单元的承载力极限状态设计，我们遵循SSD任务“ULS设计 - 面单元”。只需将此任务添加到项目中，然后在对话框中进行必要的调整。

　　对于从桥墩到横梁的连接，我们必须进行冲切验算。由于横梁和板的厚度不同，所以必须进行手工验算。然而，在不改变纵向钢筋的情况下，还有一个可选项来检查冲切设计。我们在这里使用这个可选项。

　　在输出文件中，您将获得一个包含每个节点冲切力的表格，以便进行进一步的设计验算。

正常使用极限状态设计 – 裂缝宽度验算

　　关于裂缝宽度验算，我们使用标准的SSD任务“SLS设计 – 面单元”。只需将此任务添加到项目中，然后在选项卡中做必要的调整。

正常使用极限状态设计 – 验算极限应力

　　由于标准任务不检查应力极值，我们需要在我们的项目中添加一个新的任务“文本编辑器（Teddy）”。打开任务并插入以下命令：

PROG BEMESS $ stresses

HEAD Check nonfrequent concrete stress < 0.6 fck

HEAD steel stresses nonfrequent < 0.8 fyk

PAGE UNII 0  ! standard input units

ECHO REIN,RSUG,RTAB,sigs yes

$echo full extr

CTRL TENS 0 $ no reduct. of concrete strength for cross-tension

CTRL PFAI 2 $ allowance for compression reinforcement

CTRL LCRI 2 $ Reinforcement distribution number as minimum

CTRL  LCR 3 $ Reinforcement distribution number to store the results

CTRL SLS

LC nonf

NSTR CHKC 0.6 CHKS 0.8 $ Control of concrete compressive stress and steel stress

END

PROG BEMESS $ stresses

HEAD Check permanent concrete stress < 0.45 fck

PAGE UNII 0  ! standard input units

ECHO REIN,RSUG,RTAB,sigs yes

CTRL TENS 0 $ no reduct. of concrete strength for cross-tension

CTRL PFAI 2 $ allowance for compression reinforcement

CTRL LCRI 3 $ Reinforcement distribution number as minimum

CTRL  LCR 4 $ Reinforcement distribution number to store the results

CTRL SLS

LC perm

NSTR CHKC 0.45   $ Control of concrete compressive stress 

END

面单元钢筋的包络线 

　　最后，我们可以将来自不同设计验算得到的面单元的钢筋结果结合起来。 这需要再次手动完成一个SSD“文本输入（Teddy）” 任务：

+PROG BEMESS

HEAD Maximum of the required reinforcement

$ Any LCR can be applied in order to create a maximum:

CTRL LCRI 1,2,3,4

CTRL LCR  10    $ writes the maximum of the reinforcement to LCR 10

END

梁单元的设计 

　　关于梁单元的设计验算，我们也使用标准的SSD任务以及一些 “文本输入（Teddy）”任务，并通过以下步骤进行工作：

　　1．ULS（承载力极限状态）设计验算

　　2．SLS （正常使用极限状态）— 裂缝宽度验算

　　3．SLS （正常使用极限状态）— 验算钢筋和混凝土的应力极值

承载力极限状态设计

　　梁单元的承载力极限状态设计，我们遵循SSD任务“ULS设计 - 梁单元”。只需将此任务添加到项目中，然后在选项卡中做必要的调整。

正常使用极限状态设计 – 裂缝宽度验算

　　关于裂缝宽度验算，我们使用标准的SSD任务“SLS设计—梁单元”。只需在这个任务中做必要的调整。

正常使用极限状态设计 – 验算极限应力

　　因为标准任务不检查应力极值，我们需要在我们的项目中添加一个新的“文本编辑器（Teddy）” 任务。我们需要创建一个标准的AQB设计输入，包括选择荷载工况，定义梁单元，定义设计组合。在本例中，我们将混凝土和钢筋的设计验算分开。设计验算的命令是：

NSTR CHKC -0.6 KSV SL $ check concrete stress nonlinear <0.6 fck

NSTR CHKS 0.80 KSV SL $ = steel stress < 0.80 fyk

文件 （done）

　　对于最终文档，您可以收集所有单个报告并生成完整文档。请参阅一般工作流程中的“生成报告” 这一章节的描述。