V29-C04-2

第五节输入钢束信息

首先对桥梁结构中的所有预应力索进行编号，编号的原则：不同钢束几何类型、不同

材料类型需分别编号，如果几何类型相同，

材料也相同，但需要考虑钢束分批张拉弹

性压缩损失时也需根据张拉过程进行编

号。

要输入预应力索的信息，选择数据菜

单下输入预应力信息命令（或鼠标右键弹

出右菜单切换），输入窗口切换到如图

4-5-1所示界面。

图4-5-1 数据文档窗口-钢束信息

4.5.1 基本信息

钢束编束根数：例如，如果采用OVM15-7，则编束根数为7。

钢束束数：同一类型钢束的束数。

钢束锚固时弹性回缩合计总变形：指所有张拉端回缩合计值。

张拉控制应力：钢束在张拉端锚固时的有效预应力（应扣除锚口损失），输入正值表示锚固应力，负值表示张拉力（对于先张法构件，应在此扣除温差导致的σs3损失）。

成孔方式：用于确定管道摩阻系数和局部偏差系数，参见公路规范。如果用户需自己设定系数值，则应选择自定义管道。

成孔面积：钢束预留孔道的面积，在该钢束尚未灌浆之前考虑其孔道对截面特征削弱的影响。成孔面积是指一束钢束的成孔面积，即一个孔道的面积，如果该号钢束由多束构成，系统自动将该面积乘以束数。先张法构件应将此值设定为0。

4.5.2 钢束几何描述

竖弯：弹出钢束几何形状描述（竖弯）对话框，如图4-5-2所示。

对话框，输入界面仍如图4-5-2所示。

预应力钢束的几何形状，采用平弯与

竖弯分别输入。当节段为立面竖弯时，右

端Y坐标为立面竖向坐标，当节段为平弯

时，右端Y坐标为平面内坐标。各坐标原

点由用户自行定义，但X坐标原点必须一

致。

图4-5-2 钢束几何形状（竖弯）描述对话框

现举例说明，从图4-5-3中可以看出，钢束在立面上为一根直线，平面上为一圆弧，则输入数据如下：

竖弯：起点坐标（0，0），节段为直线段，右端坐标为（10，0）。

平弯：起点坐标（0，0），节段为圆弧段，右端坐标为（10，-0.5）,半径为40米。

钢束局部坐标系向结构总体坐标系的映射：

X：钢束局部坐标系原点在结构总体坐标系中的X坐标；

Y：钢束局部坐标系原点在结构总体坐标系中的Y坐标；

方向：钢束局部坐标系在结构总体坐标系中的角度，如果钢束局部坐标系是结构总体坐标系经逆时针转动一个角度而形成，则该角度为正值，反之为负值。如图4-5-3所示：

注：钢束位置必须位于结构体之内，但不一定位于单元的界线处，即只要钢束位于结构的单元体内即可。

几何文件：根据系统提供的几种钢束形状，以文本参数形式输入，参见帮助。

自动形成钢束几何：仅对直线钢束有效，例如在系杆拱刚性吊杆中的钢束、或者桁架桥弦杆或腹杆中的钢束等，可通过钢束的相关单元自动形成钢束的几何信息，包括钢束自身的形状及向总体坐标系的映射。如图4-5-5所示：输入钢束的首尾相关单元、钢束外伸长度1米，钢束距截面底缘0.5米，生成的钢束的局部坐标系原点为起点处，局部坐标系X轴为水平轴，角度自动计算。其中钢束在截面高度上的位置距顶缘为负，距底缘为正。则系统生成的钢束几何信息为（局部坐标系）：起点（0，0），右端X、Y（16.14，0），节段为直线段，坐标映射信息为：X=-0.707，Y=-0.707，角度= 45度。对于钢束两端还有曲线时，可先按直线生成基本信息，再修改钢束局部坐标系内几何信息。可以一次将相关单元内的各钢束全部形成。

注：图4-5-5中的中点坐标为相关单元截面中点的结构总体坐标，示例中钢束位于单元高度的中点。单元梁高1.0米。

快速编辑：可对全局钢束进行修改，或对已输完钢束进行拷贝和对称操作。

其它信息：

联接器的位置是指钢束局部坐标系中X轴向的距离；

相关单元号：与该钢束相关的所有单元号，系统将完全按照用户的设定来形成等效荷载。预应力单元内的钢束相关单元系统自动识别，对于非预应力单元内有钢束时，则必须人为在此设定相关单元号。缺省系统只认为预应力单元才有预应力钢束通过。

排除单元号：当钢束通过几个单元的交界处时，为确保钢束位置判断的可靠性，采用排除单元来避免二义性，系统在自动分析钢束位置后，再去掉用户输入的排除单元号。一般不予使用。

第六节输入施工信息

施工阶段信息是根据桥梁结构的划分和结构施工工序，在各施工阶段输入单元的安装与临时构件的拆除、钢束的张拉与施工临时束的拆除及钢束灌浆的信息、各施工过程中结构施加的外荷载及结构内力的调整或边界引起的强迫位移、结构在各阶段的外部边界条件

和内部约束条件等。可使用数据菜单中的输入施工阶段信息命令或鼠标右键弹出右菜单来切换到施工阶段信息输入窗口，如图4-6-1所示：

图4-6-1 数据文档窗口-施工信息

施工基本信息

i.构件施工信息：输入阶段安装与拆除的单元。

ii.预应力钢束的施工信息：钢束的张拉与拆除及灌浆信息，如果钢束为灌浆，则单元的截面特征中将不计入钢束的影响（但扣除预应力钢束管道对截面的削

弱），即钢束不与截面共同作用；反之，如果灌浆，则截面特征中将计入钢束

换算截面的影响。在计算钢束张拉力的等效作用力时，如果需要计入钢束分批

张拉预应力损失时，则应选择考虑本阶段分批张拉损失。如果结构配有竖向预

应力，则应输入各有关单元竖向预加力的大小，以便系统进行斜截面抗剪的验

算（主拉应力的计算）；

iii.施工荷载：施工阶段的荷载分为永久荷载、临时荷载、施工活载以及温度荷载。

其中永久荷载为永久性作用于结构上的荷载，如结构横梁重量、二期铺装等；

临时荷载一般为施工机具等荷载，下一阶段将自动去除（反向作用于结构上）。

施工活载一般在需要验算某阶段几种加载情况下，结构安全性是否满足要求，

一般只在特殊的阶段需要验算。临时荷载与施工活载的区别是，临时荷载将计

入本阶段的累计效应中（本阶段结束时结构效应），而施工活载则不计入到本

阶段累计效应中，仅在本阶段施工阶段验算中计入到本阶段组合效应中。升温

与降温是作为施工活载处理的，但平均温度是作为永久荷载处理的，平均温度

的效应是指前一阶段的平均温度与本阶段平均温度的差值作为本阶段的温度荷载来计算的。施工阶段温度荷载一般在设计阶段不予考虑，因为设计阶段对结构的温度场还不明确，一般在施工控制中才需计算。另外本系统支持坐标荷载的输入，即采用移动荷载命令，例如，结构的横梁重量，一般作为集中荷载输入，如果荷载不位于节点上，则需要将其转换成单元杆间荷载处理，有时这样操作非常繁琐，可将横梁荷载编组（全局移动荷载描述命令），在各施工阶段定义各组移动荷载参考点的X坐标（移动荷载命令），则系统自动完成杆间或节点集中荷载的转换。移动荷载（坐标荷载）是作为永久荷载处理的。安装构件的重量系统自动计入，并作为永久荷载处理。系统荷载的形式参见图4-6-2~8所示：

图4-6-2 施工阶段荷载对话框图4-6-3 集中荷载对话框

图4-6-4 均布荷载描述对话框图4-6-5 线形荷载对话框

图4-6-6 强迫位移对话框图4-6-7 全局移动荷载描述

图4-6-8 全局移动荷载描述对话框图4-6-9 边界条件输入对话框

iv.边界条件：结构的外部约束信息, 系统将打开一个边界条件对话框如图4-6-9所示。

边界条件决定着具有约束的节点的位移，对于刚性支承，则该节点相应方向上的位移为零；如果是弹性支承，则根据弹性系数确定外界对该节点相应方向的限制情况：如果弹性系数无穷大，则表示相应方向为刚性支承。同理，如果弹性系数为零，则表示该方向没有约束。单向支承是指支承节点在相应方向只能发生正向或负向位移，而双向支承表示则不能发生任何位移，正向支承是指该节点只可以发生正向位移，负向支承是指该节点只可以发生负向位移。对于弹性支承，系统不支持单向支承，必须为双向支承。单向支承一般用于模拟施工临时支架，对于满堂支架可采用将主梁节点密置，在各节点

上添加单向支承，并且为正向支承，如图4-6-10所示。系统约定使用阶段不支持单向支承。弯剪系数的含义是外部约束发生单位水平位移时在该约束上产生的弯矩（或发生单位转角位移时在该约束上产生的水平力）。利用三个方向的弹性系数和弯剪系数可描述一个完整节点的刚度，便于处理特殊的边界条件。例如，在考虑上下部共同作用时，由于弹性地基的刚度特征计算方法与上部结构不同，因而可以先通过基础的计算得到承台处的刚度，再将此刚度作为弹性系数输入到上部结构的计算中，这样就可得到精确的

v.

主从约束：结构的内部约束信息, 系统将打开一个如图4-6-11所示的主从约束描信息对话框：

主从约束主要用来描述结构内部单元间的连接情况，存在主从约束表示两节点在此方向上具有同位移。如果两节点间的位移完全一致，即三个方向上均存在主从约束，则表示两节点间是刚接，如果三个方向上均没有主从约束，则表示两节点完全断开。存在主从约束的结构，一定要保证结构的任何部分都不能存在机动体系。

图4-6-11 主从约束信息对话框

图4-6-12示出了T构带挂孔结构的主从约束模拟。

vi.本阶段施工周期：从本阶段开始时刻至本阶段结束时刻的天数。用于结构的收缩徐变计算时建立时间坐标。

vii.索力调整：系统将打开一个索力设定对话框，如图4-6-13所示。如果是带索结构，则输入索力在本阶段需要调整的信息；施工阶段拉索索力的调整方法参见优化阶段信息输入及计算原理中的斜拉索索力部分。

viii.修改约束：如果发现边界条件和主从约束输入有误，可采用修改约束命令进行全局修改。

ix.全局挂篮编组：对于悬臂施工的桥梁结构，在节段施工中需要挂篮做临时承重结构，由于挂篮锚固于主梁上，因而挂篮将与结构同时受力，系统采用子结构法模拟挂篮的施工。首先对全部挂篮编组，以便索引。系统将打开一个如图4-6-13所示的挂篮编组对话框。

对话框内各项定义如下：

挂篮类型：目前系统支持两种类型挂篮，前支点挂篮和后支点挂篮。前支点挂篮指在斜拉桥悬臂施工时，需先将挂篮安装，将拉索锚固于空挂篮前点，待节段施工结束后，再将拉索锚固于主梁上。后支点挂篮为一般悬臂施工中，现浇节段的重量由挂篮承受，待节段施工结束

后，主梁自重由主梁单元自己承担。

图4-6-13 全局挂篮编组对话框

当前挂篮信息：

挂篮组成单元号：组成:当前挂篮的单元号；挂篮宜设置2-3个单元，详见结构计算原理挂篮的计算原理。挂篮的组成单元决定着挂篮子结构的刚度特征。

h:主梁坐标点竖向与挂篮单元坐标点间的距离，挂篮位于主梁下侧输入正值，否则输入负值.

前进方向：指定挂篮的前进方向，当挂篮定位点坐标发生偏移时，需根据此方向推定挂篮的X坐标位置，决定X坐标是增加偏移量还是减去偏移量，如果左侧为前进方向，则为减去偏移量，否则为加上偏移量。.

支点节点号：前支点挂篮前端锚固拉索的节点号。

吊点1、2节点号、节点力：图示中对应吊点1、2的挂篮单元节点号及挂篮自重作用于梁上的等效节点力，力的方向与总体坐标系一致为正。

前一个、后一个：切换当前挂篮

添加: 添加一个挂篮

删除: 删除当前挂篮

x.阶段挂篮操作：对于组装好的挂篮结构，在各施工阶段受力、加载和位置等信息，在各施工阶段都应对其信息进行描述。系统将打开一个如图4-6-14所示的对话框。

图4-6-14 阶段挂篮操作对话框

挂篮操作分为4种：挂篮安装、挂篮加载、转移锚固、挂篮拆除。

挂篮编号：对应各种操作输入操作的对象即挂篮的编号。

前支点对应索号：如果安装的挂篮是前支点挂篮，则输入前支点对应索号；

吊点1X坐标（m）：确定挂篮位置参数，如果选择了吊点1坐标为偏移量，则该坐标表示相对于前一阶段位置本阶段的挂篮偏移值；否则该坐标为总体坐标系中X绝对坐标。

计自重单元号：浇注砼单元号；

计自重比例系数：浇注部分砼时，采用该系数来表达；

吊点1坐标为偏移量：第一次安装挂篮时应采用绝对坐标描述各挂篮起始位置，退选该项；挂篮移动时，选择该项，表示输入的坐标是相对于前一位置的偏移量。

第七节输入使用阶段信息

在使用阶段输入结构在施工结束后有效使用期内可能承受的各种外荷载信息，使用阶段的计算结构模型采用最后一个施工阶段的计算模型。对于一般的内力计算，系统根据用户提供的结构信息计算各阶段的各种结构内力和位移效应，如果需要内力组合则进行荷载组合计算。对于结构的配筋计算，系统在计算结构效应时忽略用户输入的各种预

应力钢束信息，在使用阶段根据组合的内

力按照相应的配筋原则计算出截面在各

种最不利荷载作用下的配筋面积；对于结

构验算，则根据用户的要求进行各种最不

利组合的各种强度、应力和抗裂性全面的

验算。要输入使用阶段的信息，可以选择

数据菜单下的输入使用阶段信息命令，或

在数据输入区单击鼠标右键，通过弹出的

右菜单来切换到输入使用阶段信息窗口，

如图4-7-1所示：

图4-7-1 数据文档窗口-使用信息

使用阶段基本信息：

i.外力荷载描述：用于描述结构在使用阶段可能会遇到的外力荷载, 供最不利荷载组合ii.其它静荷载：

收缩徐变时间：设定使用阶段收缩徐变计算的时间，使用阶段的收缩徐变效应是指从施工阶段的最终时刻经过在此输入的时间后得到的收缩徐变效应增量。如果不计算收缩徐变,系统将忽略该输入值。系统在进行荷载组合时，将使用阶段的收缩徐变效应作为可选荷载参与组合，即运营初期和后期取最不利效应进行组合。

最大升温温差: 结构在其使用期内结合施工情况所经受的最大升温温差，结构各部分将按整体升温计算结构响应。

最大降温温差: 结构在其使用期内结合施工情况所经受的最大降温温差，结构各部分将接整体降温计算结构响应。

非线性温度1-3：结构的非线性温度场描述, 系统将打开一个温度荷载描述对话框, 如图4-7-2所示。非线性温度场可输入三组，如果计其负效应（即将原荷载反号），则总共可有六组，内力组合时，温度的最不利效应系统是按升、降温最不利值+所有非线性温度效应的

最不利值计算的，因而非线性温度的输入应考虑到已经输入的升温温差和降温温差的数值。

强迫位移1-3：支承节点的强迫位移信息, 系统将打开一个强迫位移描述对话框，共可分三组，效应组合时，取三组强迫位移的最不利值。

计入负效应荷载：需要计算负效应值的荷载，例如如果风力1-3都需要计入负效应，则输出时，风力4-6分别是风力1-3的反号值。

图4-7-2 温度荷载描述对话框图4-7-3 活荷载输入对话框

iii.活荷载：

结构在使用阶段承受的活荷载描述, 系统将打开一个活荷载输入对话框如图4-7-3所示。

汽车、挂车及人群荷载皆按公路规范和城市荷载规范，铁路荷载按铁路规范。特殊荷载与特殊车列如图4-7-4和图4-7-6示意，图4-7-5示出了图4-7-4中输入的特殊荷载。特殊荷载量值向下为正，向上为负。

图4-7-4 特殊荷载对话框图4-7-6 特殊车列对话框

图4-7-5 特殊荷载输入示意

横向加载：是否横向加载。如果是横向加载则需指定汽车的车列数。一般用于桥墩盖梁的计算或箱梁桥面板的横向配筋计算。

有效区域：如果是横向加载，则输入桥面上各种活载可能的作用位置，用户应自行考虑活载到边缘的最小距离要求。

自动计入汽车车列折减系数：如果横向加载，是否计入车道数的折减系数。纵向加载此项无效。

自设定汽车冲击系数：是否自己设定汽车的冲击系数，如果不选此项，系统自动根据影响线加载长度计算汽车的冲击系数，如果选中则按用户自己设定恰当的冲击系数。

横向分布调整系数: 输入各种活载的横向分布调整系数

折线横向系数：是否为折线横向分布系数。按系数设定按钮，打开折线横向分布系数对话框，输入折线横向分布系数。

附加桥面信息：如果桥梁结构为公铁两用或汽车和轻轨分层运行的结构，由于桥面单元不同，需要用户指定附加桥面的单元号以及运行在附加桥面上的活载类型，其中活载类型按1-汽车、2-挂车、3-人群、4-满人、5-特殊荷载、6-特殊车列、7-中活载、8-轻轨，以数字形式输入。例如输入8，表示其它活荷载都在原定义的桥面上通行，而轻轨则在附加桥面上通行。

各种活载的最终效应解释如下：

如果是纵向加载，则：

汽车效应=一列车的效应x汽车横向分布系数。

汽车冲击力=汽车效应x冲击系数。

挂车效应=一辆挂车效应x挂车横向分布系数。

人群效应=人群集度x人行道宽度x人群横向分布系数。

满人效应=人群集度x满人总宽度x满人横向分布系数。

特载效应=一辆特殊荷载效应x特载横向分布系数。

特殊车列效应=一列特殊车列效应x特殊车列横向分布系数。

中-活载效应=一列列车效应x中-活载横向分布系数。

轻轨效应=一列轻轨列车效应x轻轨横向分布系数。

如果是横向加载，则：(假设汽车车道数输入为3)

如果计入折减系数则折减系数=0.78(公路技术规范)，不计入折减系数则折减系数=1.0。

汽车效应=三辆汽车加载的效应(每辆汽车的总重为1KN，每轮重1/2KN)x汽车横向分布系数x折减系数。

汽车冲击力=汽车效应x冲击系数。(此时用户应自己输入汽车冲击系数，因为横向加载不知道桥梁的实际纵向跨径，但冲击系数是根据纵向跨径计算的。)

挂车效应=一辆挂车效应(车轮合计总重1KN，每轮重1/4KN)x挂车的横向分布系数。

人群效应=人群集度x人行道宽度(输入值，实际上应为纵向宽度)x人群横向分布系数。

满人效应=人群集度x满人总宽度(输入值，实际上应为纵向宽度)x满人横向分布系数。

特载效应=一辆特载效应x特载横向分布系数。

特殊车列效应=一列特殊车列效应x特殊车列横向分布系数。

中-活载效应=0；不计中活载的横向加载；

轻轨效应=0；不计轻轨的横向加载。

注: 如果需要计算汽车的纵横向折减系数时，可使用工具菜单中的系数菜单下汽车纵横向折减系数命令来计算。

活荷载的计算方法参见活荷载计算原理

第八节输入优化阶段信息

对于带索结构，一般为带吊杆的拱桥及斜拉桥，系统采用特殊的索单元来计算，本系统对索单元的定义为在施工过程中需要一次或多次调整单元轴力的离散构件，并且索单元只能承受拉力而不能承受压力，如果不需要调整索力，则可不必将其设定为索单元。

如果索单元的一端设置在边界上，并且该边界上只有索单元通过，则边界条件应在三个方向上均设置约束，否则会导致边界条件的不足。

选择数据栏下的输入优化信息菜单命令，或在数据输入区单击鼠标右键，通过弹出

的菜单来选择输入优化信息项，此时便会出现如图4-8-1所示的输入窗口。

该对话框中各选项的含义：

●优化方法

方法选项:：选择结构的优化方法, 参见结构优化原理。

不计自重的单元号：输入在优化计算时不计构件重量的单元号。

不计二期恒载的单元号: 输入在优化计

算时不计二期恒载的单元号。

●参与结构优化的荷载描述

二期恒载：系统只在桥面单元施加二期恒

载。与总体坐标系方向一致为正，反之为

负。

集中荷载、均布荷载、线形荷载：输入参

与结构优化计算的荷载信息，优化荷载为

用户指定的参与优化的荷载，系统不从施

工阶段搜索，因为施工中的恒载不一定都参与优化。

图4-8-1 数据文档窗口-优化信息

拉索张拉力来源：

拉索的施工张拉力，或者由用户指定，或者根据目标索力迭代求解，迭代求解过程相当于过去的倒退结构分析，由于倒退分析的结果受到收缩徐变等影响，在前进分析中仍然难以满足要求，故本系统采用前进迭代分析，以求得正确的施工张拉力，使成桥索力达到目标索力。

i.按用户在施工阶段设定的索力计算张拉力：完全按照用户在施工阶段索力调整中输

入的索力来确定各阶段的张拉力，忽略优化方法的设定。

ii.以系统优化的最优索力为目标迭代计算张拉力：按照用户设定的优化方法首先优化计算最优索力，然后以此索力为目标，按照施工过程迭代计算，调整各拉索最后一次的索力调整值，以使施工结束后各拉索的索力正好是最优的索力。

iii.以用户设定的目标索力迭代计算张拉力：以用户设定的目标索力为目标，按照施工过程迭代计算，调整各拉索最后一次的索力值，以使施工结束后各拉索的索力正好

是用户设定的目标索力，对于用户没有设定目标索力的拉索，系统自动采用优化的最优索力为目标索力，优化的方法是按照用户所设定的。

自设定目标索力：系统将打开一个如图4-8-2所示的索力设定对话框，如果拉索张拉力的来源是以用户设定目标索力迭代计算施工张拉力，则应在此对话框中输入自设定的目标索力。

对话框中设定的索力，应添入负值，表示拉力，

拉索不能受压。该索力为结构的成桥索力，即

施工完成后累计的拉索索力。

迭代时索力容许的偏差系数：由于在迭代

过程中不可能完全达到目标索力，因而需要用

户设定一个认为精度已经满足要求的容许偏差

值。如果精度要求过高，则迭代次数将大幅度

增加，计算时间过长。

图4-8-2 索力设定对话框

注：如果计算类型为优化计算拉索面积，则系统将忽略拉索张拉力的所有设定信息，因为此时不需要该信息。

数据输入结束！。

第九节输入数据检查

数据输入完成后，可以通过选择数据菜单中的输出原始数据来输出已经输入的数据，输出结果放在所选择的文件中，此输出结果为文本文件，可以在此检查输入数据是否正确。或者在图形输出窗口单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择想检查的选项，系统就将会把输入数据以图形的方式直观地显示出来。例如，选择了输出阶段钢束图形，系统便将这一阶段结构内的钢束图显示出来，以便于我们检查输入数据是否有误，如图4-9-1所示：

图4-9-1 输入数据图形显示 图4-9-2 输入数据诊断报告

在数据输入完毕后，还可以利用系统提供的数据诊断功能，它可以帮助用户检查出几百种数据逻辑错误，从而为数据检查提供了极大的方便。选择项目栏的数据诊断选项，便会出现如图4-9-2所示的窗口，随时报告数据诊断结果。

如果经检查数据没有错误，则可以选择项目菜单执行项目计算命令进行项目计算，计算结束后查看计算结果，数据输出将在下一章专门介绍。