《毕业设计（论文）钢筋混凝土肋拱桥静、动力荷载实验方案设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）钢筋混凝土肋拱桥静、动力荷载实验方案设计.doc（50页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、前 言近几十年来，随着科学技术的进步，国民经济的蓬勃发展，国家基础设施建设规模的不断扩大，我国桥梁建设取得了举世瞩目的成就，桥梁建筑技术也有了很大的进展。为保证桥梁的正常使用，检验桥梁结构特性及其工作状态是否符合设计标准和使用要求，需要对桥梁进行动静载荷载试验。我国自上世纪80年代起开始，公路建设事业步入了高速发展时期，建设了大量各类桥梁，目前公路桥梁总数已突破57万座，成为仅次于美国的世界第二桥梁大国。许多大跨度桥梁也应运而生，但随着跨度的增大，从几百m到3000m；加劲梁的高跨比越来越小(1/40-1/300)；安全系数也随之下降，由以前的4-5下降为2-3。而我国现有桥梁设计、施工的缺陷
2、和长期使用过程中的损伤、老化或灾害也逐渐暴露出来，混凝土结构开裂、使用性能降低、承载力不足、抗震性能不良等诸多问题严重影响了现有路网结构的使用寿命周期和结构安全。且随着超重设备运输的出现，部分桥梁由于设计荷载等级的限制，特别是早期修建的桥梁，荷载等级均不能满足超重设备运输的需要。由于缺乏必要的监测和相应的养护，世界各地出现了大量桥梁损坏事故，给国民经济和生命财产造成了巨大损失。为了确保这些耗资巨大，与国计民生密切相关的大桥的质量，特别是一些新结构形式的桥梁及使用新材料、新施工工艺桥梁的质量，根据交通部颁布的公路养护技术规范要求，必须对这些大桥进行承载力鉴定。然而由于理论推断与实际结构的特性往往
3、存在着一定的差别，所以目前承载力的鉴定还离不开荷载试验，桥梁荷载试验是评价桥梁质量的最直接和有效的方法和手段。一般桥梁荷载试验的目的有:1、检验桥梁设计与施工的质量对于一些新建的大、中型桥梁或者具有特殊设计的桥梁，在设计施工过程中必然会遇到许多新问题，为保证桥梁建设质量，施工过程中往往要求做施工监控。在竣工后一般还要求进行荷载试验，以检验桥梁整体受力性能和承载力是否达到设计文件和规范的要求，并把试验结果作为评定工程质量优劣的主要技术资料和依据。2、判断桥梁结构的实际承载力旧桥由于构件局部发生意外损伤，使用过程中产生明显病害，设计荷载等级偏低等原因，有必要通过荷载试验判定构件损伤程度及承载力、受
4、力性能的下降幅度，确定其运营荷载等级。同时，旧桥荷载试验也是改建、加固设计的重要依据。3.验证桥梁结构设计理论和设计方法对于桥梁工程中的新结构、新材料和新工艺，应通过荷载试验验证桥梁的计算图式是否正确，材料性能是否与理论相符.施工工艺是否达到预期目的。对相关理论问题的深入研究，往往也需要大量荷载试验的实测数据。桥梁荷载试验是判定桥梁承载力性能时所不可忽略的重要步骤之一。桥梁荷载试验利用荷载作用引起桥梁结构的变位和振动从而测试桥梁结构指定部位的应力、应变、位移及加速度等数据。可按加载方式不同分为静载试验和动载试验。由静载试验可得到结构的强度、刚度;由动载试验可得到结构的模态特性(自振频率、振型和
5、阻尼比) 和系统参数(刚度、质量和阻尼矩阵) 。由此可确定桥梁结构实际工作状况和承载能力,掌握理论上难以模拟的部位或工况下的桥梁实际受力状态,发现一般性检查和检测中难以发觉的隐蔽病害,对桥梁结构做出总体评价并判别桥梁的安全承载能力。目前,对于新建的大跨桥梁,修复或改建/ 加固的旧桥,以及要通过特种车辆的新、旧桥梁,均需进行桥梁荷载试验以有效评定其承载能力。本文重点阐述了有限元模型的建立及桥梁荷载试验在桥梁检测中的应用,指出了其存在的问题及今后的研究发展方向。目 录摘要ABSTRACT第1章 绪论.11.1桥梁动载静载试验简介.11.1.1桥梁的荷载试验.11.1.2选题目的的理论价值和现实意义
6、.11.1.3本课题在国内外的研究状况及发展趋势.21.1.4荷载试验研究的主要内容.41.2 混凝土箱型肋拱桥静荷载试验方案设计的重点.51.2.1本论文研究内容及目的.51.2.2本方案设计的重点.51.3大桥概述.61.3.1工程概况.61.3.2 技术标准.61.3.3桥位，桥型的确定.61.3.4桥孔布置及桥面标高.61.3.5基础工程.61.3.6设计要点.6第2章 软件介绍及有限元模型的建立.82.1引言.82.2 SAP2000介绍.82.2.1 SAP2000特点.82.2.2 SAP2000适用范围.82.2.3 SAP2000程序的一些主要功能.92.3 SAP2000模
7、型的建立.92.3.1 SAP2000建模的一般步骤.92.3.2 SAP2000模型平面图形.122.3.3 SAP2000模型立体图.13第3章 荷载试验理论计算资料.143.1荷载效率的定义.143.2 计算汽车冲击系数的确定.143.3试验荷载与控制截面的确定.153.4拱顶截面内力的计算.163.4.1求拱顶截面的设计内力.163.4.2求拱顶截面的试验内力.173.4.3拱顶截面的试验荷载效率.173.5拱脚截面内力的计算.173.5.1拱脚截面设计内力.183.5.2拱脚截面试验内力.183.5.3求拱脚截面的试验荷载效率.193.6四分之一截面内力的计算.193.6.1四分之一
8、截面设计内力.193.6.2四分之一截面试验内力.203.6.3求四分之一截面的试验荷载效率.213.7八分之三截面内力的计算.223.7.1求八分之三截面的设计内力.223.7.2 八分之三截面的试验内力.223.7.3求八分之三截面的试验荷载效率.243.8 肋拱桥的应力、挠度计算.243.8.1各控制截面下的应力计算.243.8.2各控制截面下的挠度计算.26第4章 荷载试验方案.274.1 桥梁工程概况.274.1.1桥梁总体设计.274.1.2主要技术指标.274.2试验依据.274.3试验目的.284.4主要检测内容.284.5试验检测方法.284.5.1应力.284.5.2变位.
9、284.5.3试验荷载作用下裂缝观测.294.5.4结构动力荷载试验.294.6控制截面以及测点布置.294.6.1加载工况.294.6.2试验桥跨测点布置.294.7试验荷载及试验工况.324.7.1控制荷载.324.7.2控制内力.324.7.3试验荷载.324.7.4试验工况.334.7.5静力试验荷载效率.344.7.6加载车布置.344.8主要检测仪器.364.8.1静力试验.364.8.2动力试验.364.9试验组织及安全措施.37第5章 总结与展望.39致 谢.41参考文献.42摘要近几十年来，随着科学技术的进步，国民经济的蓬勃发展，国家基础设施建设规模的不断扩大，我国桥梁建设取
10、得了举世瞩目的成就，桥梁建筑技术也有了很大的进展。钢筋混凝土拱桥由于承载力高、跨越能力强、抗震性能好、施工方便而得到迅速发展。为保证桥梁的正常使用，检验桥梁结构特性及其工作状态是否符合设计标准和使用要求，需要对桥梁进行动静载荷载试验2。桥梁在长期的使用过程中不免会发生各种结构损伤。此外随着我国交通建设的迅速发展，交通运输量大幅度增加，行车密度及车辆载重越来越大，这也可能因为超载而造成桥梁结构的损伤继而加剧其自然老化。这些因素均导致了桥梁承载能力和耐久性的降低，由此而引起的一系列问题都需要相应的维修、改造和加固来解决，而这些工作又必须在对桥梁结构详细和系统的检测的基础上才能妥善进行3。关键字：桥
11、梁，交通，荷载试验ABSTRACTIn recent decades, with scientific and technological progress, the rapid development of the national economy, national infrastructure continues to expand the scale of construction, bridge construction in China has made remarkable achievements in bridge construction technology has al
12、so been much progress. Since the high capacity of reinforced concrete arch bridge, spanning ability, seismic performance, construction of convenient and rapid development. To ensure the normal use of the bridge, bridge inspection and structural characteristics and working conditions for conformance
13、to design standards and use requirements, the need for dynamic and static load on the bridge load test. Bridge in the long process of using a variety of structural damage will inevitably occur. In addition, as the rapid development of transportation construction, a substantial increase in traffic vo
14、lume, traffic density and traffic load increases, which may also be due to overloading of the damage caused by the bridge and then increased their natural aging. These factors have led to a bridge carrying capacity and durability of the reduction, the resulting series of questions have to be the app
15、ropriate maintenance, renovation and reinforcement to solve, and these must be on the bridge structure and detailed and based on the detection system can be properly carried out. Keywords: bridges, traffic, load test第1章 绪论1.1桥梁动载静载试验简介1.1.1桥梁的荷载试验近几十年来，城市中大跨桥梁、立交工程和复杂高架桥梁大量涌现。我国的江河上和城市内，都修建了许多特大和大、中
16、型桥梁，包括铁路桥梁、公路桥梁、公铁两用桥和城市的立交桥等4。检验桥梁结构特性及其工作状态是否符合设计标准和使用要求，以保证桥梁今后的安全运营，需要对已建成桥梁进行动静载荷载试验。通过动静载荷载试验为桥梁结构评估提供参考依据，是桥梁建设和使用中必不可少的一个重要环节。一般来说，桥梁有以下情况时需进行荷载试验：一是兴建的大跨度混凝土桥，尤其是采用了新结构、新材料和新工艺的桥跨结构更需进行荷载试验；二是需通行特种车辆的新旧桥梁，为保证该桥使用安全，需按实际轮位和轴重进行模拟荷载试验或等效荷载试验；三是修复的、改建的或加固的旧桥，为验证工程效果，需进行验收或鉴定性荷载试验；四是年久失修，且缺乏设计和
17、施工技术数据的旧桥，为判断是否能承受预计的荷载，也需进行荷载试验 在实际工作中，桥梁荷载试验在桥梁的科研，设计，施工，验收等各方面都起着重要的作用。按照荷载试验的侧重点，目的与要求不同，桥梁荷载试验分为以下几种：（1） 科学研究性试验和生产坚定性试验（2） 动荷载试验和静荷载试验（3） 原型试验和模型试验（4） 破坏性试验和非破坏性试验（5） 长期试验和短期试验1.1.2选题目的的理论价值和现实意义通过制定动静荷载实验方案，对实验结果进行分析，并结合有限元方法分析该桥的静载受力性能，以及动力特性等，从而对桥梁的安全性作出评估。桥梁荷载试验的目的有：（1）检验桥梁设计与施工的质量，对于一些大，中
18、型桥梁或者具有特殊设计的桥梁，在设计施工中必然会遇到许多新问题，为保证桥梁建设质量，施工过程中往往要求做施工监控，在竣工后一般还要求进行荷载试验，以检验桥梁是否符合规范和满足要求。（2）检验桥梁的动力性能是否满足正常使用的要求；通过荷载试验验证桥梁的计算图式是否正确，材料性能是否与理论相符，施工工艺是否达到预期目的。（3）检验桥梁的承载能力是否满足设计要求，桥梁使用中产生病害吗，设计荷载等级偏低等原因，有必要通过荷载试验判定构件损伤程度及承载力，受力性能的下降幅度，确定其运营荷载等级，为桥梁的运营、养护和管理提供依据。桥梁检测的价值与意义：随着我国公路桥梁事业的发展，新建的桥梁越来越多，同时亦
19、有许多旧桥逐渐进入养护维护阶段，为了适应公路运输量不断发展的要求，充分利用既有的公路桥梁，使之能够安全地为公路运输服务，根据交通部颁布的公路桥梁养护规范要求，必须对桥梁进行检测而对桥梁进行荷载试验是桥梁检测的重要手段。通过桥梁荷载试验结果可以更精确的评估桥梁的实际承载能力并判定桥梁是否需要检修加固，从而使桥梁在实际工程中发挥更大的运输作用。 1.1.3本课题在国内外的研究状况及发展趋势桥梁在长期的使用过程中不免会发生各种结构损伤。此外随着我国交通建设的迅速发展，交通运输量大幅度增加，行车密度及车辆载重越来越大，这也可能因为超载而造成桥梁结构的损伤继而加剧其自然老化。这些因素均导致了桥梁承载能力
20、和耐久性的降低，甚至影响到运营的安全，由此而引起的一系列问题都需要相应的维修、改造和加固来解决，而这些工作又必须在对桥梁结构详细和系统的检测的基础上才能妥善进行。传统的桥梁检测方法主要依赖于动静载试验和检测人员的现场目测，辅以混凝土硬度实验、超声波探测、腐蚀作用实验等多种检测手段。进入20世纪90年代，随着现代传感与通信技术的发展，无损检测技术更是出现了前所未有的发展势态，先后涌现出一大批新的检测方法和检测手段，使无损检测技术向着智能化、快速化、系统化的方向发展。近年来，一些新的方法被广泛应用于桥梁检测，如利用相干激光雷达测试桥梁下部结构的挠度，利用全息干涉仪和激光斑纹测量桥体表面的变形状态，
21、利用双波长远红外成像检测桥梁混凝土层的损伤，利用磁漏摄动检测钢索、钢梁和混凝土内部的钢筋等。随着振动实验模态分析技术的发展，运用振动测试数据进行结构动力模型修正理论得到了充分的发展，为桥梁结构的安全检测开辟了新的途径。基于振动模态分析技术，人们研究发现结构的动力响应是整体状态的一种度量，当结构的质量、刚度和阻尼特性发生变化时，选用结构振动模态作为权数，对结构损伤前后的模态变化量进行加权处理，从而实现对单元损伤的识别和有效定位。国外桥梁检测技术发展动向：1）先进的桥面板检测系统，包括双带远红外热成像系统、地面渗透雷达等。2)先进的桥梁测试和健康监测系统，包括全桥监测系统的无线电发送、精确的差分式
22、全球定位系统测量桥梁变形、应用钢传感器对桥梁超载进行测量和监测等。3)先进的疲劳裂纹探测和评估系统，包括测桥梁裂纹的新型超声波和磁分析仪系统、热成像系统、便携式声发射系统、无线应变测量系统、微波探测和定量分析、无源疲劳荷载测量设备和电磁声发射传感器等。4)先进的锈蚀探测和评估技术，包括磁漏探测技术、探测先张法压浆空隙的冲击一反射系统、埋入式锈蚀微传感器以及以磁为基础的测量系统。5)用强迫振动响应法定量评估桥梁下部结构、用激光振动计测量斜拉索索力以及量化的无损检测方法与桥梁管理系统结合的课题。自八十年代起，在一些工业发达国家，桥梁工程的重点已逐步转移到养护维修、鉴定评估和加固改造方面，并已取得长
23、足进展，在公路桥梁方面，美、英、加拿大和我国先后颁布了基于极限状态原理和设计规范的桥梁评估标准。1980年，英国工程师协会发表了既有桥梁结构的评估，1981 年，经济合作与发展组织召开了关于道路桥梁维修管理国际会议，在1990 年、1993年1996 年，在英国召开了三次桥梁管理国际会议，此外，还有不少相关会议论集和专题研究报告，在工程实践方面，美、英、加拿大先后颁布了基于结构可靠性理论和设计规范的桥梁评估规范或文件。 国内外检测技术的一些最新发展在美国,每年有大量的桥梁急需维修，为了确保桥梁的维修经费的合理使用，美国公路管理局拟采用一种贝叶斯预测技术，将以前的检测数据和工程判断组合起来，可清
24、楚的考虑到测量的错误，将建立在工程评价和先前的经验信息上融入到未来的混凝土桥梁衰变预测中，并可随时将新的检测数据增添到已有桥梁的管理系统中的架构中。这种技术现已运用于克罗拉多州的一座预应力桥梁上。美国公路管理局早已开始对美国国内所有的桥梁的基本数据建库，并可将以后的检测所获得数据不断的更新数据库中的内容。美国AASHTO 已建立起“DATAPAVE 路面长期管理使用性能数据库管理系统”，相信不久其相应的桥梁数据库管理系统也将建立起来。我国上海市现已着手建立上“海市城市桥梁管理系统”，它通过对桥梁的不同部位进行评价,通过加权汇总成全桥的桥梁缺损状况值(BCI)，最后得出该桥的使用可靠度，这种分析
25、充分运用了模糊数学的知识。与世界先进水平相比，我国公路桥梁方面的工作还存在一定的差距，主要现在设计评估理论还不够先进，评估体系还不够健全，评估方法还有待于完善。近年来，我国也在积极开展桥梁方面的评估研究工作，逐步积累资料和经验，公桥梁已颁布基于设计规范的桥梁承载能力鉴定文件，而且，现在正在编写城市梁抗震设计规范。随着我国经济高速发展，公路桥梁在构造形式上不断更新，结构上趋于轻型。这需要桥梁的设计工作者对桥梁的受力状态等进行合理的分析，从而达到优化设计目的5。1.1.4荷载试验研究工作的主要内容在结构的检测方法当中，荷载试验是一种最直观、最重要的检测方法。它是对桥梁结构物进行直接加载测试的一项科
26、学试验工作，通过了解桥梁结构在试验荷载作用下的实际工作状态，从而判断桥梁结构的安全承载能力及评价桥梁的营运质量。对于一些在理论上难以计算的部位，通过荷载试验可达到直接了解其受力的目的;通过荷载试验还能有助于发现在一般性检查中难以发现的隐藏病害;通过荷载试验可以检验桥梁结构的设计与施工质量:通过荷载试验可以确定旧桥结构的实际承载能力，为制定桥梁加固或改建技术方案提供科学依据。桥梁的荷载试验是一项复杂而细致的工作，技术含量高，应根据荷载试验的目的进行认真的调查分析，必要时进行相关的理论分析。公路桥梁荷载试验应以国家和交通部颁布的有关公路桥涵的法规、技术标准、设计规范为依据来进行，对于某些新结构以及
27、采用新材料、新工艺的桥梁，无相关条款规定时，可借鉴国外或国内其它行业的相关规范、规程的有关规定。荷载试验的主要内容包括:(l)荷载试验方案的拟定(包括静载试验与动载试验测试项目)；(2)荷载试验的测点设置与测试仪器、设备组配；(3)荷载试验的加载等级控制与试验过程安全控制；(4)试验数据分析与结构性能评定；(5)试验报告编写。根据荷载试验的作用性质，桥梁荷载试验可分为静载试验和动载试验。虽然二者在试验目的和内容上都很不相同，但对承受以车辆荷载为主的桥梁结构来说，这两种性质的荷载试验对于全面分析和了解桥梁结构的工作状态是同样重要的。静载试验可在结构上布置较多的测点，便于更全面的分析结构的受力情况
28、。动载试验则是研究分析桥梁结构在车辆荷载或其它动力荷载作用下的振动特性所必需的。在桥梁动载试验当中，按作用方式可将动力荷载分为冲击荷载、振动荷载、和制动荷载。在具体的试验中可根据试验的具体要求来选择荷载方式。目前，在桥梁设计实践中，对于车辆荷载所产生的动力作用的影响，采用了在结构静力计算的基础上引入活载冲击系数的方法来考虑。以跨长或加载长度作为参数的冲击系数是一个概括了多种影响因素的综合性技术指标。冲击系数的数值范围一般是通过桥梁动载试验，并综合分析来确定的。桥梁荷载试验也是新型桥梁结构性能研究、各类桥梁施工质量与结构承载能力评定工作的重要手段。普及桥梁荷载试验技术，搞好试验工作并做出桥梁结构
29、性能的正确评价，对于推动我国桥梁建设，提高桥梁工程质量，挖掘服役桥梁承载潜能，都具有十分重要的意义。1.2 混凝土箱型肋拱桥桥静荷载试验方案设计的重点1.2.1本方案研究内容及目的在各种桥梁中，钢筋混凝土箱型拱桥是公路桥梁广泛采用的结构形式，桥梁承载力评定的重要依据是桥梁荷载试验。本次毕业设计是通过对混凝土箱型拱桥的结构分析，设计制定混凝土箱型拱桥的静、动力荷载试验方案。通过荷载试验方案的设计了解实验应力分析在工程实际中的应用，掌握桥梁结构的有限元分析方法，了解桥梁荷载试验的全过程 。1.2.2本方案设计的重点：第一，查阅有关资料文献，根据设计图纸，应用CAD和SAP2000建立混凝土箱型拱桥
30、的有限元模型，然后分析结构的受力特点，通过结构检算，校合结构强度，确定试验控制截面；第二，对需要进行实测的拱桥进行结构分析和理论值验算分析和掌握需要进行桥梁荷载试验的实际拱式桥梁的结构域受力特点,应用SAP2000计算结构的设计控制内力，选择合适的试验荷载并进行等效布载和制定加载方案；第三，对实际桥梁进行现场勘查和详细的结构检测,计算试验荷载作用下控制测点,的应力、挠度值；第四，根据不同的桥型确定主拱圈和拱上建筑的控制界面;选择合理试验设备，确定桥梁控制测点的应力、挠度及索力的测试方法明确需要实测的截面参数:应力，应变，挠度，变形。第五，对桥梁结构进行固有频率分析，制定桥梁的动力试验方案, 根
31、据结果对实桥实际工况进行评定，并综合分析判断桥梁结构的安全承载力，动力性能和使用条件, 对实桥进行加载试验，测取既定的各种实际参数并将理论值与实测值进行比较。1.3大桥概述1.3.1工程概况大桥是连通三个区十多个乡的交通要道，全桥长276.10米。1.3.2 技术标准 （1）荷载：汽车20级，挂车100，人群300公斤/平方米。（2）桥面净宽：净7+2*2米人行道。（3）航道等级：按四级航道考虑。（4）设计洪水频率：P=1%（5）桥头引道：按三级公路接线。1.2.3桥位，桥型的确定（一）桥位： 初步设计时，提出来三个桥位，即峡门口桥位，中渡口桥位，红豆树桥位，进行比较后采用红豆树桥位。（二）桥
32、型：采用无支架吊装箱形拱。1.3.4桥孔布置及桥面标高 孔径和桥面标高的确定，是根据水文，地质，地形资料，并考虑了以下因素：满足通航净空的要求；避免水下基础工程；减少桥前涌水保障船只行驶安全；满足两岸已建成的沿江路的立交。按此要求，主河槽用135米箱形拱跨过，两桥墩均在枯水以上施工。两岸分别布置了一跨55米的引孔，矢跨比均为1/6，桥面标高确定为22米。1.3.5基础工程 两岸桥台和1号，2号交界墩，采用明挖基础，重力式墩台，在满足冲刷，强度，稳定的要求下，基础至于出去风化层的基岩上。1.3.6设计要点（一）上部构造 （1）主孔和引孔拱圈均为箱型断面，全拱圈又五片拱箱组成，拱圈为等截面悬链线，
33、优选拱轴系数，135米得拱轴系数m=1.121,55米拱轴系数m=1.521，拱上空腹部分由排架立柱支撑顺桥向两根连续纵梁，实腹部分为横向与立柱同宽的垫墙，其上安装横向行车道板。 （2）拱圈为无铰拱。135米但片拱箱合拢后，长细比较大，横向稳定系数较小，必须双箱合拢并把拱脚接头与墩帽用混凝土先浇好，形成固结，加强两箱间各处横向连接，保证两箱的共同受力作用，才能满足稳定性要求。（二）下部构造 （1）桥墩台位置处，做过简易的槽探和钻探，施工开挖后，实际地质情况与资料有出入，可酌情提高或加深基础标高。 （2）两墩均是交界墩，刚度较大，与拱圈刚度比大于7，因此桥墩按单孔受力计算。 （3）两墩均按施工制
34、动墩设计，即允许承受55米孔或135米孔的裸拱单向推力。第2章 软件介绍及有限元模型的建立2.1引言在后续的计算和验算中我们将运用到SAP2000结构分析软件，它能简化计算量，可以将复杂的结构简化为杆件单元或者平面框架，使得建模更方便。在SAP2000三维图形环境中提供了多种建模、分析和设计选项，且完全在一个集成的图形界面内实现。在今天的市场上SAP2000已经被证实是最具集成化、高效率和实用的通用结构软件。在使用软件之前，我们有必要对SAP2000个软件有个基本的了解，清楚地知道它的使用方法和计算结果的调用。2.2 SAP2000介绍SAP2000 是独立的基于有限元的结构分析和设计程序。它
35、提供了功能强大的交互式用户界面，带有很多工具帮助快速和精确创建模型，同时具有分析最复杂工程所需的分析技术。SAP2000 是面向对象的，即用单元创建模型来体现实际情况。一个与很多单元连接的梁用一个对象建立，和现实世界一样，与其它单元相连接所需要的细分由程序内部处理。分析和设计的结果对整个对象产生报告，而不是对构成对象的子单元，信息提供更容易解释并且和实际结构更协调。在SAP2000三维图形环境中提供了多种建模、分析和设计选项，且完全在一个集成的图形界面内实现。在今天的市场上SAP2000已经被证实是最具集成化、高效率和实用的通用结构软件。2.2.1 SAP2000特点三维结构整体性能分析，空间
36、建模方便，荷载计算功能完善，可从CAD等软件导入，文本输入输出功能完善。结构弹性静力及时程分析功能相当不错，效果高，后处理方便。不足之处在于弹塑性分析方面功能较弱，有塑性铰属性，非线性计算收敛性较差。提供二次开发接口。结构工程分析中常用的工具。2.2.2 SAP2000适用范围 SAP2000是通用的结构分析设计软件，适用范围很广，主要适用于模型比较复杂的结构，如桥梁，大坝，海洋平台，工业建筑，发电站，输电塔，网架等结构形式，当然高层等民用建筑也能很方便的用SAP建模、分析和设计。在我国，SAP2000程序也在各高校和工程界得到了广泛的应用，尤其是航空航天、土木建筑、机械制造、船舶工业、兵器以
37、及石油化工等许多部门都大量使用SAP2000程序。2.2.3 SAP2000程序的一些主要功能SAP2000具有极强的功能，如建模功能(二维模型、三维模型等)、编辑功能(增加模型、增减单元、复制删除等)、分析功能(时程分析、动力反应分析、等)、荷载功能(节点荷载、杆件荷载、板荷载、温度荷载等)、自定义功能、以及设计功能等等。这些功能的实现均是在同一个可视化界面中实现的，用户界面非常友好。它可以模拟大量的结构形式，包括房屋建筑、桥梁、水坝、油罐、地下结构等等。桥梁设计者可以用SAP2000的桥梁模板建立桥梁模型，自动进行桥梁活荷载的分析和设计，进行桥梁基础隔震和桥梁施工顺序分析，进行大变形悬索桥分析和Pushover推倒分析。2.3 SAP2000模型的建立2.3.1 SAP2000建模图2.1材料属性截面定义如下图2.2图2.2定义截面SAP2000建模时有必要通过对组的定义，将同一类型的单元编为一组，从而方便模型的分析，组的定义见图2.3图2.3定义组车道定义见图2.42.4定义车道车辆的定义见图2.52.5定义车辆工况的定义如下图所示图2.6定义工况图2.6定义分析工况2.3.2 SAP2000模型平面图形图2.6试验桥梁有限元建模平面图图2.7平面图形2.3.3 SAP2000模型立体图
