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1、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
2、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（sub SETCC）1.3 单位系统除特殊说明外，本系统的单位约定为：1 长度，m2 力，t、t-m3 应力：kg/cm21.4 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
3、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 AUTOCAD LISP输出文件filename.LSP1.6 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? (
4、YY or N)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? (Y or N)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74和105，参见“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。2ZK活载（高速铁路活载）相应的数据描述卡为
5、146卡和1411卡，参见“数据卡填卡说明”部分。3AUTOCAD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
6、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
7、承载能力进行极限状态抗弯配筋（对PQ(6)=5，不填)CAA(IA,8)CAA钢束预应力特性数组(IPRC=5，不填)4m2m1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0.0m22. 一根钢束面积t/m23. 钢束弹模t/m24. 张拉控制应力5. 钢束松弛终极值与控制应力比值56 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M8 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
8、录四计算。徐变规律计算公式为：(t，)= ()+04(t-)+ f(t)- f()式中各项含义详见规范相应于TCS(1)TCS(8)填为：1f1与环境有关的徐变基本系数，参见公规附表412入与环境有关的徐变基本系数，参见公规附表413填04填05填06填07填08填0（2）老化理论1填02填03填04填05填06填徐变终极值K7填08徐变增长速率，依环境由湿冷干热在000274001096间取值。3IA为先张力筋和后张力筋的组数之和4CAA(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=5不填)序 号注 解变 量单 位内 容10-11ICO计算束总数
9、10-21ICVO类型束总数10-32ISIP各类型束导线点总数10-42ICZO各类型束转折点总数10-5ICN(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04. 该束规格类别10-6NC1(O,ICV,O)各类型束转折点数，第一个数填0，各数之和应为ICZO10-73CIP(ISIP,4)mmmm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：
10、按下列规定填写：-X X X XX X X X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）4Z坐标10-84TCN1(ICO,6)mmm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)10-9NCAIESC(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
11、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，
12、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。 4x、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 位内 容11-1ISCB斜缆总数，非斜拉桥填011-22DMOE(ISCB)t/m2各斜缆初始弹模，非斜拉桥(ISCB=0)不填11-33IGYPLY(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。11-4IGO钢筋混凝土配筋类型，不配筋填0，配筋填1。11-51ITA计算主拉应力单元数，不计填011-61KTA(
13、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2I端截面主应力计算点号之一3I端截面主应力计算点号之二4J端截面主应力计算点号之一5J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
14、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：X X X E5，其中XXX为本阶段之序号(取值1ISTO)。序
15、 号注 解变 量单 位内 容12-1PT(N)mttt-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)12-2RNEX(N)M桥面铅直分布载各变化点X坐标12-3Q(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 12-4RNEX(N)任意分布载作用的各杆元序号12-5Q(4XN)t/m对N个杆元，逐个填写，每杆元填四个数，无任意分布载作用，不填表12-4，12-5。12-6RLF(N,4)对本阶段发生强迫位移的各节
16、点逐个填写，每节点填四项(无则不填12-6)：1发生强迫位移的节点号2水平强迫位移值3铅直强迫位移值4转角强迫位移值12-7NO(N)本阶段斜拉桥张拉斜缆的单元序号12-8FORCE(N)t各张拉斜缆的张拉力，顺序与上面单元序号对应(无张拉斜缆，不填12-7，12-8)。*以下为使用阶段输入数据* (只算安装时，不填下列各段数据)*仍以控制信息XXXD5作第一行，XXX取值ISTO3.13 数据卡13：运营阶段荷载组合信息及其恒载计算信息序 号注 解变 量单 位内 容13-11RNCO(1000,N+5)运营阶段荷载组合信息，每种组合信息按下列格式描述：1汽车2挂车3特载4满人5火车6第一组附
17、加荷载7第二组附加荷载 N+5第N+5组附加荷载“步人”自动组合到“汽车”中，以对应汽车的组合信息参与组合。“火车”和“满人”工况不能同时出现，否则，“满人”失效。有火车时即按铁路桥规进行组合，否则按公路桥规极限承载能力组合。参见功能说明13-2NR下列各项对应TPQ(ISTO,1-4)有关信息填写。集中力(无集中力不填NR及PT)集中荷载的作用点数13-3PT(NR,5)对有集中荷载作用的NR个点，逐个单元填写，各点填5个数，填写方法见12-1项。有N组集中荷载，循环填NR和PT，直至全部填完。13-4NQ分布力(无分布力不填NQ，RNEX及QO)荷载信息为四位数： X X X X4 3 2
18、 1第四位用来区别分布载的性质，如果仅桥面有铅直分布荷载第四位填1，一至三填001（均布）或铅直分布荷载集度的变化点数。如果桥面为一般分布荷载，第四位填0，一至三位填作用分布荷载的单元数。13-5RNEX填同12-2项或12-4项13-6QO填法同13-3项或12-5项有N组分布力，循环填RNEX和QO，直至全部填完。13-7NF强迫位移(无强迫位移不填NF及RLF)强迫位移节点数13-8RLF(NF,4)填法同12-6项有N组强迫位移，循环填NF，及RLF，直至全部填完。13-92ITEPY温度变化(不计温度变化不填下列项目)温度类型：单元上、下缘温差，填1顶板升温5C，填2截面温度按指数曲
19、线变化，填313-103NT同温度变化杆元数组13-11ALaf线胀系数温度分布曲线指数（填绝对值），ITEP3，填1弹性模量折减系数，不折减填1。13-124ITB(NT,4)每组同温度变化杆元填4个数，共NT组：1该组杆元起始序号2该组杆元终止序号3截面上缘温度4截面下缘温度，ITEPY1填0。有N组温度变化时，循环填各组ITEPY，NT，AL，a，f，ITB注解：1荷载组合信息用一组整型数表示，说明运营阶段各荷载组合中包含那些荷载。其中前5项为必填项，后面项数依表8-2项TPQ(ISTO，1-4)而定。例如除活载和恒载外，运营阶段另有2组集中力，1组分布力，3组强迫位移，2组温度。则TP
20、Q(ISTO，1-4)为2，1，3，2。附加荷载总组数N=2+3+2=8。若有下列两种荷载组合：（1）汽+第一组集中力+第一组温度+分布力（2）挂+第二组集中力+分布力+第二组强迫位移+第二组温度则RNCO(2，13)填为：2,0,0,0,0,2,0,2,0,0,0,2,00,2,0,0,0,0,2,2,0,2,0,0,2 以上组合信息的值可为1、2或0，0，表示不组合；1，表示无条件参与组合；（承载能力极限状态自动采用该类型）。2，最不利组合，使效应不利时进行组合，否则不组合（限于容许应力法）。2本程序考虑了下述三种温度变化模式： 其中顶板升温5度，“顶板” 是指截面最上面两个变宽点之区域。
21、(程序TEMPER)3凡线胀系数相同，且截面上温度分布相同，列为一组同温度变化杆元。4要求最后一组单元的终止序号必须是最大单元号。3.14 数据卡14：影响线及活载加载信息(IAUTO=0,不填)序 号注 解变 量单 位内 容14-1NLO影响线点数当其0时，结束活载内力及其包络组合计算。14-2IBHOcm影响线加密间距，一般填10014-3LDBND(LDB)输出活载加载位移点数，不输填0输出活载加载位移的节点号(LDB=0，不填)14-4LFENE(NLO)输出活载内力的单元数，不输填0输出活载内力的单元号，(NFE=0，不填)14-5LP(NLO)填各影响线点点号14-6PQ(6)t/
22、mt/m活载等级信息，共6个数：1汽车等级：汽-10，汽-15，汽-20，超-20，分别填10，15，20，200。不计填0。汽-36(重)，汽-36(轻)，分别填360，36。2挂车等级：对挂-80，挂-100，挂-120，分别填80，100，120，不计填0。3特载：特种车辆，填车轴个数，不计填0。4全桥满布载人群(简称满人)，填人群集度，不计填0。5步行道人群(简称步人)6铁路列车荷载：中活载 填1ZK活载 填 101非中活载、ZK活载，填简化后荷载数不计填014-7IVET荷载横向分配系数、沿跨径方向变化点数。14-8XET(IVET)ETA(6,IVET)m上述变化点X坐标各种活载各
23、变化点处横向分配系数1：6对应汽车，挂车，特载，满人，步人，火车。1：IVET各变化点处横向分配系数14-9PS(PQ(3)XS(PQ(3)tm特种轴重，见下图。(PQ(3)=0，不填)，特种轴位坐标，见下图。(PQ(3)=0，不填) 14-10ZP1(PQ(6)+1)RLOAD1RLOAD2t/mt/m当PQ(6)1。即非中活载时填简化后的各集中力(间距1.5m)重车每米重轻车每米重14-11ZZH列车冲击系数，PQ(6)=0，不填。注解：zzh，列车冲击系数，PQ(6)=0，不填1对于标准铁路中活载，仅输入冲击系数，对于非标准荷载，将车列简化为间距为1.5m的一系列集中荷载，从第PQ(6)
24、个荷载起，以后集中荷载与PQ(6)个集中力相同。ZP1填写从1到PQ(6)个集中力，最后填冲击系数。3.15 数据卡15：横向加载输入数据(IAUTO=2，输入)序 号注 解变 量单 位内 容15-1BD(7)mmmmmm桥面横向尺寸：1车行道宽2左步道宽3右步道宽4左边缘横坐标5影响线有值起点横坐标6影响线有值终点横坐标7桥面分车带数15-2GT(7)mmmmmt特载横向尺寸，无特载不填。PQ(3)0填1横向外轮中间距2横向轮数3车轮计算宽度(应为0.1m倍数)4相邻车最小距离5最左一辆车外轮至缘石距离6最右一辆车外轮至缘石距离7单轮重15-3GAU(7)非标准车横向尺寸，同GT，无不填。P
25、A(1)0且不等于10、15、20、200时填。15-4CI(4,2)BD(7)0时填分车带坐标，如下图，否则无分车带不填按4条分车带计，不足充0。依次填各分车带左线横坐标，右线横坐标。3.16 数据卡16：纵向配索输入数据(IAUTO=10,输入)序 号注 解变 量单 位内 容16-1GJC(6)m2mmt/mmm有关配索数据1预应力索单束面积2预应力索各排横向间距3预应力索各排竖向间距4单束的有效预应力5预应力束的孔道直径6腹板保护层之和(到筋中心)16-2SIG(ICOO)t/ m2依次填对应各荷载组合的混凝土的容许应力。(拉为负)3.17 钢筋混凝土结构配筋输入数据 (IPRC=10,
26、且114卡IGO0,且116卡中PQ(6)=0填)序 号注 解变 量单 位内 容17-1IBARTP普通钢筋类型(1:螺纹)17-2DIAS,普通钢筋直径(MM17-3A0S,上翼缘保护层(M17-4A0X下翼缘保护层(M)17-5RA混凝土设计强度(KPa)17-6RG,钢筋设计强度(KPa)17-8(DETA(I),I=1,ICO0)容许裂缝宽度(MM)4程序考核4.1 影响线加载某连续梁结构，共29个加载节点，坐标如下：1计算节点坐标节点 坐标X(m) 坐标Y(m) 节点 坐标X(m) 坐标Y(m) 节点 坐标X(m) 坐标Y(m) 1 .000 1.266 11 18.650 1.393 21 34.650 1.393 2 .750 .000 12 20.650 1.393 22 37.000 1.393 3 1.300 1.266 13 23.650 .000 23 39.000 1.393 4 4.300 1.393 14 24.150 1.266 24 41.000 1.393 5 6.300 1.393