CSiBridge - Phần mềm phân tích thiết kế cầu

Chế độ một cửa sổ, nhiều khung nhìn:

CSIBridge cung cấp một giao diện duy nhất để người dùng có thể thực hiện các việc như: Lập mô hình, Phân tích, thiết kế, lên kế  hoạch, gán tải trọng và Lập báo cáo.

Lập mô hình - Các mẫu sẵn - Templates:

CSIBridge cung cấp các mẫu đã được chọn lọc giúp cho việc khởi tạo nhanh chóng một mô hình mới. Việc này thường  rất hiệu quả khi thiết lập một mô hình mới và có thể được chỉnh sửa sau đó.
 

Chức năng Chỉnh sửa các dữ liệu tương tác cho phù hợp:

Chức năng chỉnh sửa dữ liệu tương tác cho phù hợp cho phép người dùng chỉnh sửa dữ liệu của mô hình trong một bảng một cách đơn giản giúp thay đổi mô hình theo ý của người thiết kế. Các dữ liệu trong bảng có thể xuất và cập nhật sang các phần mềm Microsoft Excel và Microsoft Access.
 

Mô hình đối tượng cầu:

Mô hình đối tượng cầu là một tập hợp toàn diện các thành phần làm nên tổng thể một cây cầu. Các thông số của mô hình được quản lý thông qua Mô hình đối tượng cầu ( Bridge object model). Bao gồm: Mô hình mặt cắt cầu, các vách ngăn, gối cầu, các ngàm, nền đàn hồi, các cấu trúc thượng tầng thay đổi, các mố cầu, trụ cầu, dầm khớp, bố trí cáp dự ứng lực và nhiều hơn nữa.

Bridge Wizard:

Mục Bridge Wizard là một công cụ mạnh để hướng dẫn người dùng từng bước một trong suốt quá trình tạo một mô hình cầu phức tạp với các chỉ dẫn cho mỗi bước làm nhằm đảm bảo rằng tất cả các thành phần cần thiết phải được định nghĩa trong mô hình.

Bố trí làn đường - Layout Lines:

Layout lines xác định các làn đường cao tốc trên cầu, Chúng có thể được định nghĩa trong CSIBridge bằng việc các xác định các gối và các điểm trạm, hoặc chúng có thể được nhập vào từ file TransXML.  Khi đường Layout line được thay đổi, toàn bộ cấu trúc cầu và các thông số hình học cũng được cập nhật theo.

Mặt cắt cầu – Superstructure Deck Sections:

CSIBridge xây dựng một tập hợp các thông số mặt cắt bản mặt cầu bao gồm cả  cầu dầm hộp bê tông, dầm chữ I và chữ U đúc sẵn, dầm hộp thép, cầu dầm thép. Tất cả các mặt cắt bản mặt cầu được gắn các tham số  để định nghĩa phù hợp với từng mô hình cầu trên thực tế.

Kết cấu gối đỡ:

Kết cấu gối đỡ cầu có thể được mô phỏng thực tế thông qua CSI Bridge. Trụ cầu, mố cầu, các ngàm, các loại gối và nền đàn hồi là những yếu tố có thể được định nghĩa như là liên kết hoặc thành phần khớp nối.

• Trụ và and trụ khung:

• Bệ và gối

Vách ngăn

Vách ngăn có thể được bố trí tăng cường dọc theo suốt chiều dài dầm, bao gồm các loại như vách bê tông, vách dầm thép, hoặc có thể là khung dầm thép. Trong trường hợp để tránh mất cân bằng  và chao đảo, Một khung thép chéo có thể được chỉ định cho dầm thép U.

Bê tông dự ứng lực

Định nghĩa dự ứng lực kéo sau trong CSIBridge sử dụng cho việc bố trí cáp và lực căng. Khi định nghĩa dầm hộp, CSIBridge sẽ tự động gán các địa điểm treo cáp, và các kỹ sư cũng có thể dễ dàng chỉnh sửa chúng.

Các biến tham số - Parametric Variations:

CSIBridge cho phép tạo ra sự thay đổi hình học trên toàn bộ tổng thể cầu hoặc từng bộ phận của cầu theo một đường dốc, Sự thay đổi có thể cho cả hai phương dọc và ngang đối với mặt cắt ngang mặt cầu. Việc xác định các tham biến làm giảm đáng kể lượng thời gian trong quá trình mô hình.

Làn đường -Lanes:

Xác định nhanh chóng các làn đường cơ bản dựa trên ‘layout lines’ của cầu.Làn đường có thể được định nghĩa rằng chiều rộng của làn rộng hơn so với phương tiện thiết kế. Kết quả đường bao phản ứng có thể được định nghĩa sau đó để phù hợp với mô hình tải trọng của phương tiện trên cầu.
 

Nút

CSIBridge tự động tạo các điểm nối cho các đối tượng kết cấu tại mỗi nút giao hoặc khớp nội tại trong quá trình chia lưới cấu trúc đối tượng. Tọa độ khớp và thông tin có thể được hiển thị trên màn hình trong cửa sổ mô hình hoặc dưới dạng bảng.

• Tổng quan Frames

Các nút trung gian tự động được tạo ra khi các thành phần giao với khung để đảm bảo chúng làm việc theo phần tử hữu hạn
 

• Thuộc tính tiết diện

Phần tử cáp dự ứng lực

Trong CSIBridge, cáp dự ứng lực được vẽ dễ dàng như một đối tượng độc lập. Với đặc điểm hình học như đường thẳng, đường cong parabolas, cung tròn, hoặc các dạng hình học tùy ý khác. Chúng có thể được xác định để treo bên trong một dầm hộp. Việc căng cáp, bao gồm cả những ứng suất mất mát, có thể dễ dàng được thực hiện.

Phần tử cáp

Các phần từ cáp là các phần tử phi tuyến được sử dụng để mô hình hóa các ứng xử liên kết của cáp mảnh dưới tác dụng của trọng lượng bản thân. Chúng đặc biệt hữu ích khi sử dụng trong mô hình cầu treo, cầu dây văng.

Phần tử tấm

Phần tử vỏ là một loại đối tượng  được sử dụng cho mô hình mảng, tấm, vỏ hoạt động trong mặt phẳng và cấu trúc ba chiều. Các chất liệu vỏ có thể đồng nhất hoặc các lớp trong suốt. Vật liệu phi tuyến cũng có thể được xem xét khi sử dụng lớp vỏ.

Phần tử khốiSolids

Phần tử khối là một yếu tố 8 nút để mô hình hóa kết cấu ba chiều và khối cứng. Nó được dựa trên một công thức đẳng tham số trong đó bao gồm chín chế độ uốn không tương thích tùy chọn và rất hữu ích cho các đối tượng mô hình trong đó tải, điều kiện biên,thông số mặt cắt, hoặc phản ứng khác nhau tùy theo độ dày.

Phần tử liên kết - Links

Một thành phần liên kết có thể biểu lộ tuyến tính, phi tuyến tính, và hoạt động phụ thuộc vào tần số. Các yếu tố liên kết sau đây có sẵn trong CSiBridge:  Tuyến tính, Chuỗi tuyến tính đàn hồi, Chuỗi tuyến tính Plastic, Khe co giãn, Lò xo, Giảm chấn, Friction Isolatos, cao su cách điện, T / C Isolators, tần số phụ thuộc đàn hồi (Frequency - dependent Springs)và Tần số phụ thuộc giảm chấn (Frequency – dependent Dampers).

Liên kết khớp  - Hinges

Người dùng có thể tạo ra và áp dụng các thuộc tính liên kết khớp để thực hiện phân tích pushover trong CSiBridge. Ứng xử của vật liệu phi tuyến trong các phần tử dạng thanh (dầm / cột / giằng) có thể được mô hình hóa bằng cách sử dụng fiber hinges. Cách tiếp cận này đại diện cho các vật liệu trong mặt cắt ngang như các điểm rời rạc, mỗi điểm này tuân theo đường cong ứng suất-biến dạng của vật liệu một cách chính xác. Vật liệu hỗn hợp, chẳng hạn như bê tông cốt thép và hình dạng phức tạp có thể được biểu diễn.

Phần tử lò xo - Springs:

Gối tựa đàn hồi là một thành phần liên kết được sử dụng để kết nối đàn hồi khớp nối với đất nền và có thể là tuyến tính hoặc phi tuyến trong tự nhiên. Điều kiện gối tựa phi tuyến có thể được mô hình hóa bao gồm cả khe co giãn (Chỉ chịu nén), đa tuyến tính đàn hồi hoặc nhựa đàn hồi, nhớt chống dao động, chất cách điện cơ bản. Mô hình nâng cao cho phép nền móng làm việc đồng thời cùng kết cấu phần trên, bao gồm cọc và móng. Thông số lực biến dạng đa tuyến tính và lực nén đất đàn hồi có thể được xác định.
 

Tải trọng phương tiện- Vehicle Loads and Classes:

Phương tiện được sử dụng để xác định tải trọng động trong CSIBridge là những phương tiện thường được tham gia hoạt động giao thông trong thực tế. Có nhiều loại xe tiêu chuẩn ở trong chướng trình, hoặc là người dùng có thể thiết kế loại phương tiện đặc trưng dựa vào những đặc điểm kỹ thuật của phương tiện. Vehicle Classes là một tập hợp của một hoặc nhiều phương tiện có thể được gán cho hoạt động trên một số tuyến trong moving-load.
 

Mẫu tải trọng:

Một mẫu tải trọng được xác định bằng các lực phân bố trong không gian, chuyển vị, nhiệt độ, và những yếu tố khác tác động lên kết cấu.

Thông số tải trọng – parametric Loading:

Tải trọng của cấu trúc thượng tầng có thể được xác định và được gán cho một tham số đối tượng mô hình cầu. Các đối tượng tải trọng cầu có thể được gán cho bất kỳ loại tải mẫu nào đã được xác định và có thể bao gồm tải trọng của lớp bề mặt, lan can, ván khuôn, vách ngăn, dầm, sàn và nhiều loại khác. Sau khi đã xác định tham số tải trọng cho đối tượng mô hình cầu chúng có thể dễ dàng hiển thị và sửa đổi.
 

• Trại trọng tập trung, tải phân bố theo đường, tải phân bố theo diện tích

• Tải trọng do nhiệt độ

Tổng quan

CSI Solvers đã được kiểm nghiệm bởi ngành công nghiệp trong vòng hơn 35 năm qua. Nhân tính toán SAPFire Analysis Engine có thể hỗ trợ máy tính 64 bít để tối ưu hóa và thực hiện cả hai phân tích Eigen Analysis và Ritz Analysis.

Tải trọng di động

Phân tích tải trọng động có sẵn trong CSIBridge để tính toán các đường ảnh hưởng và các bề mặt cho các làn giao thông trên các cấu trúc cầu và phân tích cấu trúc cho các ảnh hưởng do tải trọng động của xe tác dụng trực tiếp lên. Phương tiện cũng có thể được di chuyển trong nhiều bước phân tích. Điều này có thể sử dụng cho nhiều bước như trong trường hợp tải trọng tĩnh, tải trọng động, sau đó có thể là tuyến tính hay phi tuyến.

Phân tích sất ổn định

Mất ổn định tuyến tính của một cấu trúc có thể tìm thấy trong bất kỳ tổ hợp tải trọng nào. Sự mất ổn định có thể được tính toán từ một trạng thái phi tuyến hoặc một giai đoạn của quá trình thi công. Phân tích sự mất ổn định phi tuyến đầy đủ cũng xét tới sự ảnh hưởng của độ võng lớn hoặc P-delta. Snap-throughbuckling  có thể được ghi lại bằng cách sử dụng phân tích tĩnh với sự kiểm soát chuyển vị. Phân tích động lực có thể được sử dụng để mô hình hóa sự mất ổn định phức tạp hơn, chẳng hạn như vấn đề theo tải

Phân tích P-Delta

Phân tích P-delta ghi lại hiệu ứng là làm mềm của lực nén và hiệu ứng tăng cứng của cáp dự ứng lực. Một phân tích P-delta đơn lẻ dưới tác dụng của trọng lực và tải trọng dài hạn có thể được sử dụng để thay đổi độ cứng trong trường hợp tải trọng tuyến tính, sau đó có thể chồng kết quả lên nhau. Ngoài ra, mỗi sự kết hợp của tải trọng có thể được phân tích cho các hiệu ứng P-delta phi tuyến đầy đủ. Hiệu ứng P-delta được bao gồm cho tất cả các yếu tố và được tích hợp vào phân tích và thiết kế.

Pushover - tính toán phương pháp đẩy dần

Các tính năng phân tính Pushover trong CSIBridge bao gồm việc thực hiện FEMA 356 và các khớp nối và chức năng khớp sợi trên cơ sở ứng suất biến dạng. Các yếu tố lớp vỏ phi tuyến cho phép người sử dụng xem xét hoạt động dẻo của các bức tường bê tông, tấm thép, và các phần tử hữu hạn khác trong phương pháp phân tích Pushover. Quan hệ lực – biến dạng được xác định cho thép và khớp bê tông..

Phân tích động Dynamic

Khả năng phân tích động lực học trong CSIBridge bao gồm việc tính toán chế độ rung lắc sử dụng vector Ritz hoặc Eigen. Phân tích phản ứng phổ, phân tích time-history cho ứng xử tuyến tính và phi tuyến tính.

• Phương thức phân tích
   

• Phổ phản ứng

• Phân tích theo lịch sử thời gianTime History

Time Dependent

Staged construction là một loại phân tích phi tuyến trong CSiBridge mà cho phép bạn xác định một trình tự giai đoạn mà trong đó bạn có thể thêm hoặc loại bỏ các phần của cấu trúc, có lựa chọn áp dụng tải trọng lên các phần của kết cấu, và xem xét thời gian phụ thuộc vào ứng xử của vật liệu như lão hóa , từ biến, và co ngót.

• Theo giao đoạn thi công
   

• Co ngót và từ biến

Steady State

Phân tích trạng thái ổn định được tích hợp để xác định phản ứng của kết cấu theo chu kỳ (hàm điều hòa, hàm sin) tải trên một dải tần số. Tần số phụ thuộc vào độ cứng và thuộc tính giảm chấn (trở kháng phức tạp) có thể được bao gồm cho mô hình nền móng và những khu vực ảnh hưởng sâu, bao gồm cả những bức xạ giảm chấn. Phân tích trạng thái ổn định có thể được sử dụng để đo lường tác động của nhiều máy hoạt động ở tần số khác nhau bằng cách kết hợp các kết quả của một số phân tích trong cùng một mô hình.

Target Force

Trong quá trình phân tích phi tuyến tĩnh, cáp và phần tử thanh có thể được tự động căng thẳng để đạt được các giá trị lực dọc trục đã được xác định. Điều này thường được sử dụng để căng cáp dự ứng lực trước, nhưng nó cũng có thể được sử dụng  đưa vào kết cấu một lực đặc biệt khi sử dụng phần tử thanh.

Load Combinations

CSiBridge cho phép tính toán một số lượng không giới hạn các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng. Các loại tải trọng kết hợp bao gồm: cộng tuyến tính, đường bao (min / max), add absolute, SRSS, và range combinations. Thành phần của tổ hợp tải trọng có thể bao gồm các tổ hợp tải trọng khác.
 

Tổng quan Load Rating

CSIBridge đánh giá và tính toán tải trọng an toàn của một cây cầu dựa trên các hướng dẫn của tiêu chuẩn AASHTO cho việc đánh giá điều kiện tải trọng và các yếu tố kháng tải của Highway Bridges tháng 10 năm 2003(sửa đổi tạm thời năm 2005) và Sổ tay Đánh giá cầu chỉnh sửa lần 2 năm 2011 ( sửa đổi tạm thời năm 2013).

Biến dạng hình học – Deformed Geometry:

Người dùng có thể hiển thị biến dạng hình học dựa trên bất kỳ tải hoặc kết hợp các tải trọng, cũng như chế độ hình ảnh động.

Biểu đồ lực – Force Diagrams:

Lực cắt và biểu đồ mô men hiện thị nội lực cắt, mô men và chuyển vị tại tất cả các điểm dọc theo chiều dài của một phần tử thanh cho bất kỳ trường hợp tải hoặc kết hợp tải trọng. CSIBridge cho các tùy chọn để di chuyển dọc theo chiều dài giúp hiển thị các giá trị hoặc di chuyển trực tiếp đến vị trí có giá trị lớn nhất.

Bridges response:

Trong CSIBridge, phản ứng hoạt tải được tính toán cho tất cả các khớp và các phần tử. Đối với mỗi loại phản ứng, bạn có thể  yêu cầu một nhóm các phần tử mà các phản ứng cần được tính toán: Chuyển vị , phản lực, lực dọc thanh và mô men, áp lực vỏ, kết quả lực trên vỏ và momen, ứng suất phẳng, áp lực phần tử rắn và các lực liên kết/hỗ trợ và biến dạng.

Các ảnh hưởng bề mặt – Influence Surfaces:

Một ảnh hưởng bề mặt  có thể được xem như là một đường cong của các giá trị ảnh hưởng vẽ tại các điểm tải dọc theo một làn đường giao thông. Đối với một số lượng phản ứng nhất định ( lực, chuyển vị, hoặc ứng suất) tại một vị trí nhất định trong kết cấu, giá trị ảnh hưởng vẽ tại một điểm tải là các giá trị mà số lượng phản ứng do một đơn vị Lực tập trung xuống  ở vị trí tải.

Hoạt cảnh  - Animations:

CSiBridge cho phép người sử dụng  tạo hoạt cảnh động kết quả của xe và tải trọng khác trên mô hình cây cầu để giúp hiểu hoạt động của cầu. Tạo tập tin phim hiển thị thời gian thực và các phản ứng khi di chuyển, bao gồm cả nhiều xe.

Tối ưu hóa tải trọng:

Tối ưu hóa tải trọng là một công cụ của CSIBridge nhằm tính toán tải trọng một cách tối ưu sao cho đạt được  các phản hồi kết cấu mong muốn. Tải có thể được áp một cách tuyến tính, phi tuyến tính. Hoặc trong các phân đoạn thi công. Các mục tiêu và các hạn mức có thể bao gồm chuyển vị, lực tác dụng, mô men và nhiều hơn nữa.
 

Thiết kế tiết diện – Section Designer:

Thiết kế tiết diện là một tiện ích được xây dựng bên trong CSIBridge.  Nó cho phép người dung có khả năng tạo ra các bộ phận chuyên biệt của bất kỳ hình dạng và vật liệu tùy ý, bao gồm cả bố trí thép. Tất cả các thuộc tính, các biểu đồ tương tác hai trục, biểu đồ mô men uốn đều được tự động tính toán.

Hỗ trợ định dạng – Supported Formats:

CSIBridge hỗ trợ cho rất nhiều tiêu chuẩn ngành trong việc xuất nhập dữ liệu. Các chuẩn như LANDXML, AutoCAD(DXF/DWG), CIS/2, IFC, và SDNF đều được hỗ trợ. CSIBridge cũng hỗ trợ kết xuất mô hình dưới dạng một Microsoft Access database. Nếu người dung sử dụng các gói phân tích khác, CSIBridge có thể nhập dữ liệu file từ FrameWorks Plus, IGES, STAAD, và STRUDL.