确定实腹式哑铃型钢管混凝土截面构件纯弯曲强度的方法
【专利摘要】本发明公开了一种确定实腹式哑铃型钢管混凝土截面构件的纯弯曲强度的方法。该方法包括：根据构件的结构参数确定截面中心轴位置的特征值；根据截面中心轴位置的特征值，确定截面中心轴的具体位置；根据截面中心轴的具体位置，确定实腹式哑铃型钢管混凝土截面构件的纯弯曲强度。通过使用本发明所提供的方法，可以准确、有效地确定实腹式哑铃型钢管混凝土截面构件的纯弯曲强度。
【专利说明】确定实腹式哑铃型钢管混凝土截面构件纯弯曲强度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及桥梁工程技术，特别涉及一种确定实腹式哑铃型钢管混凝土截面构件 的纯弯曲强度的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，钢管混凝土结构在我国的铁路桥梁建设中已得到大量的应用。与普通的建 筑结构相比，桥梁结构具有跨度大、承受活载的特点。现有技术中的铁路桥梁上的钢管混凝 土结构基本为压弯构件，而纯弯曲强度、轴心抗压强度是计算此类构件强度的两个基础设 计参数。
[0003] 在现有技术的钢管混凝土结构中，实腹式哑铃型构件在拱桥设计中已经得到了广 泛地使用。图1为现有技术中的实腹式哑铃型构件的截面示意图，如图1所示，现有技术中 的实腹式哑铃型构件一般包括：上钢管、下钢管和连接上钢管和下钢管的腹板。其中，上钢 管、下钢管的壁厚和钢管半径是相同的。例如，图1中所示的T为钢管的壁厚（即上、下钢管 的壁厚)，r为钢管半径（即上、下钢管的半径）；t为腹板的板厚(单位一般为米）；h为上钢 管和下钢管之间的净距(单位一般为米)。
[0004] 然而，在现有技术中，目前仅有单钢管混凝土构件的纯弯曲强度的计算方法，但 是，由于实腹式哑铃型钢管混凝土截面构件与单钢管混凝土构件的结构相差较大，因此上 述的方法不能适用于实腹式哑铃型钢管混凝土截面构件。由此可知，如何准确、有效地确定 实腹式哑铃型钢管混凝土截面构件的纯弯曲强度，有着十分重要的意义。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明提供一种确定实腹式哑铃型钢管混凝土截面构件的纯弯曲强度 的方法，从而可以准确、有效地确定实腹式哑铃型钢管混凝土截面构件的纯弯曲强度。
[0006] 本发明的技术方案具体是这样实现的： 一种确定实腹式哑铃型钢管混凝土截面构件的纯弯曲强度的方法，该方法包括： 根据构件的结构参数确定截面中心轴位置的特征值； 根据截面中心轴位置的特征值，确定截面中心轴的具体位置； 根据截面中心轴的具体位置，确定实腹式哑铃型钢管混凝土截面构件的纯弯曲强度。
[0007] 较佳的，确定截面中心轴位置的特征值的公式为： h:= KJ2 I t-(r-〇. 5T)T/t h2=As/2 I t 其中，h为用于确定截面中心轴位置的第一特征值，h2为用于确定截面中心轴位置的 第二特征值;AS为钢管的截面面积；€为钢管混凝土套箍系数；t为腹板的板厚；r为钢管 半径；T为钢管的壁厚。
[0008] 较佳的，所述根据截面中心轴位置的特征值，确定截面中心轴的具体位置包括： 当上下钢管间的净距h大于或等于所述第二特征值h 2时，所述截面中心轴位于腹板 内。
[0009] 较佳的，所述根据截面中心轴位置的特征值，确定截面中心轴的具体位置包括： 当上下钢管间的净距h小于所述第二特征值h 2时，所述截面中心轴位于上钢管内。
[0010] 较佳的，所述根据截面中心轴的具体位置，确定实腹式哑铃型钢管混凝土截面构 件的纯弯曲强度包括： 当所述截面中心轴位于腹板内时，计算得到截面中心轴与上钢管和下钢管的净距； 根据所述截面中心轴与上钢管和下钢管的净距，计算实腹式哑铃型钢管混凝土截面构 件的纯弯曲强度。
[0011] 较佳的，计算截面中心轴与上钢管和下钢管的净距的公式为： hc=0. 5h-As/4 I t hs=0. 5h+As/4 I t 其中，h。为截面中心轴与上钢管的净距；hs为截面中心轴与下钢管的净距；As为钢管的 截面面积；I为钢管混凝土套箍系数；t为腹板的板厚。
[0012] 较佳的，计算实腹式哑铃型钢管混凝土截面构件的纯弯曲强度的公式为： Mu= (r+hc) Acfc+ [t (hc2+hs2) + (2r+h) Aj fs 其中，Mu为纯弯曲强度；A。为上钢管内混凝土的截面面积；f。为混凝土轴心抗压强度； fs为钢材屈服强度。
[0013] 较佳的，所述根据截面中心轴的具体位置，确定实腹式哑铃型钢管混凝土截面构 件的纯弯曲强度包括： 当所述截面中心轴位于上钢管内时，根据所述截面中心轴的位置计算受拉圆弧半角 X ； 根据所述受拉圆弧半角X，计算实腹式哑铃型钢管混凝土截面构件的纯弯曲强度。
[0014] 较佳的，计算受拉圆弧半角X的公式为： A+Bx=sin (2x) 其中，
【权利要求】
1. 一种确定实腹式哑铃型钢管混凝土截面构件的纯弯曲强度的方法，其特征在于，该 方法包括： 根据构件的结构参数确定截面中心轴位置的特征值； 根据截面中心轴位置的特征值，确定截面中心轴的具体位置； 根据截面中心轴的具体位置，确定实腹式哑铃型钢管混凝土截面构件的纯弯曲强度。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定截面中心轴位置的特征值的公式为： hi= KJ2 ξ t-(r-〇. 5T)T/t h2=As/2 ξ t 其中，Ii1为用于确定截面中心轴位置的第一特征值，h2为用于确定截面中心轴位置的 第二特征值;AS为钢管的截面面积；ξ为钢管混凝土套箍系数；t为腹板的板厚；r为钢管 半径；T为钢管的壁厚。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据截面中心轴位置的特征值，确定 截面中心轴的具体位置包括： 当上下钢管间的净距h大于或等于所述第二特征值h2时，所述截面中心轴位于腹板 内。
4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据截面中心轴位置的特征值，确定 截面中心轴的具体位置包括： 当上下钢管间的净距h小于所述第二特征值h2时，所述截面中心轴位于上钢管内。
5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据截面中心轴的具体位置，确定实 腹式哑铃型钢管混凝土截面构件的纯弯曲强度包括： 当所述截面中心轴位于腹板内时，计算得到截面中心轴与上钢管和下钢管的净距； 根据所述截面中心轴与上钢管和下钢管的净距，计算实腹式哑铃型钢管混凝土截面构 件的纯弯曲强度。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，计算截面中心轴与上钢管和下钢管的净 距的公式为： hc=0. 5h-As/4 ξ t hs=0. 5h+As/4 ξ t 其中，h。为截面中心轴与上钢管的净距；hs为截面中心轴与下钢管的净距；As为钢管的 截面面积；ξ为钢管混凝土套箍系数；t为腹板的板厚。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，计算实腹式哑铃型钢管混凝土截面构件 的纯弯曲强度的公式为： Mu= (r+hc) Acfc+ [t (hc2+hs2) + (2r+h) Aj fs 其中，Mu为纯弯曲强度；A。为上钢管内混凝土的截面面积；f。为混凝土轴心抗压强度； fs为钢材屈服强度。
8. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据截面中心轴的具体位置，确定实 腹式哑铃型钢管混凝土截面构件的纯弯曲强度包括： 当所述截面中心轴位于上钢管内时，根据所述截面中心轴的位置计算受拉圆弧半角 X ； 根据所述受拉圆弧半角X，计算实腹式哑铃型钢管混凝土截面构件的纯弯曲强度。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，计算受拉圆弧半角X的公式为： A+Bx=sin (2x) 其中，
其中，A。为上钢管内混凝土的截面面积；f。为混凝土轴心抗压强度；fs为钢材屈服强 度。
10. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当Ii1 < h < h2时，计算受拉圆弧半角X 的公式为：
其中，A。为上钢管内混凝土的截面面积；f。为混凝土轴心抗压强度；fs为钢材屈服强 度。
11. 根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，计算实腹式哑铃型钢管混凝土截面 构件的纯弯曲强度的公式为： Mu=As (r+h+f) fs+2ht (0. 5h+f) fs+2x (r-〇. 5T) yJfs+2 ( π -χ) (r-〇. 5T) Ty2fs+ (Ac-Af) yfc 其中， Af=O. 5 (r-T)2(2x-sin(2x))
其中，f为截面中心轴与上钢管受拉边缘的距离，Af为上钢管内受拉部分混凝土的面 积。
【文档编号】G01N3/00GK104374635SQ201410678146
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月24日 优先权日:2014年11月24日
【发明者】徐升桥, 任为东, 张华 , 邹永伟 申请人:中铁工程设计咨询集团有限公司