基于等效原理的pc箱梁截面不均匀收缩效应确定方法_2

文档序号:9249357阅读:来源:国知局
br>[003引 5、由于箱梁截面不均匀收缩效应是引起连续刚构桥后期超限下提的重要原因之 一,考虑箱梁截面非均匀收缩(也称截面不均匀收缩)因素后,采用本发明得出的主梁提曲 变形数据(也称提度数据)、下提累计值数据等数据准确、可靠,能对成桥后任一龄期的主 梁提曲变形进行预测,从而能有效确保桥梁安全,一定程度上避免重大事故发生,其经济效 益难w估算。
[0039] 6、实用性强且推广应用价值高,现有主梁提曲变形预测分析方法中,未考虑箱梁 截面非均匀收缩(也称截面不均匀收缩)因素引起的主梁提曲变形数据,预测结果不可靠, 本发明能有效解决现有主梁提曲变形预测分析存在的预测精度低、误差大等问题,快速且 准确的对成桥后任一龄期的主梁提曲变形进行预测,实用价值高,推广应用价值广泛,对桥 梁施工控制具有极其深远的意义。
[0040] 由上述内容可知,本发明通过将预应力混凝±箱梁截面不均匀收缩效应等效为温 度梯度荷载,从而计入预应力混凝±箱梁截面顶板、底板厚度差异使混凝±收缩不同步引 起的主梁提曲变形效应,同时在有限元预测分析中实现,能够有效提高连续刚构长期下提 值的预测分析精度。可用来指导桥梁设计和施工,填补此技术领域的空缺,为桥梁施工控 制提供依据,避免大跨度预应力混凝±连续刚构桥后期变形过大问题及由此引发的各种危 害。本发明通过基于有限元和结构力学的计算方法,采用正装计算法按照等效温度梯度荷 载来进行桥梁结构变形和受力分析,使得箱梁截面不均匀收缩效应该一复杂的力学问题得 到了简便、高效的解决,具有重要的实用价值。
[0041] 综上所述,本发明方法步骤简单、设计合理且使用效果好,将PC箱梁的截面不均 匀收缩效应等效为梁体的温度梯度荷载,能对箱梁截面不均匀收缩效应进行准确预测且实 现方便。
[0042] 下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0043] 图1为本发明的方法流程框图。
[0044] 图2为本发明所建立桥梁的空间结构仿真模型示意图。
[0045] 图3为本发明待分析主梁中第i个梁单元的结构示意图。
[0046] 图4为本发明绘制出的左侧梁单元的纵桥向结构示意图。
[0047] 图5为本发明左侧梁单元中第i个梁单元的待分析截面的位置示意图。
[0048] 图6为本发明待分析主梁在混凝± 10年龄期时截面不均匀收缩效应的等效梯度 温度计算表格截图。
[0049] 图7为本发明桥梁成桥10年后考虑混凝±收缩效应的主梁竖向变形预测曲线示 意图。
[0050] 附图标记说明:
[0051] 1-待分析主梁; 1-1-梁单元; 2-桥壞。
【具体实施方式】
[0052] 如图1所示的一种基于等效原理的PC箱梁截面不均匀收缩效应确定方法,包括W 下步骤:
[0化3] 步骤一、待分析主梁单元划分;沿纵桥向方向,将待分析主梁1由前至后划分为N个梁单元1-1 ;其中,N为正整数且10;
[0化4] 所述待分析主梁1为PC箱梁且其为变截面梁;
[0化5] 步骤二、截面不均匀收缩效应等效转换;对t时刻待分析主梁1中各梁单元1-1的 截面不均匀收缩效应分别进行等效转换,获得各梁单元1-1对应的等效梯度温度;其中,t时刻为收缩应变计算时刻的混凝±龄期且其单位为d(即"天");所有梁单元1-1的截面不 均匀收缩效应的等效转换方法均相同;
[0056] t时刻待分析主梁1中各梁单元1-1因截面不均匀收缩引起的提曲变形量,与该梁 单元1-1在等效梯度温度荷载作用下的提曲变形量相同;t时刻待分析主梁1中各梁单元 1-1因截面不均匀收缩引起的提曲变形量,为从t。时刻至t时刻该梁单元1-1因截面不均 匀收缩引起的提曲变形量;其中,t。时刻为待分析主梁1所处桥梁结构开始受收缩影响时 刻的混凝±龄期且其单位为d。其中,提曲变形量也称为提度或竖向位移。
[0057] t时刻待分析主梁1中各梁单元1-1的截面不均匀收缩效应等效转换获得的等效 梯度温度,为各梁单元1-1与t时刻对应的等效梯度温度。并且,各梁单元1-1在该等效梯 度温度荷载作用下的提曲变形效应与从t。时刻至t时刻该梁单元1-1因截面不均匀收缩 引起的提曲变形效应相同,因而称之为等效转换。
[0化引对待分析主梁1中第i个梁单元1-1的截面不均匀收缩效应进行等效转换时,过 程如下:
[0化9] 步骤201、待分析截面选取;在第i个梁单元1-1上选取的一个横断面作为待分析 截面,所述待分析截面为第i个梁单元1-1的等效梯度温度荷载加载截面;其中,i为正整 数且i= 1、2、…、N;
[0060] 步骤202、顶板收缩应变与底板收缩应变计算;根据第i个梁单元1-1待分析截面 上顶板和底板的结构参数,并利用混凝±收缩徐变预测模型,对从t。时刻至t时刻第i个 梁单元1-1待分析截面上的顶板收缩应变eU和底板收缩应变eM分别进行计算;
[0061] 步骤203、等效梯度温度计算;根据步骤202中计算得出的eU和edi,并按照公 式ATi=Aei/a(1),计算得出第i个梁单元1-1的等效梯度温度ATi;
[006引式(1)中,Ae1=eti-eM,a为待分析主梁1所用混凝上的线膨胀系数;
[0063] t时刻第i个梁单元1-1因截面不均匀收缩引起的提曲变形量,与该梁单元1-1在 ATi该一梯度温度荷载作用下的提曲变形量相同;
[0064] 步骤204、多次重复步骤201至步骤203,直至计算得出待分析主梁1中N个梁单 元1-1的等效梯度温度;
[00化]待分析主梁1中N个梁单元1-1的等效梯度温度,组成待分析主梁1的等效梯度 温度荷载信息。
[0066] 本实施例中,所述待分析主梁1为预应力混凝±箱梁(即PC箱梁)。
[0067] 实际使用时,步骤201中所述待分析截面为第i个梁单元1-1的前端面、后断面或 中部横断面。
[0068] 本实施例中,所述待分析截面为第i个梁单元1-1的中部横断面。
[0069] 并且,步骤204中计算得出待分析主梁1中N个梁单元1-1的等效梯度温度后,得 出待分析主梁1中各梁单元1-1在等效梯度温度荷载作用下的提曲变形量;再采用叠加法 对t时刻待分析主梁1中N个梁单元1-1在等效梯度温度荷载作用下的提曲变形量进行叠 加,得出待分析主梁1的提曲变形数据。也就是说,采用叠加法得出t时刻待分析主梁1的 提曲变形数据。
[0070] 本实施例中,步骤202中第i个梁单元1-1的待分析截面的结构参数包括第i个 梁单元1-1待分析截面上的顶板厚度ht郝底板厚度hdi,其中hti声h步骤201中待分析 截面选取后,还需对第i个梁单元1-1待分析截面上的顶板厚度hti和底板厚度hdi分别进 行测量。
[0071] 并且,步骤202中对顶板收缩应变和底板收缩应变eM进行计算时,按照《公 路钢筋混凝上及预应力混凝上桥涵设计规程》JTGD62-2004的附录F中F1. 1. 1节公开的 混凝±收缩应变计算方法进行计算。
[0072] 实际使用时,也可W采用其它类型的收缩徐变预测模型对顶板收缩应变eU和底 板收缩应变Edi进行计算。
[0073] 本实施例中,步骤202中对顶板收缩应变eU和底板收缩应变eM进行计算时, 按照公式 e =ees〇[esu(t-ts)-0su(Vts)]似和e"=eesd(t〇,d= ecs〇[esdia-ts)-0s"咕-ts)](3)进行计算,公式(2)和(3)中,Ecso为待分析主梁1所用 混凝±的名义收缩系数,为待分析主梁1所用混凝±开始收缩时的混凝±龄期且其单位 为d;
[0074] 0S" (t-ts) = [ (t-ts)Ai]。'^口50化。/\)2+ (t-ts)Ai]。'5,
[007引 0S"(Vts) = [ (Vts)化]。'^口50化。/\)2+ (Vts)化]。'5,
[0076] 0 S" a-ts) = [ (t-ts) Ai]。'^口50化"/h。)2+(t-ts) Ai]。'5,
[0077] |3sdi(t〇-ts) = [(*0-*日)八1]。^/1!350 化"/h〇)2+(t〇-ts)/ti;T'5;其中,h〇= 100mm,t1 =Id。
[007引并且,ts=3d~7d,t > t ts。
[0079] 本实施例中,步骤203中所述的等效梯度温度ATi为第i个梁单元1-1的待分析 截面上顶面和底面的温度差。
[0080] 其中,梯度温度是针对同一截面顶面和底面的温度差,当为线性变化时,采用温度 梯度荷载定义。
[oow] 本实施例中,采用有限元分析方法对PC箱梁截面不均匀收缩效应进行确定,因而 需进行桥梁有限元模型建立,通过数据处理设备且采用有限元分析软件,建立待分析主梁1 的空间结构仿真模型。
[0082] 相应地,步骤二中得出待分析主梁1的等效梯度温度荷载信息后,还需进行模型 梯度温度荷载加载。进行模型梯度温度荷载加载时,根据步骤二中得出的待分析主梁1的 等效梯度温度荷载信息,通过所述数据处理设备且采用所述有限元分析软件,对待分析主 梁1的空间结构仿真模型进行梯度温度荷载加载。
[0083] 实际进行梯度温度荷载加载时,在待分析主梁1的N个梁单元1-1分别加载一个 梯度温度
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