一种在设计软件中贝雷架建模的替代方法与流程

1.本发明涉及一种贝雷架建模方法，具体地说，是一种在设计软件中贝雷架建模的替代方法。


背景技术：

2.在诸多结构设计计算软件中，均需要按实际尺寸、类型、材质、连接方式建立受力结构模型，再进行荷载计算，涉及到贝雷架建模时同样需要建立贝雷架（321桁架）模型。由于单片贝雷架由两种不同类型和材质的型钢(槽钢[10和工字钢i8)组成，数量多，建模时繁琐耗时，当涉及多片时还需连接各片且模拟销轴连接和支撑架(5)，更需消费额外工作。且软件运行时，由于模型数量多，模型节点、单元数、边界参数等较多，占据电脑内存多，资源消耗量大，运行缓慢，查看结果时还需要查看贝雷架的弦杆槽钢和竖向工字钢、斜向工字钢三种杆件各自的剪力、弯拉应力、轴向应力、变形量等，截面不单一，查看不方便快捷。
[0003]
因此已知设计软件中贝雷架建模方式存在着上述种种不便和问题。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的，在于提出一种安全可靠的在设计软件中贝雷架建模的替代方法。
[0005]
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种在设计软件中贝雷架建模的替代方法，其特征在于包括以下步骤：a、对贝雷架桁架确定计算高度h，截面惯性矩i，每米重量，根据每米重量和容重换算成截面面积a；b、确定一高度等于h的h型工字钢，工字钢翼板宽度b1、翼板厚度tf，腹板厚度tw未知；c、设置工字钢翼板宽度为b1=10cm～30cm的一定值；利用matlab软件或者其它软件解方程,即工字钢截面面积为a，中性轴截面惯性矩为i设置两个方程：h*b1
‑
(h
‑
2*tf)*(b1
‑
tw)=a；[b1*h3‑
(b1
‑
tw)*(h
‑
2*tf)3]/12=i；解所述两个方程，得出具体的tf和tw，若无解或者解为复数，在所述指定范围内修改b1值后重新解方程，直至得出正解的tf和tw；d、利用所述已确定h，b1，tf，tw确定工字钢截面尺寸；由于b1为人为设定，可能有多个不同的解；通过截面属性查看，再次确定替代的工字钢截面属性是否与贝雷架相一致；e、在结构计算软件中按照所述确定的工字钢截面建立截面，在软件中把贝雷架梁当作梁杆系，建立杆节点和单元，单元截面为建立的工字钢截面，工字钢单元即代替相应的贝雷架单元；在软件中的外部荷载，自重，贝雷架边界约束参数，按常规设置即可，贝雷架片与
片的销轴绞接模拟只需释放杆梁端约束，设置、运行均与贝雷架建模的无替代时一样；f、在计算结果查询时，只需要查询相应荷载组合状态下的工字钢的剪力、弯矩、变形；g、对于多排多层的普通型或者加强型贝雷架，按照所述步骤e确定各替代工字钢的截面尺寸，用确定后的工字钢代替相应的贝雷架即可，原理相同。
[0006]
本发明的在设计软件中贝雷架建模的替代方法还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
[0007]
前述的方法，其中步骤c所述工字钢翼板宽度b1为15cm。
[0008]
前述的方法，其中步骤e所述贝雷架片与片的销轴绞接模拟释放杆梁端约束的单元节点为刚接
‑
绞。
[0009]
前述的方法，其中步骤f所述查询相应荷载组合状态下的工字钢的剪力、弯矩、变形中，对于单片贝雷架，许用剪力v=245.2kn，许用弯矩m=788.2kn；对于双排单层贝雷架，许用剪力v=490.5kn，许用弯矩m=1576.4kn；在结构变形中，自重与外部荷载组合相同的情况下，工字钢的变形也与贝雷架等同。
[0010]
前述的方法，其中所述设计软件为桥梁设计软件midas civil，在不同的桥梁设计软件中，显示及界面不同，但原理及操作方式均相同。
[0011]
采用上述技术方案后，本发明的在设计软件中贝雷架建模的替代方法具有以下优点：1、建模速度快，模型节点及单元数少，节省时间且高效率，占用电脑内存资源小，运行计算时快速，由于各参数完全一致，计算结果完全相同，计算结果时只看工字钢剪力和弯矩有无超出许用数值即可，省去了查看贝雷架槽钢弦杆和竖杆斜杆两种截面三种杆件的剪力应、弯拉应力、轴向应力的麻烦。贝雷架每片与片接头处采用绞接模拟，设置非常方便；2、软件中一旦设置好工字钢参数后，截面特性保存在软件文件中，下次直接复制使用，更加方便快捷。
附图说明
[0012]
图1为普通贝雷架的工字钢截面特征值；图2为本发明实施例的加强型贝雷架的工字钢截面特征值；图3为本发明实施例的模拟销轴连接的绞接示意图；图4为本发明实施例的工字钢剪力结果图；图5为本发明实施例的工字钢弯矩结果图；图6为本发明实施例的一种贝雷架示意图；图7为本发明实施例的另一种贝雷架示意图。
具体实施方式
[0013]
以下结合实施例及其附图对本发明作更进一步说明。
[0014]
实施例1本发明的在设计软件中贝雷架建模的替代方法,包括以下步骤：a、对贝雷架（321桁架）1、2、3确定计算高度h，截面惯性矩i，每米重量，根据每米重
量和容重换算成截面面积a。
[0015]
例如：对单片普通贝雷架计算高度h1=140cm，截面模量w=250497.2 cm4，每米重量270kg/3=90kg/m，根据q345容重78.5kn/m3，换成截面面积a=114.65cm2。
[0016]
对单片加强型贝雷架1,2,3,4计算高度h2=150cm，截面模量w=577434.4 cm4，上下加强弦杆4每根重80kg，相应贝雷梁每米重量（270kg+2*80kg）/3=143.3kg/m，根据q345容重78.5kn/m3，换成截面面积a=182.6cm2。
[0017]
b、确定一高度等于h的h型工字钢6，工字钢翼板宽度b1、翼板厚度tf，腹板厚度tw未知。
[0018]
c、设置一宽度为b1=10cm～30cm的一定值，如15cm。
[0019]
利用matlab软件或者其它软件解方程,即工字钢截面面积为a，中性轴截面惯性矩为i设置两个方程：h*b1
‑
(h
‑
2*tf)*(b1
‑
tw)=a；[b1*h3‑
(b1
‑
tw)*(h
‑
2*tf)3]/12=i;解以上两方程，得出具体的tf和tw，若无解或者解为复数，在上述指定范围内修改b1值后重新解方程，直至得出正解的tf和tw。
[0020]
d、利用上述已确定h，b1，tf，tw确定工字钢6截面尺寸。
[0021]
由于b1为人为设定，可能有多个不同的解。
[0022]
例如：设置b1=15cm时，上述单片普通贝雷片的tf=6.86mm；tw=6.78mm。
[0023]
设置b1=22cm时，上述单片加强型贝雷片的tf=15.23mm；tw=7.86mm。
[0024]
图1为普通贝雷架的工字钢截面特征值。图2为本发明实施例的加强型贝雷架的工字钢截面特征值。
[0025]
通过截面属性查看，再次确定替代的工字钢截面属性是否与贝雷架相一致。
[0026]
e、在结构计算软件中按照上述确定的工字钢截面建立截面。在软件中把贝雷架梁当作梁杆系，建立杆节点和单元，单元截面为建立的工字钢截面。此时工字钢单元6即代替相应的贝雷架单元1、2、3、4。
[0027]
在软件中的外部荷载，自重，贝雷架边界约束参数，按正常设置即可，片与片的销轴绞接模拟只需释放杆梁端约束(设置单元节点为刚接
‑
绞，如图3绿点所示即可，设置、运行均与无替代时一样。图3为本发明实施例的模拟销轴连接的绞接示意图。
[0028]
f、在计算结果查询时，只需要查询相应荷载组合状态下的工字钢的剪力、弯矩、变形即可，不需要查看剪应力和弯矩应力。把整个工字钢当成一个整体看，而不是像贝雷架把竖杆斜杆槽钢均需要查看各自受力状态。
[0029]
对于单片贝雷架，许用剪力v=245.2kn，许用弯矩m=788.2kn。对于双排单层贝雷架，许用剪力v=490.5kn，许用弯矩m=1576.4kn。相应的不同层数和不同排数的贝雷架许用剪力和许用弯矩均可在《装配式公路钢桥多用途使用手册》中查询到。
[0030]
由于工字钢线型自重与贝雷架等同，所以在结构变形中，自重与外部荷载组合相同的情况下，工字钢的变形也与贝雷架等同。图4为本发明实施例的工字钢剪力结果图，图5为本发明实施例的工字钢弯矩结果图。
[0031]
g、对于多排多层的普通型或者加强型，按照上述步骤确定各替代工字钢的截面尺寸，用确定后的工字钢代替相应的贝雷架即可，原理相同。
[0032]
h、本发明附图均以桥梁设计软件midas civil为例，在不同的软件中，显示及界面不同，但原理及操作方式均相同。图6为本发明实施例的一种贝雷架示意图图，图7为本发明实施例的另一种贝雷架示意图图。
[0033]
本发明具有实质性特点和显著的技术进步，本发明的在设计软件中贝雷架建模的替代方法进行建模，建模速度快，模型节点及单元数少，节省时间且高效率，占用电脑内存资源小，运行计算时快速，由于各参数完全一致，计算结果完全相同，计算结果时只看工字钢剪力和弯矩有无超出许用数值即可，省去了查看贝雷架槽钢弦杆和竖杆斜杆两种截面三种杆件的剪力应、弯拉应力、轴向应力的麻烦。贝雷架每片与片接头处采用绞接模拟，设置非常方便。
[0034]
本发明的在设计软件中贝雷架建模的替代方法在十堰市武当路复线与三峡路ppp工程中运用，效果显著，利用本发明的在设计软件中贝雷架建模的替代方法，以相同截面特性的工字钢替代贝雷架计算的头堰钢栈桥与百二河钢栈桥均与用贝雷架建模时计算的结果相一致，实施效果良好。
[0035]
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求限定。