確定實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件純彎曲強度的方法
2023-09-17 23:06:45
確定實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件純彎曲強度的方法
【專利摘要】本發明公開了一種確定實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件的純彎曲強度的方法。該方法包括：根據構件的結構參數確定截面中心軸位置的特徵值；根據截面中心軸位置的特徵值，確定截面中心軸的具體位置；根據截面中心軸的具體位置，確定實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件的純彎曲強度。通過使用本發明所提供的方法，可以準確、有效地確定實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件的純彎曲強度。
【專利說明】確定實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件純彎曲強度的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及橋梁工程技術，特別涉及一種確定實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件 的純彎曲強度的方法。
【背景技術】
[0002] 目前，鋼管混凝土結構在我國的鐵路橋梁建設中已得到大量的應用。與普通的建 築結構相比，橋梁結構具有跨度大、承受活載的特點。現有技術中的鐵路橋梁上的鋼管混凝 土結構基本為壓彎構件，而純彎曲強度、軸心抗壓強度是計算此類構件強度的兩個基礎設 計參數。
[0003] 在現有技術的鋼管混凝土結構中，實腹式啞鈴型構件在拱橋設計中已經得到了廣 泛地使用。圖1為現有技術中的實腹式啞鈴型構件的截面示意圖，如圖1所示，現有技術中 的實腹式啞鈴型構件一般包括：上鋼管、下鋼管和連接上鋼管和下鋼管的腹板。其中，上鋼 管、下鋼管的壁厚和鋼管半徑是相同的。例如，圖1中所示的T為鋼管的壁厚（即上、下鋼管 的壁厚)，r為鋼管半徑（即上、下鋼管的半徑）；t為腹板的板厚(單位一般為米）；h為上鋼 管和下鋼管之間的淨距(單位一般為米)。
[0004] 然而，在現有技術中，目前僅有單鋼管混凝土構件的純彎曲強度的計算方法，但 是，由於實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件與單鋼管混凝土構件的結構相差較大，因此上 述的方法不能適用於實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件。由此可知，如何準確、有效地確定 實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件的純彎曲強度，有著十分重要的意義。
【發明內容】
[0005] 有鑑於此，本發明提供一種確定實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件的純彎曲強度 的方法，從而可以準確、有效地確定實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件的純彎曲強度。
[0006] 本發明的技術方案具體是這樣實現的： 一種確定實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件的純彎曲強度的方法，該方法包括： 根據構件的結構參數確定截面中心軸位置的特徵值； 根據截面中心軸位置的特徵值，確定截面中心軸的具體位置； 根據截面中心軸的具體位置，確定實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件的純彎曲強度。
[0007] 較佳的，確定截面中心軸位置的特徵值的公式為： h:= KJ2 I t-(r-〇. 5T)T/t h2=As/2 I t 其中，h為用於確定截面中心軸位置的第一特徵值，h2為用於確定截面中心軸位置的 第二特徵值;AS為鋼管的截面面積；€為鋼管混凝土套箍係數；t為腹板的板厚；r為鋼管 半徑；T為鋼管的壁厚。
[0008] 較佳的，所述根據截面中心軸位置的特徵值，確定截面中心軸的具體位置包括： 當上下鋼管間的淨距h大於或等於所述第二特徵值h 2時，所述截面中心軸位於腹板 內。
[0009] 較佳的，所述根據截面中心軸位置的特徵值，確定截面中心軸的具體位置包括： 當上下鋼管間的淨距h小於所述第二特徵值h 2時，所述截面中心軸位於上鋼管內。
[0010] 較佳的，所述根據截面中心軸的具體位置，確定實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構 件的純彎曲強度包括： 當所述截面中心軸位於腹板內時，計算得到截面中心軸與上鋼管和下鋼管的淨距； 根據所述截面中心軸與上鋼管和下鋼管的淨距，計算實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構 件的純彎曲強度。
[0011] 較佳的，計算截面中心軸與上鋼管和下鋼管的淨距的公式為： hc=0. 5h-As/4 I t hs=0. 5h+As/4 I t 其中，h。為截面中心軸與上鋼管的淨距；hs為截面中心軸與下鋼管的淨距；As為鋼管的 截面面積；I為鋼管混凝土套箍係數；t為腹板的板厚。
[0012] 較佳的，計算實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件的純彎曲強度的公式為： Mu= (r+hc) Acfc+ [t (hc2+hs2) + (2r+h) Aj fs 其中，Mu為純彎曲強度；A。為上鋼管內混凝土的截面面積；f。為混凝土軸心抗壓強度； fs為鋼材屈服強度。
[0013] 較佳的，所述根據截面中心軸的具體位置，確定實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構 件的純彎曲強度包括： 當所述截面中心軸位於上鋼管內時，根據所述截面中心軸的位置計算受拉圓弧半角 X ； 根據所述受拉圓弧半角X，計算實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件的純彎曲強度。
[0014] 較佳的，計算受拉圓弧半角X的公式為： A+Bx=sin (2x) 其中，
【權利要求】
1. 一種確定實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件的純彎曲強度的方法，其特徵在於，該 方法包括： 根據構件的結構參數確定截面中心軸位置的特徵值； 根據截面中心軸位置的特徵值，確定截面中心軸的具體位置； 根據截面中心軸的具體位置，確定實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件的純彎曲強度。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，確定截面中心軸位置的特徵值的公式為： hi= KJ2 ξ t-(r-〇. 5T)T/t h2=As/2 ξ t 其中，Ii1為用於確定截面中心軸位置的第一特徵值，h2為用於確定截面中心軸位置的 第二特徵值;AS為鋼管的截面面積；ξ為鋼管混凝土套箍係數；t為腹板的板厚；r為鋼管 半徑；T為鋼管的壁厚。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述根據截面中心軸位置的特徵值，確定 截面中心軸的具體位置包括： 當上下鋼管間的淨距h大於或等於所述第二特徵值h2時，所述截面中心軸位於腹板 內。
4. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述根據截面中心軸位置的特徵值，確定 截面中心軸的具體位置包括： 當上下鋼管間的淨距h小於所述第二特徵值h2時，所述截面中心軸位於上鋼管內。
5. 根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述根據截面中心軸的具體位置，確定實 腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件的純彎曲強度包括： 當所述截面中心軸位於腹板內時，計算得到截面中心軸與上鋼管和下鋼管的淨距； 根據所述截面中心軸與上鋼管和下鋼管的淨距，計算實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構 件的純彎曲強度。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，計算截面中心軸與上鋼管和下鋼管的淨 距的公式為： hc=0. 5h-As/4 ξ t hs=0. 5h+As/4 ξ t 其中，h。為截面中心軸與上鋼管的淨距；hs為截面中心軸與下鋼管的淨距；As為鋼管的 截面面積；ξ為鋼管混凝土套箍係數；t為腹板的板厚。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，計算實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件 的純彎曲強度的公式為： Mu= (r+hc) Acfc+ [t (hc2+hs2) + (2r+h) Aj fs 其中，Mu為純彎曲強度；A。為上鋼管內混凝土的截面面積；f。為混凝土軸心抗壓強度； fs為鋼材屈服強度。
8. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述根據截面中心軸的具體位置，確定實 腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件的純彎曲強度包括： 當所述截面中心軸位於上鋼管內時，根據所述截面中心軸的位置計算受拉圓弧半角 X ； 根據所述受拉圓弧半角X，計算實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面構件的純彎曲強度。
9. 根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，計算受拉圓弧半角X的公式為： A+Bx=sin (2x) 其中，
其中，A。為上鋼管內混凝土的截面面積；f。為混凝土軸心抗壓強度；fs為鋼材屈服強 度。
10. 根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，當Ii1 < h < h2時，計算受拉圓弧半角X 的公式為：
其中，A。為上鋼管內混凝土的截面面積；f。為混凝土軸心抗壓強度；fs為鋼材屈服強 度。
11. 根據權利要求9或10所述的方法，其特徵在於，計算實腹式啞鈴型鋼管混凝土截面 構件的純彎曲強度的公式為： 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為截面中心軸與上鋼管受拉邊緣的距離，Af為上鋼管內受拉部分混凝土的面 積。
【文檔編號】G01N3/00GK104374635SQ201410678146
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月24日 優先權日:2014年11月24日
【發明者】徐升橋, 任為東, 張華 , 鄒永偉 申請人:中鐵工程設計諮詢集團有限公司