橫向預應力加固的鉸接空心板梁橋的設計內力分析方法
2023-10-17 20:54:39 1
專利名稱：橫向預應力加固的鉸接空心板梁橋的設計內力分析方法
技術領域：
本發明涉及一種橫向預應力加固的鉸接空心板梁橋的設計內力分析方法，屬於橋梁工程技術領域。
背景技術：
傳統的空心板梁橋設計主要是依靠板梁間有限的鉸縫混凝土傳遞和共同受力的，但隨著科技的進步及車輛荷載的不斷增大，這種結構設計方法暴露出嚴重的缺陷，即隨著車輛荷載的不斷加大，橋梁的橫向彎曲增大，而這種橋型結構的橫向抗彎性能較弱，導致原有的鉸縫混凝土易於開裂、斷裂或彎剪破壞，不能有效地分布車輛荷載，致使結構單板受力和坍塌。 而對此類橋施加橋橫橋向預應力體系(一般在跨中或1/4跨之間設置若干道橫向預應力鋼絞線)，可以增大橋梁的橫橋向的抗彎剛度、減少荷載橫向分布的不均勻，防止橋梁的單板受力及橋面開裂、提高結構的耐久性。但如何對此類加固後的橋梁進行設計分析計算，目前還沒有實用簡便的方法。以往對鉸接板梁橋，一般多利用鉸接板法計算其荷載橫向分布，將空間問題簡化為平面問題，但對於橫向加固後的鉸接空心板橋梁，傳統的鉸接板法假定已不成立，其也不符合剛接梁和彈性支承梁法的假定，採用現有有限元軟體建模計算加固後橋梁的橫向分布影響線及橋梁內力，一方面需要對有限元軟體的熟練操作及合理建模，另一方面，其建模計算也具複雜性與耗時性。因此，為解決上述技術問題，確有必要提供一種改良的橫向預應力加固的鉸接空心板梁橋的設計內力分析方法，以克服現有技術中的所述缺陷。
發明內容
為解決上述問題，本發明的目的在於提供一種橫向預應力加固的鉸接空心板梁橋的設計內力分析方法。為實現上述目的，本發明採取的技術方案為橫向預應力加固的鉸接空心板梁橋的設計內力分析方法具體如下
I.縱橫向剛度的計算假設
橫向預應力加固的鉸接橋梁橫向剛度可近似按上下實心、中間空心處的截面與實心處截面的加權均值計算其橋單位橫向抗彎剛度EJy與抗扭慣性矩GJty，即(全實心處剛度X對應的寬度+最大空心處截面剛度X空心部分寬度)/板的寬度；而橋梁的縱向抗彎剛度保持不變，即採用原板梁橫截面的縱向抗彎剛度，並除以單塊板梁的寬度。2.設計內力的分析將其按I假設比擬為正交異性板後，對簡支的的比擬正交異性板可建立正交異性板的微分方程，用級數分級進行求解計算其板的兩個方向的彎矩和剪力等內力。也可藉助現有的G-M法,求出相關的參數a、0等,查表計算其荷載橫向分布，進而分析計算給出其設計內力。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果I.本發明的橫向預應力加固的鉸接空心板梁橋的設計內力分析方法可以較為精確地對加固後的橋梁受力特點進行模擬和設計分析評價，避免複雜的有限元建模分析的過程，而且方便實用。2.本發明的橫向預應力加固的鉸接空心板梁橋的設計內力分析方法給出的內力計算結果較數值計算方法計算所得的略高，用於橋梁加固計算中使橋梁有更充足的安全儲備。3.通過與數值計算方法結果的比較，本發明的設計內力分析方法不但適用於圖I中的加固方案一的加固橋梁的內力計算，同樣也適用於圖3中的加固方案二的加固橋梁的內力計算。
圖I是本發明的橫向預應力加固的鉸接空心板梁橋第一實施方式的橫斷面圖。圖2是本發明的橫向預應力加固的鉸接空心板梁橋第一實施方式的縱斷面圖。圖3是本發明的橫向預應力加固的鉸接空心板梁橋第二實施方式的橫斷面圖。圖4是本發明的橫向預應力加固的鉸接空心板梁橋第二實施方式的縱斷面圖。圖5是本發明的橫向預應力加固的鉸接空心板梁橋的橋面鋪裝鋼筋的示意圖。圖6是本發明的鉸接空心板梁橋的實際結構圖。圖7是將圖6模擬成比擬正交異性板的示意圖。
具體實施例方式請參閱說明書附圖I至附圖7所示，一種橫向預應力加固的鉸接空心板梁橋，其由混凝土空心板梁I、鉸縫2、橫向預應力鋼筋3、橋面鋪裝混凝土4、橋面鋪裝鋼筋5、側梁錨固體系6、防鏽蝕疲勞預應力鋼管7以及預應力鋼管固定裝置8等幾部分組成。而由於橫向預應力鋼筋3的作用，使加固後的橋梁在結構形式、受力特點產生改變，板梁間可以同時傳遞橫向剪力與彎矩，橫向剛性的增大使得荷載不僅在縱向上，同時在橫向上進行傳布，因此，需要對加固後的橋梁進行設計內力分析計算。本發明將橫向預應力加固的鉸縫空心板梁橋整體比擬為理想的正交異性板，提出了進行設計此類加固後梁橋的內力分析的方法，其包括如下步驟
1)，縱橫向剛度的計算
加固橋梁的橫向剛度可近似按上下實心、中間空心的截面與實心截面的加權均值計算其沿橋縱向的單位橫向抗彎剛度EJy與抗扭慣性矩GJtyjP :(全實心處剛度X對應的寬度+最大空心處截面剛度X空心部分寬度)/板的寬度；而橋梁的縱向抗彎剛度保持不變，即採用原板梁橫截面的縱向抗彎剛度，並除以單塊板梁的寬度；
2)，加固後設計內力的計算步驟
a.計算幾何特性；
按照步驟I)的方法計算板縱橫向抗彎慣矩、抗扭慣矩及比擬單寬抗彎慣矩、抗扭慣
矩；
b.求參數a、0;
權利要求
1.橫向預應力加固的鉸接空心板梁橋的設計內力分析方法，其特徵在於 1)，縱橫向剛度的計算 加固橋梁的橫向剛度可近似按上下實心、中間空心的截面與實心截面的加權均值計算其沿橋縱向的單位橫向抗彎剛度EJy與抗扭慣性矩GJtyjP :(全實心處剛度X對應的寬度+最大空心處截面剛度X空心部分寬度)/板的寬度；而橋梁的縱向抗彎剛度保持不變，即採用原板梁橫截面的縱向抗彎剛度，並除以單塊板梁的寬度； 2)，加固後設計內力的計算步驟 a.計算幾何特性； 按照步驟I)的方法計算板縱橫向抗彎慣矩、抗扭慣矩及比擬單寬抗彎慣矩、抗扭慣矩； b.求參數a、0;
全文摘要
本發明公開了一種橫向預應力加固鉸接空心板梁橋的設計內力分析方法，其通過施加橫向預應力對鉸縫空心板梁橋進行加固，是解決其單板受力與沿鉸縫開裂的一種有效途徑。本專利針對此類加固方法加固後板梁在縱橫向均能承受彎曲的雙向受力的特點，將加固後的空心板梁橋比擬為正交異性板，並採用相應的縱橫向剛度假設，提出了進行設計此類加固後橋梁的內力分析方法，從而解決了此類問題沒有實用的設計計算方法的問題，同時避免了有限元軟體計算時建模計算的複雜性與耗時性。
文檔編號E01D22/00GK102953347SQ201210509590
公開日2013年3月6日 申請日期2012年12月4日 優先權日2012年12月4日
發明者項貽強, 邵林海, 邢騁, 邢淵, 趙陽 申請人:華匯工程設計集團股份有限公司