一种梁体单侧顶升模数式伸缩缝锚固区混凝土受力分析方法技术

一种梁体单侧顶升模数式伸缩缝锚固区混凝土受力分析方法，包括以下步骤：通过对支撑横梁力学模型的简化，得出支撑横梁两端的杆端剪力，并通过有限元模型对该计算结果作出相应的验证，再将该大小的力加载到模数式伸缩缝有限元模型的位移箱上，得出锚固区混凝土的受力情况。本发明专利技术所述的梁体单侧顶升模数式伸缩缝锚固区混凝土受力简化分析方法，省去了建模的复杂过程，提高了工作效率，运用此方法计算快捷精准，具有较好的应用前景，并且能产生明显经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种梁体单侧顶升模数式伸缩缝锚固区混凝土受力分析方法
本专利技术属于公路桥梁结构领域，涉及一种混凝土受力分析方法。
技术介绍
桥梁上部结构和下部结构主要是通过支座进行连接，当桥梁上产生相应的力时，可以通过支座将力安全、稳定的传递到桥梁墩台上，除此之外支座还能够允许桥梁上部结构在经历如环境因素变化、温度变化、荷载变化时可以产生一定范围内的变形，对墩台和梁段起到更好的保护作用。在桥梁建设飞速发展的过程中，橡胶支座的运用较为广泛，但由于现如今车流量增大，汽车荷载也随之增大橡胶支座已无法满足当前桥梁建设的需求，较大的汽车载荷会对橡胶支座造成十分明显的损坏，因此应当利用更加坚固稳定的支座进行替换。支座病害主要由于长期运营的车辆荷载作用及周边所处环境因素，导致支座外观变形、破损、老化开裂以及脱空等病害。从已查阅到的文献资料看，支座更换最常用的方法是桥梁同步顶升施工法。一般情况下，同一个桥墩上的梁体会在顺桥向盖梁两侧均摆放千斤顶对其进行顶升。但在支座更换的施工现场可能由于千斤顶数量不足或施工人员较少等综合原因，只能在同一桥墩位置处盖梁一侧摆放千斤顶对梁体进行顶升。当桥墩上方有伸缩缝时，单侧顶升会引起相邻两片梁发生错动。当直接通过有限元模型计算顶升过程对伸缩缝的受力影响，由于关于压紧支承和承压支承的刚度及建模有关的资料很少，且建模过程相对比较复杂，很容易造成结果数据的严重失真。因此寻求一种计算简单准确的的计算方法对设计施工人员显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种梁体单侧顶升模数式伸缩缝锚固区混凝土受力分析方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的。本专利技术所述的一种梁体单侧顶升模数式伸缩缝锚固区混凝土受力分析方法，包括以下步骤：通过对支撑横梁力学模型的简化，得出支撑横梁两端的杆端剪力，并通过有限元模型对该计算结果作出相应的验证，再将该大小的力加载到模数式伸缩缝有限元模型的位移箱上，得出锚固区混凝土的受力情况。在实际梁体单侧顶升过程中，支承横梁两端的压紧支承和承压支承会发生一定程度的变形，且支撑横梁会发生一定的转动。对模数式伸缩装置中的支承横梁力学模型进行简化，可忽略边梁、中梁和防水橡胶条对支承横梁的影响，仅考虑支撑横梁两端压紧支承和承压支承处的转动弹性变形支撑横梁两端的约束可分解为简支梁与左右两个转动弹性约束K1和K2，相对竖向位移h作用下，简支梁左右两端的转角为θh，，其中θh＝h/l，，假设支撑横梁左右端弯矩分别为M1和M2，M1作用下支撑横梁左端的转角为θ11，M2作用下支撑横梁右端的转角为θ12，M1作用下支撑横梁右端的转角为θ21，M2作用下支撑横梁左端的转角为θ22，则θ1＝θh+θ11-θ12(1)θ2＝θh-θ21+θ22(2)M1＝K1θ1(3)M2＝K2θ2(4)根据结构力学概念可知，当M1＝M2，K1＝K2当支撑横梁两端的弹簧刚度无穷大时，即相当于两端固结，此时θ1＝θ2＝M1/K1＝0，得出：式中i-杆件的线刚度。通过推导出的解析公式计算出的杆端剪力大小，将该大小的剪力加载到模数式伸缩缝有限元模型的位移箱上，得出锚固区混凝土混凝土受力情况。本专利技术所述的梁体单侧顶升模数式伸缩缝锚固区混凝土受力简化分析方法，省去了建模的复杂过程，提高了工作效率，运用此方法计算快捷精准，具有较好的应用前景，并且能产生明显经济效益和社会效益。附图说明图1为模数式伸缩缝示意图。图中：1为边梁；2为中梁；3为支撑横梁；4为位移箱；5为压紧支承；6为承压支承；7为防水橡胶条；8为锚固区混凝土；9为主梁。图2为梁体单侧顶升承压支撑和压紧支承对位移箱作用示意图。图3为单侧顶升状态下的简化计算模型。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。一种梁体单侧顶升模数式伸缩缝锚固区混凝土受力简化分析方法。通过对支撑横梁3力学模型的简化，可忽略边梁1、中梁2和防水橡胶条7对支承横梁3的影响，得出支撑横梁3两端的杆端剪力，并通过有限元模型对该计算结果作出相应的验证，再将该大小的力加载到模数式伸缩缝有限元模型的位移箱4上，得出锚固区混凝土8的受力情况。参看图1和图2，在单侧顶升状态下，左边梁体顶升，右边的位移箱4受到竖直向上的力F，右边压紧支承5和承压支承6对位移箱的作用力F会最终传递到锚固区混凝土8上，当顶升过程中产生的作用力F过大时，位移箱4上翘，相对于锚固区混凝土8发生向上转动，易损坏锚固区混凝土8。在实际梁体单侧顶升过程中，支承横梁3两端的压紧支承5和承压支承6会发生一定程度的变形，且支撑横梁3会发生一定的转动。对模数式伸缩装置中的支承横梁3力学模型进行简化，仅考虑支撑横梁3两端压紧支承5和承压支承6处的转动弹性变形。参看图3可知，支撑横梁两端的约束可分解为简支梁与左右两个转动弹性约束K1和K2，相对竖向位移h作用下，简支梁左右两端的转角为θh，，其中θh＝h/l，，假设支撑横梁左右端弯矩分别为M1和M2，M1作用下支撑横梁左端的转角为θ11，M2作用下支撑横梁右端的转角为θ12，M1作用下支撑横梁右端的转角为θ21，M2作用下支撑横梁左端的转角为θ22，则θ1＝θh+θ11-θ12(1)θ2＝θh-θ21+θ22(2)M1＝K1θ1(3)M2＝K2θ2(4)根据结构力学概念可知，当M1＝M2，K1＝K2当M1＝M2，K1＝K2当支撑横梁两端的弹簧刚度无穷大时，即相当于两端固结，此时θ1＝θ2＝M1/K1＝0，得出式中i-杆件的线刚度当梁体顶升高度为1cm时，取弹簧转动刚度为支撑横梁刚度时，根据解析公式9求出支撑横梁两端的杆端弯矩，再通过有限元模型计算出支撑横梁杆端弯矩，将计算的结果进行对比，验证解析公式9是否正确。取弹簧转动刚度为支撑横梁刚度的0.5倍时，经式4.39得出：M1＝M2＝25.510KN.m通过通用有限元软件ANSYS对支撑横梁进行建模，支承横梁有限元模型采用梁单元beam188单元模拟，边界条件将在顶升侧支撑横梁竖向加高度为h的位移，其他两个方向平动自由度全部约束，未顶升端的平动自由度全部约束，竖向的转动用弹簧单元combin14单元约束，其它两个方向的转动全部约束，即在顶升过程中支撑横梁会发生上下转动。将计算出的杆端剪力大小加载到模数式伸缩缝有限元模型的位移箱上。主梁及锚固区混凝土选用solid65单元进行模拟，位移箱选用solid185单元对其进行模拟。该支撑横梁梁的长0.24m，宽0.07m，高0.1m，支承横梁有限元模型采用梁单元beam188单元模拟，边界条件将在顶升侧支撑横梁竖向加高度为1cm的位移，其他两个方向平动自由度全部约束，未顶升端的平动自由度全部约束，竖向的转动用弹簧单元combin14单元约束，其它两个方向的转动全部约束，即在顶升过程中支撑横梁会发生上下转动。表1计算结果对比由表1计算结果对比可知，两种方法计算出的杆端弯矩误差很小，说明通过简化分析得到的解析公式的计算精度能够满足工程实际，大大简化了计算过程，可以为支座更换梁体顶升设计和施工上提供便利。通过推导出的解析公式10计算出的杆端剪力大小，将该大小的剪力加载到模数式伸缩缝有限元模型的位移箱上，得出锚固区混凝土混凝土受力情况。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种梁体单侧顶升模数式伸缩缝锚固区混凝土受力分析方法，其特征是包括以下步骤：通过对支撑横梁力学模型的简化，得出支撑横梁两端的杆端剪力，再将该大小的力加载到模数式伸缩缝有限元模型的位移箱上，得出锚固区混凝土的受力情况；所述的支承横梁力学模型进行简化，仅考虑支撑横梁两端压紧支承和承压支承处的转动弹性变形；支撑横梁两端的约束可分解为简支梁与左右两个转动弹性约束K1和K2，相对竖向位移h作用下，简支梁左右两端的转角为θh,，其中θh＝h/l,，假设支撑横梁左右端弯矩分别为M1和M2，M1作用下支撑横梁左端的转角为θ11，M2作用下支撑横梁右端的转角为θ12，M1作用下支撑横梁右端的转角为θ21，M2作用下支撑横梁左端的转角为θ22，则θ1＝θh+θ11‑θ12      (1)θ2＝θh‑θ21+θ22       (2)M1＝K1θ1       (3)M2＝K2θ2      (4)其中：

【技术特征摘要】
1.一种梁体单侧顶升模数式伸缩缝锚固区混凝土受力分析方法，其特征是包括以下步骤：通过对支撑横梁力学模型的简化，得出支撑横梁两端的杆端剪力，再将该大小的力加载到模数式伸缩缝有限元模型的位移箱上，得出锚固区混凝土的受力情况；所述的支承横梁力学模型进行简化，仅考虑支撑横梁两端压紧支承和承压支承处的转动弹性变形；支撑横梁两端的约束可分解为简支梁与左右两个转动弹性约束K1和K2，相对竖向位移h作用下，简支梁左右两端的转角为θh,，其中θh＝h/l,...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡峰强，王军，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西,36