一种考虑销轴滑移和刚度修正的贝雷架挠度计算方法技术

本发明专利技术提供了一种考虑销轴滑移和刚度修正的贝雷架挠度计算方法，以试验为出发点，结合理论计算和数值分析，计算得到贝雷架因荷载作用产生的弹性变形和因销轴滑移产生的非弹性变形，同时考虑到贝雷架架体在长期周转使用过程中的材料损耗、单销与销孔间隙值变化、刚度下降等特点，实现了贝雷支撑架挠度的准确预测，解决了现有桥梁施工中贝雷架变形控制效果差的问题，提高了桥梁施工过程中线型调整和误差控制的及时性和准确性，保证了施工质量和施工效率。工效率。工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑销轴滑移和刚度修正的贝雷架挠度计算方法


[0001]本专利技术属于桥梁工程
，尤其涉及一种考虑销轴滑移和刚度修正的贝雷架挠度计算方法。

技术介绍

[0002]贝雷架是形成一定单元的钢架，可以用它拼接组装成很多构件、设备，它具有结构简单、运输方便、架设快速、分解容易的特点，同时具备承载能力大、结构刚性强、疲劳寿命长等优点。贝雷架能根据实际需要的不同跨径组成各种类型和各种用途的临时桥、应急桥和固定桥，具有构件少、重量轻、成本低的特点，目前已经广泛应用于国防战备、救灾抢险、铁路桥梁施工、市政桥梁施工、其他具有大跨度施工需求的机场及地铁等项目中，作为上部结构施工的支撑结构体系，其根据荷载和跨度情况，可拼装成1层、2层或多层。
[0003]当贝雷架作为施工支撑架使用时，挠度是衡量其性能的关键指标，挠度产生途径源自两方面，一方面是因贝雷架单销与销孔间存在间隙而产生非弹性变形，另一方面是因荷载作用而产生弹性变形。在实际工程中，由于贝雷架经过较长时间的周转和使用后，杆件往往存在锈蚀、变形和损耗问题，传统的贝雷架挠度预测方法中，在计算贝雷架弹性挠度时并未考虑到这一点，即并未对有限元模型刚度进行修正，导致弹性挠度的计算值与实际值误差较大；同时，在生产阶段由于精度控制不足还会出现销孔和销轴间隙过大的问题，而传统的贝雷架挠度预测方法中，计算销轴滑移导致的非弹性挠度值时也只是简单地取经验值，进而导致非弹性挠度计算值与实际值误差较大，最终导致贝雷架总挠度值的预测准确性得不到保证，即导致桥梁施工中贝雷支撑架变形预测和控制效果差，进而影响后续桥梁施工过程中线型调整和误差控制的及时性和准确性。
[0004]因此，亟需加强对贝雷支撑架真实挠度计算方法的研究，进而对贝雷架变形问题采取控制措施。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种考虑销轴滑移和刚度修正的贝雷架挠度计算方法，克服了现有技术较难准确预测周转使用多次的贝雷架挠度的缺陷，基于现场试验、理论分析和数值模拟，解决了现有桥梁施工中贝雷支撑架变形预测和控制效果差的问题，提高了桥梁施工过程中线型调整和误差控制的及时性和准确性，有助于保证施工质量和施工效率。
[0006]本专利技术通过以下技术手段实现上述技术目的。
[0007]一种考虑销轴滑移和刚度修正的贝雷架挠度计算方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1：结合现场施工场地选取多片贝雷架进行组合，搭建简支梁结构，进行多工况下的预压试验，并利用全站仪测量挠度，计算获得由于施加外荷载而产生的弹性挠度测量值f
p
；
[0009]步骤2：根据步骤1搭建的简支梁结构，建立贝雷架预压试验的有限元模型，进行预
压试验工况模拟，计算获得由于施加外载荷而产生的弹性挠度模拟值
[0010]步骤3：基于f
p
和采用迭代法对有限元模型的刚度进行修正；
[0011]步骤4：基于修正后的有限元模型，反算贝雷架销孔和销轴间隙值；
[0012]步骤5：基于修正后的有限元模型以及销孔和销轴间隙值，计算实际工程中贝雷架的总挠度值。
[0013]进一步地，所述步骤3的具体过程如下：
[0014]选取弹性模量作为有限元模型刚度修正的代表参数，首先确定允许误差ε，并将贝雷架出厂参数中的材料弹性模量E0作为初始值输入有限元模型中，并将通过有限元模型计算得到的与步骤1中的f
p
进行比较，获得挠度差值百分比
[0015]挠度差值百分比大于ε时，则以为修正系数对弹性模量进行折减，然后采用折减后的弹性模量值更新有限元模型并重新计算，得到新的将新的继续与步骤1中的f
p
进行比较，获得新的挠度差值百分比，将新的挠度差值百分比继续与ε进行比较，反复迭代折减，直至与f
p
之间的误差满足允许误差要求，迭代结束，此时修正得到的弹性模量即为最终弹性模量，将最终弹性模量赋予有限元模型以完成对有限元模型刚度的修正；挠度差值百分比小于等于ε时，则迭代直接结束。
[0016]进一步地，所述步骤1中，预压试验包括如下三种工况下的试验：工况一：混凝土试块未放置在简支梁上，工况二：在简支梁上施加混凝土试块，工况三：将混凝土试块从简支梁上全部撤除。
[0017]进一步地，所述步骤4的具体过程为：
[0018]基于修正后的有限元模型，仅施加贝雷架自重荷载，计算获得贝雷架自重导致的弹性挠度值f
g
；
[0019]工况三下贝雷架的弹性挠度测量值是已知的，记为f
k
，f
k
＝f
g
+f
Δ
，据此计算出f
Δ
值，其中，f
Δ
表示销孔和销轴间隙未完全闭合导致的非弹性挠度值；
[0020]再根据f
Δ
的值计算获取销孔和销轴间隙Δ。
[0021]进一步地，所述销孔和销轴间隙Δ的计算方法如下：
[0022]当贝雷架节数n为偶数时：
[0023]单层拼装情况下：
[0024]双层拼装情况下：
[0025]当贝雷架节数n为奇数时：
[0026]单层拼装情况下：
[0027]双层拼装情况下：
[0028]进一步地，所述步骤5的具体过程为：
[0029]根据施工现场贝雷架搭设情况建立修正后的贝雷架有限元模型，并进行全工况模拟，计算得到在上部箱梁荷载和贝雷架自重作用下的弹性挠度值之和；
[0030]根据施工现场贝雷架层数、节数以及步骤4计算得到的销孔和销轴间隙，计算获得施工现场贝雷架的非弹性挠度值；
[0031]将弹性挠度值之和与非弹性挠度值相加，得到施工现场贝雷架总挠度值。
[0032]进一步地，所述步骤2中，建立贝雷架预压试验的有限元模型时，贝雷架上下弦杆、竖杆及斜杆杆件全部采用梁单元进行模拟，相邻贝雷架拼装到一起时，采用释放连接点处转动自由度的方法模拟销轴的铰接连接方式，采用施加在节点上的集中荷载模拟外载荷的施加，采用节点约束的形式模拟简支梁结构中的支座。
[0033]本专利技术具有如下有益效果：
[0034]本专利技术以试验为出发点，结合理论计算和数值分析，同时考虑了贝雷架架体在长期周转使用过程中的材料损耗、销和轴间隙值变化、刚度下降等特点，设计了一种考虑销轴滑移和刚度修正的贝雷架挠度计算方法，能够较为精准地计算得到贝雷架因荷载作用产生的弹性挠度和因销轴滑移产生的非弹性挠度，实现了贝雷支撑架挠度的准确预测，解决了现有桥梁施工中贝雷架变形控制效果差的问题，提高了桥梁施工过程中线型调整和误差控制的及时性和准确性，保证了施工质量和施工效率。
附图说明
[0035]图1为步骤1中的简支梁结构正面示意图；
[0036]图2为步骤1中的简支梁结构顶面示意图；
[0037]图3为步骤2中的贝雷架预压试验的有限元模型示意图；
[0038本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑销轴滑移和刚度修正的贝雷架挠度计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：结合现场施工场地选取多片贝雷架(1)组合搭建简支梁结构，进行多工况下的预压试验，并利用全站仪测量挠度，计算获得由于施加外荷载而产生的弹性挠度测量值f
p
；步骤2：根据步骤1搭建的简支梁结构，建立贝雷架(1)预压试验的有限元模型，进行预压试验工况模拟，计算获得由于施加外载荷而产生的弹性挠度模拟值步骤3：基于f
p
和采用迭代法对有限元模型的刚度进行修正；步骤4：基于修正后的有限元模型，反算贝雷架(1)销孔和销轴间隙值；步骤5：基于修正后的有限元模型以及销孔和销轴间隙值，计算实际工程中贝雷架(1)的总挠度值。2.根据权利要求1所述的考虑销轴滑移和刚度修正的贝雷架挠度计算方法，其特征在于，所述步骤3的具体过程如下：选取弹性模量作为有限元模型刚度修正的代表参数，首先确定允许误差ε，并将贝雷架(1)出厂参数中的材料弹性模量E0作为初始值输入有限元模型中，并将通过有限元模型计算得到的与步骤1中的f
p
进行比较，获得挠度差值百分比挠度差值百分比大于ε时，则以为修正系数对弹性模量进行折减，然后采用折减后的弹性模量值更新有限元模型并重新计算，得到新的将新的继续与步骤1中的f
p
进行比较，获得新的挠度差值百分比，将新的挠度差值百分比继续与ε进行比较，反复迭代折减，直至与f
p
之间的误差满足允许误差要求，迭代结束，此时修正得到的弹性模量即为最终弹性模量，将最终弹性模量赋予有限元模型以完成对有限元模型刚度的修正；挠度差值百分比小于等于ε时，则迭代直接结束。3.根据权利要求2所述的考虑销轴滑移和刚度修正的贝雷架挠度计算方法，其特征在于，所述步骤1中，预压试验包括如下三种工况下的试验：工况一：混凝土试块(2)未放置在简支梁上，工况二：在简支梁上施加混凝土试块(2)，工况三：将混凝土试块(2)从简支...

【专利技术属性】
技术研发人员：包晗，黄峰，宋强，陈刚，梅江涛，李林，蔡国俊，刘宇，贾逍遥，
申请(专利权)人：中建八局第三建设有限公司，
类型：发明
国别省市：