一种体外索承梁及其承载能力分析方法、装置和设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种体外索承梁及其承载能力分析方法、装置和设备，该体外索承梁在梁体体外设置体外钢索，形成具有大变形功能的混合梁体和混合截面，该承载能力分析方法包括：获取体外钢索应变与体外索承梁变形间的协调关系；基于所述协调关系获取体外索承梁的大变形形态参数；基于所述大变形形态参数，利用跨中集中荷载分析方法获得体外索承梁在大变形形态下的承载能力特征值。本发明专利技术提出了一种全新的体外拉索支承梁体结构承载能力分析方法，解决了传统计算不全面，计算安全度相对低，技术应用效果差等的问题。应用效果差等的问题。应用效果差等的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种体外索承梁及其承载能力分析方法、装置和设备


[0001]本专利技术涉及土木工程
，具体涉及一种体外索承梁及其承载能力分析方法、装置和设备。

技术介绍

[0002]体外索承梁(拉索应力幅小于70MPa，容许应力大于0.6倍拉索标准强度)形式简捷、实施快捷，广泛应用于桥梁的建造、加固和改造。但受当前桥梁基础理论发展滞后、乏力的影响，其往往以体外、体内混合配索的型式出现，表现出人们对这一技术还心存顾虑，这引发出多重困扰：设计认识不统一；构造形式较复杂；节段接管处漏浆，预应力锈蚀；建造精度难控制；设备数量多，起重吨位大；体外索效率较低，用量大，单价高，建设费用增加，经济指标低。这些问题长期存在，已成为桥梁技术难以向工业化方向发展的典型代表。
[0003]其中，作为体外索承梁关键部分的体外拉索，虽然已经取得简化、减轻结构构造，并反过来提高自身使用效率，进行结构与拉索工作优势互补的效果，但工作中体外拉索与混凝土不结合，两者的应变无直接关联，不存在平面假定关系，难以作为截面的一部分计算其工作中的内力。目前的设计中，还是将体外拉索作为截面的一部分，计入其对承载能力的贡献，相应将体外索承梁归类为一种受弯构件，截面承载能力相应按受弯构件计算。但计算中，体外拉索由于不与计算截面同步变形，内力计算往往达不到极限强度，截面承载能力因而低于相应体内配筋梁，安全堪忧。
[0004]这是体外索承梁在使用中常被质疑的问题。对此，一是要求我们必须做大量深入细致的工作，二是往往需要我们跳出既有惯性思维，从一个新的视角来分析解决问题。进一步的发展和改进结构极限状态设计原理和方法，并在工程建设上广泛应用，十分必要，并将会产生积极的效果。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种体外索承梁承载能力分析方法及装置，基于大变形原理，分析体外钢索极限状态下的体外索承梁大变形形态，进而进行大变形状态下的体外索承梁承载能力计算，相比于现有技术中计算的梁的极限承载能力更准确。该技术方案如下：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种体外索承梁，所述的体外索承梁在梁体体外设置体外钢索，形成具有大变形功能的混合梁体和混合截面。
[0007]第二方面，本专利技术提供了一种体外索承梁的承载能力分析方法，该方法包括：
[0008](1)获取体外钢索应变与体外索承梁变形间的协调关系；
[0009](2)基于所述协调关系获取体外索承梁的大变形形态参数；
[0010](3)基于所述大变形形态参数，利用跨中集中荷载分析方法获得体外索承梁在大变形形态下的承载能力特征值，可以理解，该承载能力特征值中包括大变形形态引起的作用力项，该承载能力特征值表征在大变形形态下体外索承梁跨中集中荷载。
[0011]在一种优选实施方式中，所述(1)中体外钢索应变与体外索承梁变形间的协调关系为：
[0012][0013]其中，ε
sj
为体外拉索的拉应变；Δh为一跨的挠度；l0为一跨的计算长度；h
sj
为体外拉索的布设高度。
[0014]在一种优选实施方式中，所述(2)包括：
[0015]基于所述协调关系获取体外索承梁变形参数的最大值即获取体外索承梁的大变形形态参数Δh
max
为：
[0016]其中，ε
sj
‑
max
为体外拉索的最大拉应变。
[0017]在一种优选实施方式中，所述(3)中体外索承梁在大变形形态下的承载能力特征值P为：
[0018][0019]其中，P为作用于体外索承梁中部的集中荷载；E
sj
为体外拉索的弹性模量；h
sc
为混合截面体外拉索至截面受压区的距离。
[0020]在一种优选实施方式中，所述步骤(3)之后，还包括：
[0021]基于所述体外索承梁在大变形形态下的承载能力特征值，获取体外索承梁相比于相应的体内配筋梁的承载能力分析参数K
P
为：
[0022][0023]在一种优选实施方式中，所述步骤(2)之后，还包括：
[0024]基于所述大变形形态参数Δh
max
，获取大变形形态下体外索承梁变形形态K
h
为：
[0025][0026]其中，K
h
为体外索承梁最大挠度与相应的体内配筋梁最大挠度的比，h0为混合截面有效高度，ε
sc
‑
max
为截面最大相对应变。
[0027]第三方面，本专利技术提供了一种体外索承梁的承载能力分析装置，包括：
[0028]索梁应变协调关系分析单元，用于获取体外钢索应变与体外索承梁变形间的协调关系；
[0029]大变形形态分析单元，用于基于所述协调关系获取体外索承梁的大变形形态参数；
[0030]极限承载能力分析单元，用于基于所述大变形形态参数，利用跨中集中荷载分析方法获得体外索承梁在大变形形态下的承载能力特征值。
[0031]第四方面，本专利技术提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
[0032]处理器；
[0033]用于存储处理器可执行指令的存储器；
[0034]其中，所述处理器通过运行所述可执行指令以实现上述第一方面所述的体外索承梁的承载能力分析方法。
[0035]第五方面，本专利技术提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述指令被处理器执行时实现上述第一方面所述的体外索承梁的承载能力分析方法的步骤。
[0036]本专利技术的一种体外索承梁及其承载能力分析方法、装置和设备，具备如下有益效果：
[0037]1、通过对体外钢索应变与体外索承梁下挠的之间的关系进行具体分析，获得体外钢索应变、体外索承梁下挠和体外钢索布设高度、一跨计算长度之间的关系，进一步进行体外索承梁大变形形态分析，得到体外索承梁大变形形态下的一跨的最大挠度，即确定了体外索承梁大变形形态参数，基于该体外索承梁大变形形态参数，实现获取到相比于现有技术梁承载能力计算方法更为准确的分析结果，相比于现有技术中计算的梁的极限承载能力，增加了体外索承梁的大变形形态产生的承载能力，该体外索承梁承载能力分析方法解决了现有技术中体外索承梁承载能力计算不全面，计算安全度相对低，技术应用效果差等的问题。
[0038]2、提出了一种全新的体外拉索支承梁体结构及其设计方法，实现了大变形状态下体外索承梁结构承载能力的准确计算，推动了设计理论的创新与结构技术的发展，具有重要的技术价值和经济社会价值。
附图说明
[0039]图1为体外索承梁结构示意图；
[0040]图2为本申请实施例一种体外索承梁承载能力分析方法流程示意图；
[0041]图3为体外索承梁变形计算示意图；
[0042]图4为体外索承梁承载能力的特征值计算示意图；
[0043]图5为全体外预应力节段拼装箱梁构造示意图。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种体外索承梁，其特征在于，所述的体外索承梁在梁体体外设置体外钢索，形成具有大变形功能的混合梁体和混合截面。2.基于权利要求1所述体外索承梁的承载能力分析方法，其特征在于，包括：(1)获取体外钢索应变与体外索承梁变形间的协调关系；(2)基于所述协调关系获取体外索承梁的大变形形态参数；(3)基于所述大变形形态参数，利用跨中集中荷载分析方法获得体外索承梁在大变形形态下的承载能力特征值。3.根据权利要求2所述的体外索承梁的承载能力分析方法，其特征在于，所述(1)，体外钢索应变与体外索承梁变形间的协调关系为：其中，ε
sj
为体外拉索的拉应变；Δh为一跨的挠度；l0为一跨的计算长度；h
sj
为体外拉索的布设高度。4.根据权利要求3所述的体外索承梁的承载能力分析方法，其特征在于，包括：所述(2)，包括：基于所述协调关系获取体外索承梁变形参数的最大值即获取体外索承梁的大变形形态参数Δh
max
为：其中，ε
sj
‑
max
为体外拉索的最大拉应变。5.根据权利要求4所述的体外索承梁的承载能力分析方法，其特征在于，包括：所述(3)，体外索承梁在大变形形态下的承载能力特征值P为：其中，P为作用于体外索承梁中部的集中荷载；E
sj
为体外拉索的弹性模量；h
sc
为混合截面体外拉索至截面受压区的距离。6.根据权利要求5所述的体外索承梁的承载能力分析方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：包叶波，胡可，毛洪强，齐运书，孙敦华，曹皓，刘欣，刁凯，曹进，
申请(专利权)人：安徽省交通控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：