用于大跨度结构减载的箱式模型迭代校正分析方法技术

本发明专利技术公开了用于大跨度结构减载的箱式模型迭代校正分析方法，包括如下步骤:1、获取箱式截面的基本参数并确定箱式截面的初拟参数；2、初估箱室全断面参数；3、初估单箱室截面参数；4、单腹板梁初步有限元分析；5、单腹板梁有限元模型校正分析，并输出最优参数。本发明专利技术基于箱式减载模型提出用于大跨度结构减载的箱式模型迭代校正分析方法，经对模型多次迭代修正不断优化箱式截面各主要构件的尺寸，经济、合理地充分发挥箱式截面各构件的承载能力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
用于大跨度结构减载的箱式模型迭代校正分析方法


[0001]本专利技术涉及计算机辅助设计
，特别涉及用于大跨度结构减载的箱式模型迭代校正分析方法。

技术介绍

[0002]为满足城市快速交通的发展需要，城市地下立交、城市隧道进出匝道作为城市交通转换的实现形式越来越多地得以应用。
[0003]城市隧道与匝道的分合流处，因车道加宽的需要，结构跨度大大增加，20m以上的跨度在工程应用中已非常多见，而且城市隧道上方为满足管线敷设的需求，还需保留一定的覆土条件，隧道顶板所承担的荷载很大。
[0004]在现有技术中，常常通过增大顶板截面的方法提高其抗剪承载能力，但在大跨度条件下，增大截面尺寸的同时，其自重也随之增大，抗剪承载能力的提高幅度不足以抵抗自重的增长幅度。
[0005]在实际应用中，通常通过对顶板采用箱型结构进行减载，跨中区域采用箱型截面提高跨中截面抗弯承载能力，支点区域采用实腹截面提高抗剪承载能力。
[0006]上述方法虽已有一些尝试，但其截面尺寸的拟定偏经验化，其计算分析缺乏精细化分析。
[0007]因此，如何高效精细的的获得截面尺寸，以更加经济、合理地充分发挥箱式截面各构件的承载能力成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0008]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术提供用于大跨度结构减载的箱式模型迭代校正分析方法，实现的目的是基于箱式减载模型提出用于大跨度结构减载的箱式模型迭代校正分析方法，经对模型多次迭代修正不断优化箱式截面各主要构件的尺寸，经济、合理地充分发挥箱式截面各构件的承载能力。
[0009]为实现上述目的，本专利技术公开了用于大跨度结构减载的箱式模型迭代校正分析方法，包括如下步骤:
[0010]步骤1、获取箱式截面的基本参数，并确定所述箱式截面的初拟参数；
[0011]步骤2、初估箱室全断面参数；
[0012]步骤3、初估单箱室截面参数；
[0013]步骤4、单腹板梁初步有限元分析；
[0014]步骤5、单腹板梁有限元模型校正分析，并输出最优参数。
[0015]优选的，步骤1中，所述基本参数包括箱室顶板宽度B、箱室顶板高度H、箱室顶板有效高度H0、箱室顶板跨度L、箱型顶板板端实腹段长度L0、横隔板宽度bb、腋角尺寸Ex*Ey、覆土厚度ht和活载q；
[0016]所述初拟参数包括端部腹板梁宽度bw1，渐变段长度L1，板端板净跨bl1，跨中腹板
梁宽度bw2，跨中段长度L2，跨中板净跨bl2，腹板梁总宽度，即等效腹板梁宽度Nbw，以及初拟腹板梁等效宽度bw和初拟板等效净跨bl；
[0017]其中，0.2B≤Nbw≤0.3B；
[0018]L1＝0，L2＝L
‑
2*(L0+L1)；
[0019]0.8m≤bw＝bw1＝bw2≤1m,3m≤bl＝bl1＝bl2≤5m。
[0020]更优选的，步骤2具体如下：
[0021]步骤2.1、箱室全断面荷载计算，具体如下：
[0022]等效上翼缘重量Gnf1＝γ
G
*(B
‑
Nbw)*hf1*L；
[0023]等效下翼缘重量Gnf2＝γ
G
*(B
‑
Nbw)*hf2*L；
[0024]等效腹板梁重量Gnw＝γ
G
*Nbw*H*L；
[0025]覆土重量Gnt＝γ*B*ht*L；
[0026]板端实腹段重量Gn0＝γ
G
*(B
‑
Nbw)*(H
‑
hf1
‑
hf2)*L0*2；
[0027]横断面腋角重量Gny＝γ
G
*Ex*Ey/2*(L
‑
2L0)*n*4；
[0028]横隔板重量Gnh＝γ
G
*(B
‑
Nbw)*bb*(H
‑
hf1
‑
hf2)；
[0029]超载Gnq＝q*B*L；
[0030]其中，γ
G
为钢筋混凝土重度；γ为覆土重度；
[0031]步骤2.2、进行全箱室梁端抗剪截面校正，具体如下：
[0032]全箱室梁端总剪力设计值Qn＝γ0*[1.3(Gnf1+Gnf1+Gnw+Gnt+Gn0+Gny+Gnh)+1.5Gnq]/2；
[0033]腹板梁Nbw的抗剪截面承载能力Vnu＝0.25*β
c
*f
c
*Nbw*H0；
[0034]其中，γ0为结构重要性系数；β
c
为混凝土强度影响系数；f
c
为混凝土轴心抗压强度设计值；
[0035]步骤2.3、判断Vnu是否大于Qn，且1.1Qn≤Vnu≤1.2Qn；若否，则调整Nbw，重新执行步骤2.1至步骤2.3；若是则执行后续步骤；
[0036]步骤2.4、初算腹板梁个数或箱室个数n，并重算bw，具体公式如下：
[0037]n＝(B
‑
Nbw)/bl；bw＝Nbw/n。
[0038]更优选的，步骤3具体如下：
[0039]步骤3.1、按每延米宽度计算单箱室上翼缘板跨和下翼缘板跨的荷载，具体如下：
[0040]覆土重量Gst＝γ*ht*bl*1；
[0041]单箱室上翼缘板跨初算重量Gs1b＝γ
G
*hf1*bl*1、单箱室下翼缘板跨初算重量Gs2b＝γ
G
*hf2*bl*1；
[0042]超载Gsq＝q*bl*1；
[0043]步骤3.2、对单箱室上翼缘板和下翼缘板进行抗剪截面校正，具体如下：
[0044]单箱室上翼缘板段剪力设计值Qs1＝γ0*[1.3(Gst+Gs1b)+1.5Gsq]/2；
[0045]单箱室下翼缘板段剪力设计值Qs2＝γ0*(1.3Gs2b)/2；
[0046]单箱室上翼缘板跨的抗剪截面承载能力Vs1u＝0.7*β
h
*f
c
*1*hf10；
[0047]单箱室下翼缘板跨的抗剪截面承载能力Vs2u＝0.7*β
h
*f
c
*1*hf20；
[0048]其中，β
h
为截面高度影响系数系数；hf10为上翼缘板的有效高度；hf20为下翼缘板的有效高度；
[0049]步骤3.3、判断Vs1u是否大于Qs1，且1.1Qs1≤Vs1u≤1.2Qs1，同时Vs2u是否大于Qs2，且1.1Qs2≤Vs2u≤1.2Qs2；
[0050]若否，则调整hf1和hf2，重新执行步骤3.1至步骤3.3；若是则执行后续步骤。
[0051]更优选的，步骤4具体如下：
[0052]步骤4.1、以B/n、H、L、hf1、hf2和b本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于大跨度结构减载的箱式模型迭代校正分析方法；其特征在于，包括如下步骤:步骤1、获取箱式截面的基本参数，并确定所述箱式截面的初拟参数；步骤2、初估箱室全断面参数；步骤3、初估单箱室截面参数；步骤4、单腹板梁初步有限元分析；步骤5、单腹板梁有限元模型校正分析，并输出最优参数。2.根据权利要求1所述的用于大跨度结构减载的箱式模型迭代校正分析方法，其特征在于，步骤1中，所述基本参数包括箱室顶板宽度B、箱室顶板高度H、箱室顶板有效高度H0、箱室顶板跨度L、箱型顶板板端实腹段长度L0、横隔板宽度bb、腋角尺寸Ex*Ey、覆土厚度ht和活载q；所述初拟参数包括端部腹板梁宽度bw1，渐变段长度L1，板端板净跨bl1，跨中腹板梁宽度bw2，跨中段长度L2，跨中板净跨bl2，腹板梁总宽度，即等效腹板梁宽度Nbw，以及初拟腹板梁等效宽度bw和初拟板等效净跨bl；其中，0.2B≤Nbw≤0.3B；L1＝0，L2＝L
‑
2*(L0+L1)；0.8m≤bw＝bw1＝bw2≤1m,3m≤bl＝bl1＝bl2≤5m。3.根据权利要求2所述的用于大跨度结构减载的箱式模型迭代校正分析方法，其特征在于，步骤2具体如下：步骤2.1、箱室全断面荷载计算，具体如下：等效上翼缘重量Gnf1＝γ
G
*(B
‑
Nbw)*hf1*L；等效下翼缘重量Gnf2＝γ
G
*(B
‑
Nbw)*hf2*L；等效腹板梁重量Gnw＝γ
G
*Nbw*H*L；覆土重量Gnt＝γ*B*ht*L；板端实腹段重量Gn0＝γ
G
*(B
‑
Nbw)*(H
‑
hf1
‑
hf2)*L0*2；横断面腋角重量Gny＝γ
G
*Ex*Ey/2*(L
‑
2L0)*n*4；横隔板重量Gnh＝γ
G
*(B
‑
Nbw)*bb*(H
‑
hf1
‑
hf2)；超载Gnq＝q*B*L；其中，γ
G
为钢筋混凝土重度；γ为覆土重度；步骤2.2、进行全箱室梁端抗剪截面校正，具体如下：全箱室梁端总剪力设计值Qn＝γ0*[1.3(Gnf1+Gnf1+Gnw+Gnt+Gn0+Gny+Gnh)+1.5Gnq]/2；腹板梁Nbw的抗剪截面承载能力Vnu＝0.25*β
c
*f
c
*Nbw*H0；其中，γ0为结构重要性系数；β
c
为混凝土强度影响系数；f
c
为混凝土轴心抗压强度设计值；步骤2.3、判断Vnu是否大于Qn，且1.1Qn≤Vnu≤1.2Qn；若否，则调整Nbw，重新执行步骤2.1至步骤2.3；若是则执行后续步骤；步骤2.4、初算腹板梁个数或箱室个数n，并重算bw，具体公式如下：n＝(B
‑
Nbw)/bl；bw＝Nbw/n。4.根据权利要求3所述的用于大跨度结构减载的箱式模型迭代校正分析方法，其特征
在于，步骤3具体如下：步骤3.1、按每延米宽度计算单箱室上翼缘板跨和下翼缘板跨的荷载，具体如下：覆土重量Gst＝γ*ht*bl*1；单箱室上翼缘板跨初算重量Gs1b＝γ
G
*hf1*bl*1、单箱室下翼缘板跨初算重量Gs2b＝γ
G
*hf2*bl*1；超载Gsq＝q*bl*1；步骤3.2、对单箱室上翼缘板和下翼缘板进行抗剪截面校正，具体如下：单箱室上翼缘板段剪力设计值Qs1＝γ0*[1.3(Gst+Gs1b)+1.5Gsq]/2；单箱室下翼缘板段剪力设计值Qs2＝γ0*(1.3Gs2b)/2；单箱室上翼缘板跨的抗剪截面承载能力Vs1u＝0.7*β
h
*f
c
*1*hf10；单箱室下翼缘板跨的抗剪截面承载能力Vs2u＝0.7*β
h
*f
c
*1*hf20；其中，β
h
为截面高度影响系数系数；hf10为上翼缘板的有效高度；hf20为下翼缘板的有效高度；步骤3.3、判断Vs1u是否大于Qs1，且1.1Qs1≤Vs1u≤1....

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴其，王斌，
申请(专利权)人：合肥市市政设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：