【技术实现步骤摘要】
本申请涉及桥梁工程，特别涉及一种受拉配筋uhpc桥面板的裂缝宽度计算方法、系统和设备。
技术介绍
1、uhpc(超高性能混凝土)材料因其超高的力学性能和超高耐久性，在桥梁工程中应用的越发广泛。裂缝宽度作为评价配筋uhpc结构正常使用状态的指标，是判断uhpc结构是否成立的重要条件。在相关规范和研究内容中，裂缝宽度的计算方法已明确给出，重点是计算截面的曲率、受压区高度和受拉弹性区高度。
2、在uhpc新结构的实际应用中，uhpc既有作为主梁，也有作为结合梁桥面板的应用。当uhpc作为主梁应用时，截面受弯的中性轴通常位于截面内，相应的uhpc截面曲率、受压区高度和受拉弹性区高度的计算方法已见于相关规范和文献中。
3、但是当uhpc作为结合梁桥面板作用时，uhpc板相对整个主梁高度通常较小，截面的中性轴通常位于钢梁部分，此时uhpc桥面板可能全截面受拉，已有的uhpc截面曲率、桥面板下缘拉应力和受拉弹性区高度的计算方法已不再适用，导致利用这几个参数计算出的裂缝宽度不准确。
4、因此，亟需提出新的计算方法，以适应受拉uhpc桥面板的裂缝计算需求。
技术实现思路
1、本申请实施例提供一种受拉配筋uhpc桥面板的裂缝宽度计算方法、系统和设备，以解决相关技术中当uhpc作为结合梁桥面板作用时，uhpc板相对整个主梁高度通常较小，截面的中性轴通常位于钢梁部分，此时uhpc桥面板可能全截面受拉，原有的裂缝宽度计算方式不适用的问题。
2、第一方面，提供了
3、基于桥面板基础参数，并结合第一轴力平衡方程和第一弯矩平衡方程计算出待确认数据；
4、判断所述待确认数据中的桥面板下缘拉应力是否大于设计值；
5、若是，则表明桥面板部分已超出受拉弹性区范围，并且利用所述桥面板基础参数，并结合第二轴力平衡方程、第二弯矩平衡方程和裂缝宽度计算公式得到裂缝宽度；
6、否则，认为桥面板不开裂，不需计算裂缝宽度。
7、一些实施例中，所述桥面板基础参数包括桥面板的厚度、桥面板单位宽度、单位宽度桥面板上缘钢筋面积、单位宽度桥面板下缘钢筋面积、uhpc材料的弹性模量、钢筋的弹性模量、桥面板上缘钢筋重心离上边缘的距离、桥面板下缘钢筋重心离下边缘的距离、uhpc材料的抗拉强度标准值和uhpc纤维取向系数；
8、所述桥面板基础参数还包括桥面板的上缘名义应力、桥面板的下缘名义应力；
9、所述待确认数据包括桥面板截面曲率、截面中性轴至桥面板上边缘的距离和桥面板下缘拉应力。
10、一些实施例中，获取所述桥面板的上缘名义应力和桥面板的下缘名义应力的具体步骤为：
11、所述桥面板的上缘名义应力和桥面板的下缘名义应力从数据模型中提取得到数据模型为uhpc桥面板安装在桥梁上进行受力分析的有限元模型。
12、一些实施例中，基于桥面板基础参数，并结合第一轴力平衡方程和第一弯矩平衡方程计算出待确认数据，具体包括以下步骤：
13、利用基础参数、第一轴力平衡方程和第一弯矩平衡方程，计算出桥面板截面曲率和截面中性轴至桥面板上边缘的距离；
14、基于桥面板截面曲率和截面中性轴至桥面板上边缘的距离，并结合公式一计算出面板下缘拉应力。
15、一些实施例中，所述第一轴力平衡方程为：
16、
17、所述第一弯矩平衡方程为：
18、
19、所述公式一为：
20、其中，h为桥面板的厚度，b为桥面板单位宽度，ast为单位宽度桥面板上缘钢筋面积，asb为单位宽度桥面板下缘钢筋面积，ec为uhpc材料的弹性模量，es为钢筋的弹性模量，at为桥面板上缘钢筋重心离上边缘的距离，ab为桥面板下缘钢筋重心离下边缘的距离，ftk为uhpc材料的抗拉强度标准值，k为uhpc纤维取向系数，ψ为桥面板截面曲率，x为截面中性轴至桥面板上边缘的距离，σt为桥面板的上缘名义应力，σb为桥面板的下缘名义应力，σb1为桥面板下缘拉应力。
21、一些实施例中，利用所述桥面板基础参数，并结合第二轴力平衡方程、第二弯矩平衡方程和裂缝宽度计算公式得到裂缝宽度，具体包括以下步骤：
22、利用基础参数、第二轴力平衡方程和第二弯矩平衡方程，并结合公式二和公式三，计算出桥面板截面曲率、截面中性轴至桥面板上边缘的距离和桥面板截面的受拉弹性区高度；
23、利用公式四计算出下缘钢筋拉应力；
24、将缘钢筋拉应力、桥面板截面曲率、截面中性轴至桥面板上边缘的距离、桥面板截面的受拉弹性区高度和桥面板基础参数代入裂缝宽度计算公式中，以及得到裂缝宽度。
25、一些实施例中，所述第二轴力平衡方程为：
26、
27、所述第二弯矩平衡方程为：
28、
29、所述公式二为：ft＝ftkk；
30、所述公式三为：
31、所述公式四为：
32、其中，h为桥面板的厚度，b为桥面板单位宽度，ast为单位宽度桥面板上缘钢筋面积，asb为单位宽度桥面板下缘钢筋面积，ec为uhpc材料的弹性模量，es为钢筋的弹性模量，at为桥面板上缘钢筋重心离上边缘的距离，ab为桥面板下缘钢筋重心离下边缘的距离，ftk为uhpc材料的抗拉强度标准值，k为uhpc纤维取向系数，ψ为桥面板截面曲率，x为截面中性轴至桥面板上边缘的距离，σt为桥面板的上缘名义应力，σb为桥面板的下缘名义应力，x’为桥面板截面的受拉弹性区高度，σss为桥面板下缘钢筋拉应力；ft为uhpc材料的抗拉强度设计值。
33、一些实施例中，计算所述设计值的步骤为：
34、获取桥面板基础参数中的uhpc材料的抗拉强度标准值与uhpc纤维取向系数；
35、将uhpc材料的抗拉强度标准值除以uhpc纤维取向系数，以得到所述设计值。
36、第二方面，提供了一种受拉配筋uhpc桥面板的裂缝宽度计算系统，其包括：
37、第一模块，其用于基于桥面板基础参数，并结合第一轴力平衡方程和第一弯矩平衡方程计算出待确认数据；
38、第二模块，其用于判断所述待确认数据中的桥面板下缘拉应力是否大于设计值；
39、第三模块，其用于在待确认数据中的桥面板下缘拉应力大于设计值时，利用所述桥面板基础参数，并结合第二轴力平衡方程、第二弯矩平衡方程和裂缝宽度计算公式得到裂缝宽度；
40、第三模块，其用于在待确认数据中的桥面板下缘拉应力不大于设计值时，认为桥面板未开裂，不需计算裂缝宽度。
41、第三方面，提供了一种受拉配筋uhpc桥面板的裂缝宽度计算设备，所述受拉配筋uhpc桥面板的裂缝宽度计算设备包括处理器、存储器、以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的受拉配筋uhpc桥面板的裂缝宽度计算程序，其中所述受本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种受拉配筋UHPC桥面板的裂缝宽度计算方法，其特征在于，其包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的受拉配筋UHPC桥面板的裂缝宽度计算方法，其特征在于：
3.如权利要求2所述的受拉配筋UHPC桥面板的裂缝宽度计算方法，其特征在于，获取所述桥面板的上缘名义应力和桥面板的下缘名义应力的具体步骤为：
4.如权利要求2所述的受拉配筋UHPC桥面板的裂缝宽度计算方法，其特征在于，基于桥面板基础参数，并结合第一轴力平衡方程和第一弯矩平衡方程计算出待确认数据，具体包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的受拉配筋UHPC桥面板的裂缝宽度计算方法，其特征在于：
6.如权利要求2所述的受拉配筋UHPC桥面板的裂缝宽度计算方法，其特征在于，利用所述桥面板基础参数，并结合第二轴力平衡方程、第二弯矩平衡方程和裂缝宽度计算公式得到裂缝宽度，具体包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的受拉配筋UHPC桥面板的裂缝宽度计算方法，其特征在于：
8.如权利要求2所述的受拉配筋UHPC桥面板的裂缝宽度计算方法，其特征在于，计算所述设计
9.一种受拉配筋UHPC桥面板的裂缝宽度计算系统，其特征在于，其包括：
10.一种受拉配筋UHPC桥面板的裂缝宽度计算设备，其特征在于，所述受拉配筋UHPC桥面板的裂缝宽度计算设备包括处理器、存储器、以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的受拉配筋UHPC桥面板的裂缝宽度计算程序，其中所述受拉配筋UHPC桥面板的裂缝宽度计算程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1至8中任一项所述的受拉配筋UHPC桥面板的裂缝宽度计算方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种受拉配筋uhpc桥面板的裂缝宽度计算方法，其特征在于，其包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的受拉配筋uhpc桥面板的裂缝宽度计算方法，其特征在于：
3.如权利要求2所述的受拉配筋uhpc桥面板的裂缝宽度计算方法，其特征在于，获取所述桥面板的上缘名义应力和桥面板的下缘名义应力的具体步骤为：
4.如权利要求2所述的受拉配筋uhpc桥面板的裂缝宽度计算方法，其特征在于，基于桥面板基础参数，并结合第一轴力平衡方程和第一弯矩平衡方程计算出待确认数据，具体包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的受拉配筋uhpc桥面板的裂缝宽度计算方法，其特征在于：
6.如权利要求2所述的受拉配筋uhpc桥面板的裂缝宽度计算方法，其特征在于，利用所述桥面板基础参数，并结合第二轴力平衡方程...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑晗，彭最，程子涵，王碧波，杨光武，邹敏勇，乐锐，邹明伟，刘杰，
申请(专利权)人：中铁大桥勘测设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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