【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桥梁施工，具体为桥梁预制双柱空心桥墩连接方式的数值模拟方法。
技术介绍
1、在桥梁工程领域，预制双柱空心桥墩因其施工效率高、质量可控等优点而得到广泛应用。然而，桥墩的连接方式对其整体性能和抗震能力具有重要影响，传统的现浇施工方法存在施工周期长、对环境影响大等问题，与绿色施工和环保要求不相符合，为了解决这些问题，装配式桥梁施工技术应运而生，其核心在于通过工厂化生产和现场拼装，实现快速施工和环境保护。
2、现有技术数值模拟的精确度和可靠性满意把控，不能为桥梁工程的设计和施工提供强有力的技术支撑，因此，针对上述问题提出桥梁预制双柱空心桥墩连接方式的数值模拟方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供桥梁预制双柱空心桥墩连接方式的数值模拟方法，以解决现有技术数值模拟的精确度和可靠性满意把控，不能为桥梁工程的设计和施工提供强有力的技术支撑的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、桥梁预制双柱空心桥墩连接方式的数值模拟方法，包括刚度矩阵的细化、荷载向量的扩展、塑性损伤本构模型的完善、接触模型的罚函数法的深化、预应力效应的详细表达、耗能钢筋的效应的进一步描述、地震力的计算的进一步细化、加速度响应谱的动态表达和多维地震作用下的力的向量表达。
4、作为本专利技术进一步优化的内容，其中：所述全局刚度矩阵的元素通过积分计算得到，反映了结构在不同自由度上的刚度特性，其取值基于结构的几何和材料属性，刚度矩阵的细化：p>
5、kij＝∫vbit·d·bjdv
6、其中，kij是全局刚度矩阵的第i行和第j列的元素，bi和bj分别是对应于第i和，个自由度的形函数矩阵。
7、作为本专利技术进一步优化的内容，其中：荷载向量的扩展：
8、pi＝∫vnit·f dv+∫snit·g ds
9、其中，pi是荷载向量的第i个元素，ni是对应于第i个自由度的形函数向量。
10、作为本专利技术进一步优化的内容，其中：所述拉伸损伤因子和压缩损伤因子用于塑性损伤本构模型中，描述材料在拉伸和压缩下的损伤行为，它们的取值通常基于实验数据，通过监测材料在不同应力水平下的力学性能变化来确定，塑性损伤本构模型的完善：
11、fc＝{fco+(fcu--fco)·(1-dt)ifσ<0fco·(1-dc)ifσ≥
12、其中，σ是应力，dt是拉伸损伤因子，dc是压缩损伤因子。
13、作为本专利技术进一步优化的内容，其中：所述罚函数法中的罚系数用于接触模型的罚函数法中，影响接触面间的相对位移容忍阈值，该系数的取值需要保证接触面之间不发生穿透，同时保持数值解的稳定性和精度，接触模型的罚函数法的深化：
14、ftangential＝μ·fnormal·δu∈tol
15、其中，δu是接触面上的相对位移，∈tol是容忍的相对位移阈值。
16、作为本专利技术进一步优化的内容，其中：所述预应力筋的初始张拉力是预应力结构分析中的关键参数，通常根据设计要求和施工规范确定，反映了预应力筋在张拉时的力的大小，所述由于预应力引起的长度变化是根据预应力筋的初始张拉力和材料的弹性模量计算得出的，反映了施加预应力后结构的伸长或压缩，预应力效应的详细表达：
17、n＝n0+k·δ∈+ppre·δll0
18、其中，ppre是预应力筋的初始张拉力，δl是由于预应力引起的长度变化，l0是原始长度。
19、作为本专利技术进一步优化的内容，其中：所述耗能钢筋非线性行为的指数用于描述耗能钢筋在加载过程中的非线性力学行为，其取值需要基于实验数据确定，以捕捉钢筋在弹性和塑性阶段的性能，耗能钢筋的效应的进一步描述：
20、m＝my+(mu-my)·(δγγy)n
21、其中，n是描述耗能钢筋非线性行为的指数。
22、作为本专利技术进一步优化的内容，其中：所述阻尼力的计算通常考虑结构的阻尼比，阻尼比是一个无量纲系数，用于描述结构在动态荷载作用下的耗能能力，其取值可以基于规范推荐值或通过振动测试确定，地震力的计算的进一步细化：
23、f＝m·a+fdamping
24、其中，fdamping是阻尼力，可以考虑结构的阻尼比。
25、作为本专利技术进一步优化的内容，其中：所述加速度响应谱通常基于地震动作用下的地面运动记录，通过傅里叶变换等数学工具处理得到，它用于模拟地震动作用下结构的动态响应，加速度响应谱的动态表达：
26、sa(t)＝maxt[a(t)t+sabase(t)
27、其中，sabase(t)是基准加速度响应谱。
28、作为本专利技术进一步优化的内容，其中：所述多维地震作用下的力的向量表达中的相关性系数用于描述两个垂直方向地震力之间的相关性，其取值通常基于历史地震数据分析或地震工程研究确定，多维地震作用下的力的向量表达：
29、f→total＝f→x2+f→y2+2·f→x·f→y·ρ
30、其中，f→x和f→y是沿两个垂直方向的地震力向量。
31、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
32、1、本专利技术中，提高精度：通过细化刚度矩阵的计算，本专利技术能够更精确地模拟结构的局部刚度特性，从而提高整体结构分析的准确性；
33、2、本专利技术中，增强荷载模拟：扩展的荷载向量计算考虑了更全面的荷载条件，包括体积力和表面力，使得结构在实际荷载作用下的响应更加真实；
34、3、本专利技术中，改善材料行为模拟：完善的塑性损伤本构模型能够更准确地捕捉混凝土材料在不同应力状态下的损伤行为，为结构的非线性分析提供了更真实的材料行为描述；
35、4、本专利技术中，优化接触面处理：深化的接触模型罚函数法提供了更好的接触面处理，避免了传统方法中的穿透问题，提高了接触区域的模拟精度；
36、5、本专利技术中，考虑预应力效应：详细表达的预应力效应考虑了预应力筋对结构刚度和承载力的影响，为预应力结构的分析提供了更准确的模型；
37、6、本专利技术中，增强耗能钢筋模拟：进一步描述的耗能钢筋效应能够更好地模拟耗能钢筋在结构中的非线性行为，提高结构抗震性能的预测准确性；
38、7、本专利技术中，地震作用模拟：细化的地震力计算方法考虑了阻尼力的影响，使得结构在多维地震作用下的响应更加符合实际情况；
39、8、本专利技术中，动态响应谱生成：动态表达的加速度响应谱能够更准确地反映地震动作用的动态特性，为地震工程领域的设计和分析提供了更有用的工具；
40、9、本专利技术中，向量化力计算：多维地震作用下的力的向量表达提供了一种更为直观和准确的方法来计算和分析地震力；
41、10、本专利技术中，可靠性评估：应用统计方法进行的误差分析为评估数值模拟结果的可靠性提供了一种全面的手段，增强了分析结果的信任度。
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1.桥梁预制双柱空心桥墩连接方式的数值模拟方法，包括刚度矩阵的细化、荷载向量的扩展、塑性损伤本构模型的完善、接触模型的罚函数法的深化、预应力效应的详细表达、耗能钢筋的效应的进一步描述、地震力的计算的进一步细化、加速度响应谱的动态表达和多维地震作用下的力的向量表达。
2.根据权利要求1所述的桥梁预制双柱空心桥墩连接方式的数值模拟方法，其特征在于：所述全局刚度矩阵的元素通过积分计算得到，反映了结构在不同自由度上的刚度特性，其取值基于结构的几何和材料属性，刚度矩阵的细化：
3.根据权利要求1所述的桥梁预制双柱空心桥墩连接方式的数值模拟方法，其特征在于：荷载向量的扩展：
4.根据权利要求1所述的桥梁预制双柱空心桥墩连接方式的数值模拟方法，其特征在于:所述拉伸损伤因子和压缩损伤因子用于塑性损伤本构模型中，描述材料在拉伸和压缩下的损伤行为，它们的取值通常基于实验数据，通过监测材料在不同应力水平下的力学性能变化来确定，塑性损伤本构模型的完善：
5.根据权利要求1所述的桥梁预制双柱空心桥墩连接方式的数值模拟方法，其特征在于：所述罚函数法中的罚系数用
6.根据权利要求1所述的桥梁预制双柱空心桥墩连接方式的数值模拟方法，其特征在于：所述预应力筋的初始张拉力是预应力结构分析中的关键参数，通常根据设计要求和施工规范确定，反映了预应力筋在张拉时的力的大小，所述由于预应力引起的长度变化是根据预应力筋的初始张拉力和材料的弹性模量计算得出的，反映了施加预应力后结构的伸长或压缩，预应力效应的详细表达：
7.根据权利要求1所述的桥梁预制双柱空心桥墩连接方式的数值模拟方法，其特征在于：所述耗能钢筋非线性行为的指数用于描述耗能钢筋在加载过程中的非线性力学行为，其取值需要基于实验数据确定，以捕捉钢筋在弹性和塑性阶段的性能，耗能钢筋的效应的进一步描述：
8.根据权利要求1所述的桥梁预制双柱空心桥墩连接方式的数值模拟方法，其特征在于：所述阻尼力的计算通常考虑结构的阻尼比，阻尼比是一个无量纲系数，用于描述结构在动态荷载作用下的耗能能力，其取值可以基于规范推荐值或通过振动测试确定，地震力的计算的进一步细化：
9.根据权利要求1所述的桥梁预制双柱空心桥墩连接方式的数值模拟方法，其特征在于：所述加速度响应谱通常基于地震动作用下的地面运动记录，通过傅里叶变换等数学工具处理得到，它用于模拟地震动作用下结构的动态响应，加速度响应谱的动态表达：
10.根据权利要求1所述的桥梁预制双柱空心桥墩连接方式的数值模拟方法，其特征在于：所述多维地震作用下的力的向量表达中的相关性系数用于描述两个垂直方向地震力之间的相关性，其取值通常基于历史地震数据分析或地震工程研究确定，多维地震作用下的力的向量表达：
...【技术特征摘要】
1.桥梁预制双柱空心桥墩连接方式的数值模拟方法，包括刚度矩阵的细化、荷载向量的扩展、塑性损伤本构模型的完善、接触模型的罚函数法的深化、预应力效应的详细表达、耗能钢筋的效应的进一步描述、地震力的计算的进一步细化、加速度响应谱的动态表达和多维地震作用下的力的向量表达。
2.根据权利要求1所述的桥梁预制双柱空心桥墩连接方式的数值模拟方法，其特征在于：所述全局刚度矩阵的元素通过积分计算得到，反映了结构在不同自由度上的刚度特性，其取值基于结构的几何和材料属性，刚度矩阵的细化：
3.根据权利要求1所述的桥梁预制双柱空心桥墩连接方式的数值模拟方法，其特征在于：荷载向量的扩展：
4.根据权利要求1所述的桥梁预制双柱空心桥墩连接方式的数值模拟方法，其特征在于:所述拉伸损伤因子和压缩损伤因子用于塑性损伤本构模型中，描述材料在拉伸和压缩下的损伤行为，它们的取值通常基于实验数据，通过监测材料在不同应力水平下的力学性能变化来确定，塑性损伤本构模型的完善：
5.根据权利要求1所述的桥梁预制双柱空心桥墩连接方式的数值模拟方法，其特征在于：所述罚函数法中的罚系数用于接触模型的罚函数法中，影响接触面间的相对位移容忍阈值，该系数的取值需要保证接触面之间不发生穿透，同时保持数值解的稳定性和精度，接触模型的罚函数法的深化：
6.根据权利要求1所述的桥梁预制双柱空心桥墩连接方式的数值模拟方法，其特征在于：所述预应力筋的初始张拉力...
【专利技术属性】
技术研发人员：王芮文，毛安静，欧定福，
申请(专利权)人：江苏森淼工程质量检测有限公司，
类型：发明
国别省市：
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