專利名稱：梁橋的主梁實際彎矩推算方法及梁橋承載能力評定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于裂縫高度的混凝土梁橋的主梁彎矩推算方法及混凝土梁橋承載能力評定方法。
背景技術(shù)：
采用《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》中的規(guī)范體系法對混凝土梁橋承載能力進行評定時，對每一個評定對象都要進行結(jié)構(gòu)檢算，甚至需要進行荷載試驗，過程比較繁雜，技術(shù)要求高。規(guī)范體系法主要包括橋梁技術(shù)狀況調(diào)查和荷載試驗，通過橋梁技術(shù)狀況調(diào)查得到檢算系數(shù)Z1，帶入《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》中公式(7.3.1)中計算，根據(jù)計算的結(jié)果判斷是否需要進行荷載試驗:當(dāng)Y QS≤R(fd, ξ。a d。，ξ s a ds) Z1 (1- ξ J時，被評定梁橋無需進行荷載試驗；當(dāng)Y QS > R(fd, lcadc^sads) Z1 (1- ξ e)時，被評定梁橋需進行荷載試驗，通過荷載試驗得到檢算系數(shù) Z2，將該檢算系數(shù)Z2作為公式(7.3.1)中檢算系數(shù)Z1的取值對梁橋的承載能力進行評定。Y0S≤R(fd, lcadc, IsQjZ1(1-1e) (7.3.1)公式(7.3.1)中:Y。:結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)；S:荷載效應(yīng)函數(shù)；R(.):抗力效應(yīng)函數(shù)；fd:材料強度設(shè)計值；ad。:構(gòu)件混凝土幾何參數(shù)值；ads:構(gòu)件鋼筋幾何參數(shù)值<LX:承載能力檢算系數(shù)；I e:承載能力惡化系數(shù)；I。:配筋混凝土結(jié)構(gòu)的截面折減系數(shù)；I s:鋼筋的截面折減系數(shù)。通過橋梁技術(shù)狀況調(diào)查得到檢算系數(shù)Z1存在比較大的人為主觀性，沒有考慮結(jié)構(gòu)的受力情況，對于判別橋梁是否需要進行荷載試驗的情況存在比較大的人為主觀性。尤其是當(dāng)出現(xiàn)誤判的情況下，導(dǎo)致對整座橋梁承載能力的評定出現(xiàn)錯誤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種基于裂縫高度的梁橋的主梁實際彎矩推算方法，以快速而準(zhǔn)確地求取混凝土梁橋的主梁橫截面彎矩。為此，本發(fā)明提供的梁橋的主梁實際彎矩推算方法，該方法是對混凝土梁橋的主梁橫截面彎矩進行計算，特征是以該橫截面區(qū)域的平均實測裂縫高度為依據(jù)，從該橫截面的彎矩-裂縫高度圖中讀取該橫截面的彎矩；所述該橫截面區(qū)域為:順橋向，該橫截面前后
0.5m的區(qū)域；所述該橫截面的彎矩-裂縫高度圖按下述方法作取:設(shè)所述該橫截面為A截面:步驟1，根據(jù)橋梁設(shè)計參數(shù)建立橋梁的A截面分析模型，并進行截面非線性全過程分析，得到各級荷載下的A截面的彎矩、曲率和形心應(yīng)變；步驟2，分別求取每級荷載下A截面中的裂縫高度，其中一級荷載下A截面中的裂縫高度為太 ，且:
Ya= ( ε c- Y ftk/Ec) / Φ +yc (式 I)(式I)中:ε。為該級荷載下A截面的形心應(yīng)變；Y為受拉區(qū)混凝土塑性影響系數(shù)；ftk為橋梁所用混凝土軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)值；E。為橋梁所用混凝土彈性模量；Φ為級荷載下A截面的曲率；y。為開裂前A截面的形心軸距離梁底面的垂直距離；之后，得到每級荷載下的A截面中的裂縫高度；從而，結(jié)合步驟I中的相應(yīng)荷載下的A截面的彎矩可得到每級荷載下A截面的彎矩-裂縫高度；步驟3，以各級荷載下的彎矩-裂縫高度作圖，得到該橫截面的彎矩-裂縫高度圖。上述步驟I中在進行截面非線性全過程分析時，逐級施加荷載為f1； f2，f3，...，fa，...，fA ;其中H荷載fa+1時A截面的曲率=荷載fa時A截面的曲率+1/200是A截面的極限曲率，荷載fA時A截面的曲率為A截面的極限曲率。本發(fā)明的另一目的在于提供一種梁橋承載能力評定方法，該方法是對現(xiàn)有規(guī)范體系法所做的改進，通過引入更多客觀因素以確保橋梁技術(shù)狀況調(diào)查結(jié)果的客觀性，以更加客觀的確定橋梁是否需要進行荷載試驗，從而降低橋梁技術(shù)狀況調(diào)查中人為主觀因素的影響，明確荷載試驗的使用條件。該方法是利用規(guī)范體系法對梁橋承載能力進行評定，特征是:利用公式Y(jié)tlS彡R(fd，IcGdc, ξ3α JZ1Z3(1-1e)判斷被評定梁橋是否需要進行荷載試驗，其中:Y。:結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)；S:荷載效應(yīng)函數(shù)；R(.):抗力效應(yīng)函數(shù)；fd:材料強度設(shè)計值；ad。:構(gòu)件混凝土幾何參數(shù)值；ads:構(gòu)件鋼筋幾何參數(shù)值(Lx:承載能力檢算系數(shù)；ξ e:承載能力惡化系數(shù)；I。:配筋混凝土結(jié)構(gòu)的截面折減系數(shù)；I s:鋼筋的截面折減系數(shù)；檢算系數(shù)Z3 取值為:
當(dāng)被評價橋梁沒有裂縫時，檢算系數(shù)Z3為I;當(dāng)被評價橋梁有裂縫時，檢算系數(shù)Z3計算方法如下:首先，分別利用上述梁橋的主梁彎矩推算方法求取待評價橋梁各關(guān)鍵截面的實測彎矩，其中關(guān)鍵截面η的實測彎矩為Μ^，η = 1，2，3，…，N ；Ν為待評價橋梁上關(guān)鍵截面的總個數(shù)；所述關(guān)鍵截面為待評價橋梁的被調(diào)查主梁跨中截面，并且該被調(diào)查主梁跨中截面區(qū)域有裂縫；所述主梁跨中截面區(qū)域為:順橋向，該主梁跨中截面前后0.5m的區(qū)域；接著，分別利用有限元分析計算各關(guān)鍵截面的理論彎矩，其中關(guān)鍵截面η的理論彎矩為Man ;然后，求取待評價橋梁的承載力修正系數(shù)ξ:
權(quán)利要求
1.梁橋的主梁實際彎矩推算方法，該方法是對混凝土梁橋的主梁橫截面彎矩進行計算，其特征是，以該橫截面區(qū)域的平均實測裂縫高度為依據(jù)，從該橫截面的彎矩-裂縫高度圖中讀取該橫截面的彎矩；所述該橫截面區(qū)域為:順橋向，該橫截面前后0.5m的區(qū)域；所述該橫截面的彎矩-裂縫高度圖按下述方法作取: 設(shè)該橫截面為A截面: 步驟1，根據(jù)橋梁設(shè)計參數(shù)建立橋梁的A截面分析模型，并進行截面非線性全過程分析，得到各級荷載下的A截面的彎矩、曲率和形心應(yīng)變； 步驟2，分別求取每級荷載下A截面中的裂縫高度，其中一級荷載下A截面中的裂縫高度為y, ，且:y' cr = (￡ a-y ftk/Ec) /φ+υ0 (式 I) (式I)中:ε。為該級荷載下A截面的形心應(yīng)變；Y為受拉區(qū)混凝土塑性影響系數(shù)；ftk為橋梁所用混凝土軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)值；E。為橋梁所用混凝土彈性模量；Φ為級荷載下A截面的曲率。為開裂前A 截面的形心軸距離梁底面的垂直距離； 之后，得到每級荷載下的A截面中的裂縫高度； 從而，結(jié)合步驟I中的相應(yīng)荷載下的A截面的彎矩可得到每級荷載下A截面的彎矩-裂縫高度； 步驟3，以各級荷載下的彎矩-裂縫高度作圖，得到該橫截面的彎矩-裂縫高度圖。
2.如權(quán)利要求1所述的梁橋的主梁實際彎矩推算方法，其特征是，所述步驟I中在進行截面非線性全過程分析時，逐級施加荷載為f\，f2, f3,..., fa,..., fA ;其中feo,荷載fa+1時A截面的曲率=荷載fa時A截面的曲率+1/200是A截面的極限曲率，荷載fA時A截面的曲率為A截面的極限曲率。
3.梁橋承載能力評定方法，其特征是，該方法是利用規(guī)范體系法對梁橋承載能力進行評定，特征是:利用公式Y(jié) R (fd, ξ c a dc, ξ s α ds) Z1Z3Q-ξ e)判斷被評定梁橋是否需要進行荷載試驗，其中: Ytl:結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)； S:荷載效應(yīng)函數(shù)； R(.):抗力效應(yīng)函數(shù)； fd:材料強度設(shè)計值； adc:構(gòu)件混凝土幾何參數(shù)值； ads:構(gòu)件鋼筋幾何參數(shù)值； Z1:承載能力檢算系數(shù)； ξ…承載能力惡化系數(shù)； I。:配筋混凝土結(jié)構(gòu)的截面折減系數(shù)； Is:鋼筋的截面折減系數(shù)； 檢算系數(shù)Z3取值為: 當(dāng)被評價橋梁沒有裂縫時，檢算系數(shù)Z3為I ; 當(dāng)被評價橋梁有裂縫時，檢算系數(shù)Z3計算方法如下: 首先，分別利用上述梁橋的主梁彎矩推算方法求取待評價橋梁各關(guān)鍵截面的實測彎矩，其中關(guān)鍵截面η的實測彎矩為Μ^，η = 1，2，3，…，N ；Ν為待評價橋梁上關(guān)鍵截面的總個數(shù)；所述關(guān)鍵截面為待評價橋梁的被調(diào)查主梁跨中截面，并且該被調(diào)查主梁跨中截面區(qū)域有裂縫；所述主梁跨中截面區(qū)域為:順橋向，該主梁跨中截面前后0.5m的區(qū)域； 接著，分別利用有限元分析計算各關(guān)鍵截面的理論彎矩，其中關(guān)鍵截面η的理論彎矩為 Man ； 然后，求取待評價橋梁的承載力修正系數(shù)ξ:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種梁橋的主梁實際彎矩推算方法及承載能力評定方法。其中的彎矩推算方法是以平均實測裂縫高度為依據(jù)，從相應(yīng)的橫截面彎矩—裂縫高度圖中讀取實測裂縫所在橫截面的彎矩值，所述的彎矩-裂縫高度圖是通過對橋梁截面進行截面非線性全過程分析而得到的。承載能力評定方法是采用本發(fā)明公開的彎矩推算方法計算待評定橋梁上關(guān)鍵截面處彎矩值后，利用基于裂縫特征得到的修正系數(shù)Z3來對梁橋的承載能力進行快速評定，對于通過本發(fā)明方法評定未通過的橋梁，可以選擇使用荷載試驗進一步進行承載能力評定。采用本發(fā)明的橋梁彎矩計算方法可以快速計算其相應(yīng)截面的彎矩，從而減少荷載試驗的次數(shù)，或更加準(zhǔn)確地評定橋梁承載能力。
文檔編號G06F17/50GK103246766SQ20131014869
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月25日
發(fā)明者梁鵬 申請人:長安大學(xué)