本發(fā)明屬于橋梁設(shè)計(jì)，尤其涉及一種基于塑性設(shè)計(jì)理論的鋼混組合梁抗彎承載力優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

1、在《公路鋼混組合梁設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（jtg/t?d64-01—2015）的第7.2條中，規(guī)定了：鋼混組合梁抗彎承載力計(jì)算采用彈性設(shè)計(jì)方法。上述彈性設(shè)計(jì)方法相對(duì)保守，不能充分發(fā)揮材料的潛力。

2、另一方面，相關(guān)規(guī)范關(guān)于抗彎承載力的不同規(guī)定，使得設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)無統(tǒng)一計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。

3、所以綜上所述，現(xiàn)在急需一種相對(duì)統(tǒng)一的、基于塑性設(shè)計(jì)理論的鋼混組合梁抗彎承載力優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于塑性設(shè)計(jì)理論的鋼混組合梁抗彎承載力優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方法，該計(jì)算方法的目的是：根據(jù)鋼混組合梁的彎矩設(shè)計(jì)值，等于塑性抗彎承載力為最優(yōu)控制的原則，進(jìn)行鋼混組合梁的截面優(yōu)化分析，得到鋼混組合梁的最優(yōu)截面尺寸。該計(jì)算方法的優(yōu)點(diǎn)包括：標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)統(tǒng)一，且可以相對(duì)較好地發(fā)揮材料的潛力，不會(huì)過于保守。

2、本發(fā)明解決上述問題采用的技術(shù)方案是：基于塑性設(shè)計(jì)理論的鋼混組合梁抗彎承載力優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方法，所述計(jì)算方法的目的是根據(jù)鋼混組合梁的彎矩設(shè)計(jì)值，等于塑性抗彎承載力為最優(yōu)控制的原則，進(jìn)行鋼混組合梁的截面優(yōu)化分析，得到鋼混組合梁的最優(yōu)截面尺寸。

3、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于：所述計(jì)算方法適用于工字鋼-混凝土組合梁和開口鋼箱-混凝土組合梁。

4、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于：所述計(jì)算方法中，根據(jù)鋼混組合梁對(duì)應(yīng)的塑性中和軸位置變化，按塑性中和軸位于混凝土橋面板內(nèi)、塑性中和軸位于鋼主梁頂板內(nèi)、塑性中和軸位于鋼主梁腹板內(nèi)三種情況計(jì)算組合梁的塑性抗彎承載力。

5、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于：所述鋼混組合梁的塑性中和軸位于混凝土橋面板內(nèi)，對(duì)應(yīng)實(shí)際結(jié)構(gòu)受正彎矩荷載作用下的塑性抗彎承載力計(jì)算方法；

6、所述鋼混組合梁的塑性中和軸位于鋼主梁頂板內(nèi)和鋼主梁腹板內(nèi)，分為實(shí)際結(jié)構(gòu)受正彎矩作用和負(fù)彎矩作用兩種情況進(jìn)行鋼混組合梁的塑性抗彎承載力計(jì)算。

7、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于在正彎矩荷載作用下，塑性中和軸位于混凝土橋面板內(nèi)的塑性抗彎承載力計(jì)算方法為：

8、，

9、其中， mpla為塑性抗彎承載力（n?mm）；

10、 σconu,c為橋面板混凝土受壓極限應(yīng)力（mpa）；

11、 acon,c為受壓區(qū)混凝土截面面積（mm2）；

12、 zzcencon,c為受壓區(qū)混凝土形心到塑性形心的距離（mm），根據(jù)塑性形心的位置確定；

13、 σstey為鋼梁鋼材屈服應(yīng)力（mpa）；

14、 aste為鋼主梁截面面積（mm2）；

15、 zzcenste,t為受拉區(qū)鋼梁形心到塑性形心的距離（mm），根據(jù)塑性形心的位置確定，

16、 acon,c按以下公式確定，

17、；

18、塑性形心的位置由 zzpla確定， zzpla為塑性形心到截面頂緣距離（mm），按以下公式確定，

19、，

20、其中， bslab為混凝土橋面板有效寬度（mm）。

21、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于在正彎矩荷載作用下，塑性中和軸位于鋼梁頂板內(nèi)的組合梁塑性抗彎承載力計(jì)算方法為：

22、，

23、其中， aslab為橋面板混凝土截面面積（mm2）；

24、 aste,c為受壓區(qū)鋼主梁截面面積（mm2），根據(jù)塑性形心的位置確定；

25、 zzcenste,c為受壓區(qū)鋼梁形心到塑性形心的距離（mm），根據(jù)塑性形心的位置確定；

26、 aste,t為受拉區(qū)鋼主梁截面面積（mm2），根據(jù)塑性形心的位置確定，

27、塑性形心的位置由 zzpla確定， zzpla為塑性形心到截面頂緣距離（mm），按以下公式確定，

28、，

29、其中， hslab為混凝土橋面板高度（mm）； hp為承托高度（mm）； buf對(duì)于工字鋼-混凝土組合梁而言，為鋼主梁頂板寬度（mm），對(duì)于開口鋼箱-混凝土組合梁而言，為鋼主梁頂板寬度和（mm）。

30、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于在負(fù)彎矩荷載作用下，塑性中和軸位于鋼梁頂板內(nèi)的組合梁塑性抗彎承載力計(jì)算方法為：

31、，

32、其中， σreby為橋面板鋼筋屈服應(yīng)力（mpa）； areb,i為第i層鋼筋總面積（mm2）； zzcenrebi為第i層鋼筋形心到塑性形心的距離（mm），根據(jù)塑性形心的位置確定，

33、塑性形心的位置由 zzpla確定， zzpla為塑性形心到截面頂緣距離（mm），按以下公式確定，

34、。

35、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于在正彎矩荷載作用下，塑性中和軸位于鋼梁腹板內(nèi)的組合梁塑性抗彎承載力計(jì)算方法為：

36、，

37、其中，塑性形心的位置由 zzpla確定， zzpla為塑性形心到截面頂緣距離（mm），按以下公式確定，

38、，

39、其中， h為主梁截面總高度（mm）； tlf為鋼主梁底板厚度（mm）； blf為鋼主梁底板寬度（mm）； tw對(duì)于工字鋼-混凝土組合梁而言，為鋼主梁腹板厚度（mm），對(duì)于開口鋼箱-混凝土組合梁而言，為鋼主梁腹板厚度和（mm）。

40、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于在負(fù)彎矩荷載作用下，塑性中和軸位于鋼梁腹板內(nèi)的組合梁塑性抗彎承載力計(jì)算方法為：

41、，

42、其中，塑性形心的位置由 zzpla確定， zzpla為塑性形心到截面頂緣距離（mm），按以下公式確定，

43、。