一種滑板設(shè)計優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及橋梁施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種滑板設(shè)計優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 頂進框架橋因不需封閉交通、成本低、占用面積小的優(yōu)點在高速公路下穿立體交 叉工程中應(yīng)用越來越廣。為給預(yù)制和頂進框架橋提供工作場地，需設(shè)置工作坑和滑板臨時 結(jié)構(gòu)）?；遄鳛楣ぷ骺拥装?，又是頂進中的滑道，成為橋梁施工中重要部件之一。
[0003] 目前，頂進框架橋設(shè)計均偏于保守基本是基于經(jīng)驗），無法根據(jù)地質(zhì)條件、框架橋 規(guī)模、施工條件開展針對性設(shè)計。實際工程中，滑板一般采用現(xiàn)澆整體板，并在垂直頂進方 向設(shè)置錨梁以增加滑板抗滑穩(wěn)定性，具有明顯構(gòu)造正交異性板特點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于提供一種滑板設(shè)計優(yōu)化的方法，具體技術(shù)方案如下：
[0005] -種滑板設(shè)計優(yōu)化的方法，包括以下步驟：
[0006] A、準備步驟，具體包括參數(shù)的獲取、敏感性分析以及實測基床系數(shù)，所述敏感性分 析具體是:根據(jù)敏感度計算公式獲得滑板設(shè)計優(yōu)化的關(guān)鍵參數(shù)，并根據(jù)各參數(shù)的影響百分 比確定最敏感參數(shù);所述實測基床系數(shù)具體是:根據(jù)相關(guān)規(guī)定及經(jīng)驗獲取基床系數(shù)值和地 基容許承載力值；
[0007] B、初擬滑板尺寸，具體是:根據(jù)設(shè)計要求選擇滑板混凝土強度、滑板的厚度、相鄰 錨梁之間的距離、錨梁的規(guī)格以及滑板的最大容許變形量；
[0008] C、建立滑板的梁格模型，具體是：根據(jù)梁格法理論設(shè)計滑板縱梁的尺寸和虛擬橫 梁的尺寸，根據(jù)基床系數(shù)、梁格單元尺寸設(shè)定支承條件，計算得到滑板容許的最大變形量、 滑板縱梁的最大設(shè)計彎矩值和最小設(shè)計彎矩值以及滑板橫梁的最大設(shè)計彎矩值和最小設(shè) 計彎矩值；
[0009] D、基底應(yīng)力驗算以及最大變形量驗算，具體是:根據(jù)計算得到支承反力，利用最大 基底應(yīng)力計算公式獲得最大基底應(yīng)力值，若最大基底應(yīng)力值小于等于地基容許承載力值， 則不需要對地基進行處理，否則需要對地基進行處理；
[0010] 根據(jù)計算得到最大豎向變形量，若最大豎向變形量小于等于滑板容許的最大變形 量，則所述步驟B中初擬滑板尺寸合理，否則不合理;若滑板尺寸合理則進行下一步;若滑板 尺寸不合理，則改變最敏感參數(shù)的取值后返回步驟B;
[0011] E、滑板配筋計算，具體是:通過計算獲得滿足承載能力極限狀態(tài)要求的滑板縱梁 配筋規(guī)格和滑板縱梁配筋規(guī)格。
[0012] 以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，步驟A中參數(shù)的獲取包括獲取滑板橫梁或者縱梁的以下 參數(shù)：
[0013] 混凝土立方體抗壓強度、混凝土軸心抗壓強度、混凝土軸心抗拉強度以及混凝土 極限壓應(yīng)變；
[0014]鋼筋抗拉強度設(shè)計值、鋼筋彈性模量、鋼筋抗壓強度設(shè)計值以及箍筋抗拉強度設(shè) 計值；
[0015]彎矩設(shè)計值、剪力設(shè)計值、相鄰箍筋之間的距離、矩形截面或梯形截面、系數(shù)αι、系 數(shù)扮、受壓區(qū)翼緣寬度以及受壓區(qū)翼緣高度。
[0016]以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述步驟Α中敏感性分析具體是：
[0017]設(shè)定敏感度計算式為表達式1):
[0018]
[0019] 式中，Xj為第j個設(shè)計參數(shù)，AXj為參數(shù)Xj的改變量;Mi為參數(shù)改變前控制截面內(nèi)力 值，△ Mi為參數(shù)Xj值改變△ Xj后控制截面內(nèi)力改變量;m為控制參數(shù)個數(shù)，Sj表示第j個參數(shù) 的敏感度，j為參與敏感度分析的參數(shù)個數(shù)；
[0020] 各參數(shù)的影響百分比計算式2)如下：
[0021
[0022] 式中，N為影響參數(shù)個數(shù)；
[0023] 得到滑板設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)為滑板的板厚、錨梁的厚度、滑板混凝土彈性模量以及 彈性支承系數(shù)，其中滑板的厚度為最敏感參數(shù)。
[0024]以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述步驟B中：滑板混凝土強度為C30;滑板的厚度為20-30mm;滑板的最大容許變形量為5mm;相鄰錨梁之間的距離為2-3m;錨梁的規(guī)格:錨梁高度為 50-80cm，錨梁寬度為 30-50cm。
[0025] 以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述步驟C中梁格法理論具體是:取垂直頂進方向帶錨梁 為梁格縱向桿件，滑板梁格劃分遵循以下因素：
[0026] 因素 1:梁格縱向桿件自身截面抗彎慣性矩之和等于整體截面抗彎慣性矩；
[0027]因素2:為保證荷載傳遞，橫向桿件間距不超過縱向梁肋間距；
[0028]因素3:縱橫梁保證正交，橫梁間距應(yīng)考慮滑板前緣斜交角度的影響。
[0029] 以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述步驟D中最大基底應(yīng)力計算公式如表達式3):
[0030] fa = Fs/As〇ii 3),
[0031 ]其中：fa為最大基底應(yīng)力;Fs為梁格模型計算所得最大支承反力;Asoil為梁格單兀 節(jié)點對應(yīng)地基接觸面積。
[0032]以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述滑板縱梁或橫梁計算具體過程如下：
[0033] E1、正截面受彎配筋計算，包括以下步驟：
[0034] E11、相對界限受壓區(qū)高度計算，具體是通過表達式4)計算相對界限受壓區(qū)高度 lb的值，lb = iV[ 1+fy/(Es X ε?) ] 4)，其中：fy為鋼筋抗拉強度設(shè)計值，Es為鋼筋彈性模量， ε?為混凝土極限壓應(yīng)變；
[0035] E12、翼緣位于受壓邊的T形或工字形截面受彎構(gòu)件受壓區(qū)高度或者單筋矩形截面 或翼緣位于受拉邊的T形截面受彎構(gòu)件受壓區(qū)高度計算，具體是:通過表達式5)計算得到受 彎構(gòu)件受壓區(qū)高度X，
[0036] 叉=11。-[11。2-2\]\1/(〇1\乜\匕￡，）]。.5或者
[0037] x = h〇-[h02-2XM/(aiXfcXb)]0·5 5)，
[0038] 其中：〇1為系數(shù)，fc為混泥土軸心抗壓強度，bf'為受壓區(qū)翼緣寬度，b為T形或矩形 截面的寬度；
[0039] Ε13、梁底部鋼筋面積As的計算，具體是：當(dāng)x^hf'時，應(yīng)按寬度為bf'的矩形截面計 算梁底部鋼筋面積As，如表達式6):
[0040] As = ai X fc Xbf ' Xx/fy或者是As = ai X fc X b X x/fy 6)，
[0041] 其中：<^為系數(shù)，fc為混泥土軸心抗壓強度，bf'為受壓區(qū)翼緣寬度，x為受彎構(gòu)件受 壓區(qū)高度，fy為鋼筋抗拉強度設(shè)計值；
[0042] E14、相對受壓區(qū)高度ξ、配筋率P、最小配筋率pmin以及最小梁底部鋼筋面積As, min計 算，具體采用表達式7)、8)、9)以及10)，如下：
[0043] | = x/ho 7)；
[0044] p=As/(b Xho) 8);
[0045] pmin=Max{0.20% ,0.45ft/fy} 9)；
[0046] As,min = bXhXPmin 10);
[0047] 其中，ft為混泥土軸心抗拉強度，As為梁底部鋼筋面積，b為T形或矩形截面的寬度， h為T形或矩形截面的高度，fy為鋼筋抗拉強度設(shè)計值。
[0048] E2、斜截面承載力計算，具體包括：
[0049] E21、斜截面承載力V'的計算詳見表達式11)，
[0050] V'=0.7XftXbXho 11)，其中：ft為混泥土軸心抗拉強度，b為T形或矩形截面的 寬度；
[0051]當(dāng)斜截面承載力大于等于剪力設(shè)計值且T形或矩形截面的高度大于800mm時，
[0052]箍筋最小直徑為8mm，相鄰箍筋之間最大間距為400mm，配箍面積由表達式12)獲 得，Asv,min = Dmin2 X 0 · 25 X π X S/Smax 1 2 )，其中：Dmin指箍筋最小直徑，SmaJg相鄰箍筋之間 最大間距，S指相鄰箍筋之間的距離。
[0053]梁格法的主要思路是:將上部結(jié)構(gòu)用一個等效的平面梁格或空間構(gòu)架來模擬，將 分散在板式或箱梁每一區(qū)段內(nèi)的彎曲剛度和抗扭剛度集中于最鄰近的等效梁格內(nèi)，實際結(jié) 構(gòu)的縱向剛度集中于縱向梁格構(gòu)件內(nèi)，而橫向剛度則集中于橫向梁格構(gòu)件內(nèi)，邊界條件則 采用Winker假定來模擬彈性地基，其豎向支承剛度為實測基床系數(shù)