[發(fā)明專利]一種操作簡單、功能全面的聲屏障結構設計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810037529.5
• 申請日: 2008-05-16
• 公開（公告）號: CN101582093A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發(fā)明（設計）人: 劉俊宇;汪祥玉;毛海亮;龔輝;王忠明;李曉東
• 申請（專利權）人: 上海船舶運輸科學研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 吳澤群

1.一種操作簡單、功能全面的聲屏障設計方法，它通過計算機處理得到聲屏障的結構形式的相關數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行保存和輸出，其特征在于：包括以下步驟：

1)通過數(shù)據(jù)輸入裝置向處于開始狀態(tài)的計算機輸入聲屏障使用地的風載資料，計算設計風荷載，得到構成聲屏障各結構部件的設計強度數(shù)據(jù)：包括聲屏障砼基礎結構和鋼結構部件的強度數(shù)據(jù)；

2)將得到的聲屏障各結構部件的設計強度數(shù)據(jù)與規(guī)范的數(shù)據(jù)允許值進行比較，在滿足規(guī)范的要求的前提下，確定聲屏障各部件的結構型式；

3)將得到的聲屏障整體結構數(shù)據(jù)進行保存并通過輸出裝置輸出，設計出合格的聲屏障結構；

其中，所述的聲屏障設計方法包括設計風荷載強度、聲屏障樁基礎設計、聲屏障天然基礎設計和鋼結構設計；

其中：

所述的設計風荷載強度按照計算公式(1)?和公式(2)V_k＝w_k×L_x×H算出；

式(1)中：

M_k——計算截面處的彎距標準值(kN·m)；

ω_k——風荷載標準值(kN/m²)；

Lx——屏體長度(m)；

H——室外地坪以上計算截面處的高度(m)；

h——基礎埋置深度(m)；

式(2)中：

V_k——計算截面處的剪力標準值(kN)；

ω_k——風荷載標準值(kN/m²)；?

Lx——屏體長度(m)；

H——室外地坪以上計算截面處的高度(m)；

所述的聲屏障樁基礎設計包括單樁承載力計算、彎距計算、沖切計算和剪切計算；其中的單樁承載力計算按公式(3)進行；

式(3)中：

Q_ik——相應于荷載效應標準組合偏心豎向力作用下第i根樁的豎向力(kN)；

F_k——相應于荷載效應標準組合時，作用于樁基承臺頂面的豎向力(kN)；

G_k——樁基承臺自重及承臺上土自重標準值(kN)；

n——樁基中的樁數(shù)；

M_xk、M_yk——相應于荷載效應標準組合作用于承臺底面通過樁群形心的x、y軸的力距(kN·m)；

x_i、y_i——樁I至樁群形心的y、x軸線的距離(m)；

R_a——單樁豎向承載力特征值(KN)；

彎距計算按公式(4)M_x＝∑N_iy_i、公式(5)M_y＝∑N_ix_i進行；

式中：

M_x、M_y——分別為垂直y軸和x軸方向計算截面處的彎距設計值(kN·m)；

x_i、y_i——垂直y軸和x軸方向自樁軸線到相應計算截面的距離(m)；

沖切計算按公式(6)進行；

式(6)中：

N_l——扣除承臺和其上填土自重后的角樁樁頂相應于荷載效應基本組合時的豎向力設計值(kN)；

β_1x、β_1y——角樁沖切系數(shù)；

c₁、c₂——從角樁內(nèi)邊緣至承臺外邊緣的距離(m)；

a_1x、a_1y——從承臺底角樁內(nèi)邊緣引45°沖切線與承臺頂面或承臺變階處相交點至角?

樁內(nèi)邊緣的水平距離(m)；

h₀——承臺外邊緣的有效高度(m)；

剪切計算按公式(7)V≤β_hsβf_tb₀h₀進行；

式(7)中：

V——扣除承臺和其上填土自重后相應于荷載效應基本組合時斜截面的最大剪力設計值(kN)；

b₀——承臺計算截面處的計算寬度(m)；

h₀——計算寬度處的承臺有效高度(m)；

β——剪切系數(shù)；

β_hs——受剪切承載力截面高度影響系數(shù)；

所述的聲屏障天然基礎設計包括地基承載力計算、彎距計算、沖切計算；其中的地基承載力計算按公式(8)和公式(9)?進行；

式中：

M_k——相應于荷載效應標準組合時，作用于基礎底面的力距值(kN·m)；

W——基礎底面的抵抗矩；

p_kmax——相應于荷載效應標準組合時，基礎底面邊緣的最大壓力值(KPa)；

p_kmin——相應于荷載效應標準組合時，基礎底面邊緣的最小壓力值(KPa)；

f_a——修正后的地基承載力特征值(KPa)；

彎距計算按公式(10)和公式(11)?進行；

式中：?

M_I、M_II——任意截面I-I、II-II處相應于荷載效應基本組合時的彎距設計值(kN·m)；

a₁——任意截面I-I至基底邊緣最大反力處的距離(m)；

l、b——基礎底面的邊長(m)；

p_max、p_min——相應于荷載效應基本組合時的基礎底面邊緣的最大和最小地基反力設計值(KPa)；

p——相應于荷載效應基本組合時任意截面I-I處基礎底面地基反力設計值(KPa)；

G——考慮荷載分項系數(shù)的基礎自重及其上的土自重(kN)；

沖切計算按公式(12)F_l≤0.7β_hpf_ta_mh₀進行；

式(12)中：

β_hp——受沖切承載力截面高度影響系數(shù)；

f_t——混凝土軸心抗拉強度設計值(N/mm²)；

h₀——基礎沖切破壞錐體的有效高度(m)；

a_m——沖切破壞錐體最不利一側(cè)計算長度(m)；

A_l——沖切驗算時取用的部分基底面積中的陰影面積(m²)；

F_l——相應于荷載效應基本組合時作用在A₁上的地基土凈反力設計值(KN)；

所述的鋼結構設計包括構成鋼柱的強度計算和撓度計算；其中鋼柱強度計算按公式(13)?和公式(14)?進行；

式(13)中：

M_x、M_y——同一截面處繞x軸和y軸的彎距(kN·m)；

W_nx、W_ny——對x軸和y軸的凈截面模量(m³)；

γ_x、γ_y——截面塑性發(fā)展系數(shù)；?

f——鋼材的抗彎強度設計值(N/mm²)；

式(14)中：

V——計算截面處的剪力(KN)；

S——計算剪應力處以上毛截面對中和軸的面積距(mm³)；

I——毛截面慣性距(mm⁴)；

t_w——腹板厚度(mm)；

f_v——鋼材的抗剪強度設計值(N/mm²)；

鋼柱撓度計算按公式(15)?進行；

式(15)中：

f_max——鋼柱頂點的水平位移(mm)；

q_k——均布荷載標準值(KN/m)；

E——鋼材的彈性模量(N/mm²)；

I_X——毛截面慣性距(mm⁴)；

所述的鋼結構中的螺栓設計，強度計算按公式(16)?和公式(17)?進行；

式(16)中：

M——彎距設計值(kN·m)；

y_i——任一個螺栓到螺栓群形心的豎向距離(mm)；

——單個螺栓的抗拉承載力設計值(KN)；

式(17)中：

V——剪力設計值(kN)；

n——螺栓總數(shù)；

——單個螺栓的抗剪承載力設計值(KN)。?