[發明專利]鋼桁梁等效剛度計算方法

有效

• 申請號: 202010014899.8
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111046482B
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 苑仁安;傅戰工;孫建立;徐偉;鄭清剛;周子明;張皓清;付嵐嵐;王恒;李少駿
• 申請（專利權）人: 中鐵大橋勘測設計院集團有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 孟歡

本發明涉及橋梁建造領域，本發明公開了一種鋼桁梁等效剛度計算方法，將鋼桁梁等效為箱形梁斷面，將鋼桁梁的設計參數等效為箱型梁的參數，并用箱型梁的設計計算方法計算該鋼桁梁的等效軸向剛度、等效面內抗彎剛度、等效面外抗彎剛度以及等效扭轉剛度。該方法可以將不能用常規方法計算剛度的鋼桁梁，通過等效為箱形梁斷面的形式，將其轉化為箱形梁斷面的計算方式，計算鋼桁梁的等效軸向剛度、等效面內抗彎剛度、等效面外抗彎剛度以及等效扭轉剛度，避免里現有技術中必須采用建模模擬的方式計算鋼桁梁的剛度，耗費時間，并且對設備的要求高的問題。

技術領域

本發明涉及橋梁建造領域，具體涉及鋼桁梁等效剛度計算方法。

背景技術

隨著我國經濟的飛速發展和鋼產量進一步提高，鋼結構橋梁發展迅速。鋼桁梁因其受力合理、承載能力強、剛度大等特點，在大跨橋梁結構中占有很重要的地位。大跨度斜拉橋主梁和大跨度懸索橋加勁梁常采用鋼桁梁，如主跨1176m的常泰長江大橋、主跨1700m楊泗港長江大橋。

鋼桁梁主要由主桁、橋面系、橫聯、平聯等構件組成。對于千米級鋼桁梁大跨橋梁結構，為準確計算鋼桁梁剛度，常采用細化網格法建立鋼桁梁有限元模型，采用桿系單元模擬主桁、橫梁和平聯結構，采用板單元模擬橋面板結構。對于主跨1176m的常泰長江大橋，桿系單元數量達到3.5萬以上，板單元數量達到1.6萬以上，運行一次計算長達30小時，計算速度過慢。而在橋梁整個設計周期過程中，結構方案常需調整，運行計算可達20次。因此，傳統鋼桁梁細化網格法有限元仿真分析增加了橋梁的設計周期，該方法不利于大跨度鋼桁梁的設計工作開展和實施。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種鋼桁梁等效剛度計算方法，能有效地解決了現有技術中橋梁設計時鋼桁梁等效剛度計算復雜，耗費時間的問題。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

一種鋼桁梁等效剛度計算方法，包括以下步驟：

S1：將鋼桁梁等效為箱形梁斷面，根據鋼桁梁的長度和寬度確定箱形梁斷面的等效寬度L和等效高度H；

S2：根據鋼桁梁的上層橋面系和下層橋面系的截面積，分別確定箱形梁斷面的頂板厚度D₁和底板厚度D₂；

S3：根據鋼桁梁的受力狀態，確定箱形梁斷面的斷面形式，當鋼桁梁受軸向力、內彎力和/或外彎力時，箱形梁斷面呈第一斷面形式，當鋼桁梁受扭轉力時，箱形梁斷面呈第二斷面形式；

S4：計算呈第一斷面形式的箱形梁斷面的等效上腹板厚度D₃₁、等效中腹板厚度D₃₂和等效下腹板厚度D₃₃，計算呈第二斷面形式的箱形梁斷面的等效腹板厚度D₃；

S5：根據L、H、D₁、D₂、D₃₁、D₃₂和D₃₃，計算第一斷面形式的箱形梁的等效軸向剛度、等效面內抗彎剛度和等效面外抗彎剛度作為該鋼桁梁的軸向剛度、內抗彎剛度和外抗彎剛度，根據L、H、D₁、D₂和D₃，計算第二斷面形式的箱形梁的等效扭轉剛度作為鋼桁梁的扭轉剛度。

在上述技術方案的基礎上，確定呈第一斷面形式的箱形梁斷面的等效上腹板厚度D₃₁、等效中腹板厚度D₃₂和等效下腹板厚度D₃₃，具體包括：

通過公式D₃₁＝A_上弦桿/h₁，計算等效上腹板厚度D₃₁；