[發明專利]一種連續梁橋及其拉索截面積和彈性體剛度的確定方法

有效

• 申請號: 202010107946.3
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111254797B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 趙燦暉;陳良江;陳克堅;孫宗磊;戴勝勇;鐘亞偉;鄧開來;閆桂豪
• 申請（專利權）人: 西南交通大學;中國國家鐵路集團有限公司;中鐵二院工程集團有限責任公司
• 主分類號: E01D1/00
• 分類號: E01D1/00;E01D2/00;E01D19/00;G06F30/13;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

1.一種連續梁橋中拉索截面積和彈性體剛度的確定方法，所述連續梁橋包括連索裝置、連續主梁、橋墩和多個橋墩蓋梁（7），橋墩包括位于中部的固定墩（2）和位于固定墩（2）兩側的多個非固定墩（3），所述橋墩蓋梁（7）上設置有對稱的通孔組，所述通孔組包括兩個通孔，所述通孔上安裝有套管（10）；所述連索裝置包括分別貫穿相鄰橋墩蓋梁（7）上一套管（10）的拉索（1），拉索（1）與連續主梁平行；以固定墩（2）的墩頂中心為原點，拉索（1）的近原點端上設置有第一壓塊（8）和第一錨具（9），拉索（1）的遠原點端上依次設置有第二壓塊（6）、彈性體（5）和第二錨具（4），第一壓塊（8）和第二壓塊（6）分別相較于第一錨具（9）和第二錨具（4）更靠近拉索（1）中心；

所述固定墩為：當連續主梁與橋墩蓋梁之間通過固定支座連接時對應的橋墩；所述非固定墩為：當連續主梁與橋墩蓋梁之間通過滑動支座連接時，連續主梁可相對對應橋墩蓋梁水平運動對應的橋墩；

所述彈性體（5）為套設在拉索（1）上、且位于第二壓塊（6）與第二錨具（4）之間的彈簧；所述第一壓塊（8）和第二壓塊（6）的材質為鋼材；所述拉索（1）的材質為鋼材；位于中間的橋墩蓋梁（7）上的通孔組為兩組，通孔總數量為4個，4個通孔分別位于一長方體的四條棱所在直線上；所述第一壓塊（8）和第二壓塊（6）的截面為矩形；所述第一壓塊（8）中間開設有供拉索（1）穿過的第一穿孔，所述第一壓塊（8）的兩端通過環氧樹脂分別與橋墩蓋梁（7）和第一錨具（9）連接；

所述第二壓塊（6）中間開設有供拉索（1）穿過的第二穿孔，所述第二壓塊（6）的一端通過環氧樹脂與橋墩蓋梁（7）連接，所述彈性體（5）兩端通過環氧樹脂分別與第二壓塊（6）的另一端和第二錨具（4）連接；

其特征在于，包括：

采用結構動力學方法計算設定等級地震作用下所有橋墩墩底彎矩M_ij；i為0，1和2，j為自然數，當i=0時，j∈[1，2]，M₀₁和M₀₂分別表示固定墩（2）在右向和左向設定等級地震作用下的墩底彎矩；當i=1時，j∈[1，n]，n為位于固定墩（2）左側的非固定墩（3）的總數；當i=2時，j∈[1，v]，v為固定墩（2）右側的非固定墩（3）的總數，M_1j和M_2j分別表示固定墩（2）左側和右側第j個非固定墩（3）的墩底彎矩；

采用結構力學方法計算所有非固定墩（3）的抗推剛度k_pij，i為1和2，當i=1時，j∈[1，n]，當i=2時，j∈[1，v]，k_p1j和k_p2j分別表示固定墩（2）左側和右側第j個非固定墩（3）的抗推剛度；

根據橋墩墩底彎M_ij，分別計算固定墩（2）及其左側和右側的所有非固定墩（3）的平均彎矩M_1e和M_2e：

根據平均彎矩M_1e和M_2e，分別計算固定墩（2）左右兩側的非固定墩（3）的墩底彎矩增加至各自對應的平均彎矩M_1e和M_2e時的墩頂剪力Q_ij：

其中，h_1j和h_2j分別表示固定墩（2）左側和右側第j個非固定墩（3）墩高，Q_1j和Q_2j分別表示固定墩（2）左側和右側第j個非固定墩（3）對應的墩頂剪力；

根據平均彎矩M_1e和M_2e，分別計算固定墩（2）的墩底彎矩減小至對應平均彎矩M_1e和M_2e時，需在固定墩（2）頂施加的錨固力F₁₁和F₂₁：

其中，h₀₀為固定墩（2）墩高；根據連續梁橋結構、抗推剛度k_pij、墩頂剪力Q_ij以及錨固力F₁₁和F₂₁構建所述連續梁橋的力學模型；

根據力學模型分別構建關于固定墩（2）左側和右側非固定墩（3）的力學方程組：

（i=1,2；i=1時j=1,2,···，n-2；i=2時j=1,2,···，v-2）（1）

（i=1,2；i=1時j=1,2,···，n-2；i=2時j=1,2,···，v-2）（2）

A_ij=F_ij/f （i=1,2；i=1時j=1,2,···，n-2；i=2時j=1,2,···，v-2）（3）

K_si1=∞（4）

F_ij=Q_ij+F_i(j+1) （5）

（6）

（7）

A_ij=F_ij/f （8）

A_i(j+1)=F_i(j+1)/f （9）

其中，f為拉索（1）設計強度；當j不等于1時，F_1j和F_2j分別表示固定墩（2）左側和右側第j-1個非固定墩（3）的拉索（1）拉力，A_1j和A_2j分別表示固定墩（2）左側和右側第j個非固定墩（3）上靠近固定墩（2）一側的拉索（1）的截面積，k_sij和k_sij分別表示固定墩（2）左側和右側第j個非固定墩（3）上彈性體（5）的剛度；

聯立方程（1）-（4）求解得到拉索（1）截面積A₁₁至A_1(n-2)和A₂₁至A_1(v-2)、彈性體（5）剛度k_s11至k_s1(n-1)和k_s21至k_s1(n-1)以及F_1(n-1)和F_2(v-1)；

根據F_1(n-1)和F_2(v-1)并聯立方程（5）-（9）求解得到拉索（1）截面積A_1(n-1)、A_1n、A_2(v-1)、A_2v、及彈性體（5）剛度k_s1n和k_s2v。