[發(fā)明專利]一種基于廣義柔度矩陣的外荷載墩頂位移計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010498165.1
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111814225B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇偉;王雨權(quán);劉洪占;廖立堅;楊智慧;傅安民;張興華;劉龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國鐵路設(shè)計集團有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F17/16;G06F119/14
• 代理公司: 天津漿果知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12240
• 代理人: 王龑

1.一種基于廣義柔度矩陣的外荷載墩頂位移計算方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟A，對橋墩進行節(jié)點劃分

對于簡支梁橋墩，需要根據(jù)墩高、橋墩截面特性等特點，按照計算精度的需要劃分節(jié)點，兩節(jié)點之間組成一個獨立單元；

步驟B，計算單位力作用下樁基承臺底面中心點處的水平位移α和轉(zhuǎn)角位移β

利用上承臺板底面中心點o點的水平位移和轉(zhuǎn)角位移公式，計算出當(dāng)其作用單位力時的水平位移α和轉(zhuǎn)角位移β；

步驟C，計算單位力作用下墩身彈性變形受荷節(jié)點處位移和轉(zhuǎn)角

結(jié)合橋墩節(jié)點劃分情況，計算出橋墩節(jié)點上作用單位力后，其受荷點位置處的墩身彈性水平位移及其轉(zhuǎn)角位移；

步驟D，計算單位力作用下墩身和樁基礎(chǔ)共同影響下的受荷節(jié)點處位移

利用單位力作用下，樁基礎(chǔ)的水平位移和轉(zhuǎn)動位移，再疊加上墩身本身的彈性位移，計算出受荷節(jié)點位置處的節(jié)點位移；

步驟E，計算單位力作用下各節(jié)點的轉(zhuǎn)角位移

單位力作用下，將樁基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)動位移疊加上墩身各節(jié)點自身的彈性轉(zhuǎn)動位移得到各節(jié)點的總的轉(zhuǎn)角位移；

步驟F，計算單位力作用下墩身和樁基礎(chǔ)共同影響下的受荷節(jié)點以外各節(jié)點的位移

單位力作用下，利用墩身各節(jié)點的轉(zhuǎn)角位移及受荷節(jié)點水平位移，計算出受荷節(jié)點以外各節(jié)點的位移；

步驟G，形成單位力柔度矩陣CF

將單位力作用下，受荷節(jié)點水平位移及其它節(jié)點水平位移組合在一起，形成單位力柔度矩陣CF；

步驟H，計算單位力矩作用下樁基承臺底面中心點處的水平位移α_M和轉(zhuǎn)角位移β_M

利用承臺板底面中心點o點的水平位移和轉(zhuǎn)角位移公式，計算出當(dāng)其作用單位力矩時的水平位移α_M和轉(zhuǎn)角位移β_M；

步驟I，計算單位力矩作用下墩身彈性變形墩身受荷節(jié)點處位移和轉(zhuǎn)角

結(jié)合橋墩節(jié)點劃分情況，計算出橋墩節(jié)點上作用單位力矩后，其受荷點位置處的墩身彈性水平位移及其轉(zhuǎn)角位移；

步驟J，計算單位力矩作用下墩身和樁基礎(chǔ)共同影響下的受荷節(jié)點處位移

利用單位力矩作用下，樁基礎(chǔ)的水平位移和轉(zhuǎn)動位移，再疊加上墩身本身的彈性位移，計算出受荷節(jié)點位置處的節(jié)點位移；

步驟K，計算單位力矩作用下各節(jié)點的轉(zhuǎn)角位移

單位力矩作用下，將樁基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)動位移疊加上墩身各節(jié)點自身的彈性轉(zhuǎn)動位移得到各節(jié)點的總的轉(zhuǎn)角位移；

步驟L，計算單位力矩作用下墩身和樁基礎(chǔ)共同影響下的受荷節(jié)點以外各節(jié)點的位移

單位力矩作用下，利用墩身各節(jié)點的轉(zhuǎn)角位移及受荷節(jié)點水平位移，計算出受荷節(jié)點以外各節(jié)點的位移；

步驟M，形成單位力矩柔度矩陣CM

將單位力矩作用下，受荷節(jié)點水平位移及其它節(jié)點水平位移組合在一起，形成單位力矩柔度矩陣CM；

步驟N，利用單位力柔度矩陣CF和單位力矩柔度矩陣CM形成總位移通式

將各節(jié)點所受的作用力乘以CF與各節(jié)點所受的作用力矩乘以CM所得結(jié)果進行疊加，得到墩節(jié)點的總位移，也即該計算過程為總位移計算通式；

步驟O，非節(jié)點集中力等效計算

對于非節(jié)點集中荷載，也即集中力作用位置不在節(jié)點上的情況，需要利用力學(xué)平衡方程，將其轉(zhuǎn)換為等效節(jié)點力，然后代入步驟N所得的總位移通式計算得到各節(jié)點位移；

步驟P，分布荷載等效計算

對于分布荷載，由于作用力的分布范圍較廣，其大部分作用位置均不在節(jié)點上，此時需要利用力學(xué)平衡方程，將其轉(zhuǎn)換為等效節(jié)點力，然后代入步驟N所得的總位移通式計算得到各節(jié)點位移。

2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種基于廣義柔度矩陣的外荷載墩頂位移計算方法，其特征在于：步驟H中單位力矩作用下樁基承臺底面中心點處的水平位移α_M和轉(zhuǎn)角位移β_M計算公式為：

注：α_M、β_M分別為承臺板底面的水平位移和繞坐標(biāo)原點的轉(zhuǎn)角，此處H取零，M取單位力矩，其余參數(shù)同上。