[發明專利]一種帶斜桿空間剛架模型構建方法及系統

有效

• 申請號: 202110418231.4
• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN113032886B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 宋泰宇;鄧青兒;孫旭霞;白志娟
• 申請（專利權）人: 同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 杜陽陽

本發明涉及一種帶斜桿空間剛架模型構建方法及系統，該方法包括：將待建模的箱梁結構劃分為多個平板單元；根據各個平板單元的截面特性構建各個平板單元對應的箱梁結構的空間剛架模型，所述空間剛架模型用于等效對應平板單元的軸向剛度；為各所述空間剛架模型設置斜桿單元，所述斜桿單元與所述空間剛架模型疊加用于等效對應平板單元的剪切剛度。本發明在空間剛架模型中引入斜桿單元，以使帶斜桿空間剛架模型在軸向剛度和剪切剛度兩方面均能與原平板單元實現等效，提高了平板單元模型構建的精度。

技術領域

本發明涉及箱梁結構等效模擬領域，特別是涉及一種帶斜桿空間剛架模型構建方法及系統。

背景技術

混凝土箱梁橋具有較強的適應性和經濟合理性，其箱形截面具有較好的整體性和較大的抗扭剛度，頂板和底板均能提供混凝土的受壓面積。20世紀70年代以來，混凝土箱梁橋大多被首選考慮在中等跨徑橋梁設計中，在世界范圍具有廣泛的建設成果，在中國交通建設中發揮著非常重要的作用。

箱梁結構一般由頂板、底板、腹板和翼緣板組成，是一種典型的空間板殼結構，因此，采用以二維平板單元為基本單位的數值分析方法可以較準確、高效地對箱梁結構進行受力分析，進而完成工程結構設計。目前，以二維平板單元為基本單位的有限元模型，如平面桁架模型、空間剛架模型，并不能準確模擬箱梁結構的空間特性和剪切性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種帶斜桿空間剛架模型構建方法及系統，提高了構建模型的精度。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種帶斜桿空間剛架模型構建方法，所述方法包括：

將待建模的箱梁結構劃分為多個平板單元；

根據各個平板單元的截面特性構建箱梁結構的空間剛架模型，所述空間剛架模型用于等效對應平板單元的軸向剛度；

為各所述空間剛架模型設置斜桿單元，所述斜桿單元與所述空間剛架模型疊加用于等效對應平板單元的剪切剛度。

可選地，所述為各所述空間剛架模型設置斜桿單元，所述斜桿單元與所述空間剛架模型疊加用于等效對應平板單元的剪切剛度，具體包括：

根據所述空間剛架模型對應的平板單元的彈性模量、泊松比和板厚確定剪切剛度；

根據所述剪切剛度設置斜桿單元。

可選地，所述剪切剛度表示為：

其中，K₃表示剪切剛度，E表示彈性模量，t表示板厚，η表示折減系數，μ表示泊松比。

可選地，各個所述平板單元的截面特性包括軸向面積、剪切面積和抗彎慣性矩。

可選地，所述斜桿單元為桁架斜桿。

本發明還公開了一種帶斜桿空間剛架模型構建系統，所述系統包括：

平板單元劃分模塊，用于將待建模的箱梁結構劃分為多個平板單元；

空間剛架模型構建模塊，用于根據各個平板單元的截面特性構建各個平板單元對應的箱梁結構的空間剛架模型，所述空間剛架模型用于等效對應平板單元的軸向剛度；

斜桿單元設置模塊，用于為各所述空間剛架模型設置斜桿單元，所述斜桿單元與所述空間剛架模型疊加用于等效對應平板單元的剪切剛度。

可選地，所述斜桿單元設置模塊，具體包括：

剪切剛度確定單元，用于根據所述空間剛架模型對應的平板單元的彈性模量、泊松比和板厚確定剪切剛度；

斜桿設置單元，用于根據所述剪切剛度設置斜桿單元。