[發(fā)明專利]一種鋼桁梁制造構(gòu)形確定方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110826370.0
• 申請日: 2021-07-21
• 公開（公告）號: CN113591186B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 傅戰(zhàn)工;苑仁安;秦順全;鄭清剛;周子明;許磊平;霍學(xué)晉;張皓清;張銳;付嵐嵐;李少駿
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵大橋勘測設(shè)計院集團有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;E01D11/04;E01D19/00;E01D19/16;E01D21/00
• 代理公司: 武漢智權(quán)專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 張凱

本申請涉及一種鋼桁梁制造構(gòu)形確定方法和系統(tǒng)，涉及橋梁施工技術(shù)領(lǐng)域，包括：基于橋梁的目標(biāo)成橋線形獲取鋼桁梁的各個節(jié)點的預(yù)設(shè)坐標(biāo)；根據(jù)所述目標(biāo)成橋線形建立有限元模型；基于所述有限元模型計算所述各個節(jié)點在恒載作用下的位移；根據(jù)所述預(yù)設(shè)坐標(biāo)和所述位移計算各個所述節(jié)點的無應(yīng)力坐標(biāo)，并根據(jù)所述無應(yīng)力坐標(biāo)確定鋼桁梁的制造構(gòu)形。本申請通過坐標(biāo)、變形疊加即可直接獲取鋼桁梁的無應(yīng)力制造構(gòu)形，無需按照升降溫法求解方程組，有效提高了制造構(gòu)形的確定效率，且由于該制造構(gòu)形為無應(yīng)力構(gòu)形，其可用于大節(jié)段整體焊接結(jié)構(gòu)制造構(gòu)形的確定，并使得橋梁的實際成橋線形與目標(biāo)豎曲線保持一致，鋼桁梁實際內(nèi)力與目標(biāo)成橋內(nèi)力保持一致。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及橋梁施工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋼桁梁制造構(gòu)形確定方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著大跨度多功能斜拉橋的建設(shè)，鋼桁梁發(fā)展迅速，逐漸作為該類橋梁主梁的優(yōu)選結(jié)構(gòu)型式。對于鐵路橋梁結(jié)構(gòu)而言，列車運營對橋梁線形要求高，成橋后的橋梁線形必須達(dá)到總體線形中的豎曲線，而鋼桁梁由上弦桿、下弦桿、豎桿和斜桿組成，因此各個桿件的制造構(gòu)形精準(zhǔn)確定是確保橋梁成橋線形的關(guān)鍵。目前，有許多的鋼桁梁斜拉橋中的鋼桁梁采用大節(jié)段(兩節(jié)間)整體架設(shè)，且大節(jié)段的所有桿件均在工廠焊接制造。

相關(guān)技術(shù)中，對于鋼箱梁的制造構(gòu)形通常采用升降溫法確定，該方法主要是通過調(diào)整上弦桿或下弦桿的無應(yīng)力長度，使得鋼桁梁發(fā)生強迫變形，進而控制節(jié)點位移達(dá)到豎曲線位置，所以升降溫法也被稱為“帶內(nèi)力起拱”。其中，該方法對于散拼結(jié)構(gòu)而言是可行的，但是，對于大節(jié)段整體焊接結(jié)構(gòu)而言是無效的，因為其焊接不允許結(jié)構(gòu)受力，因此升降溫法無法應(yīng)用于大節(jié)段整體焊接結(jié)構(gòu)的制造構(gòu)形的確定；另外，由于鋼桁梁斜拉橋的斜拉索會受水平力、橫向力作用，使得鋼桁梁發(fā)生壓縮和面外彎曲變形，而目前的鋼桁梁制造構(gòu)形確定方法均未考慮鋼桁梁的壓縮變形和面外彎曲變形對成橋后的鋼桁梁線形的影響，進而導(dǎo)致成橋后的鋼桁梁線形與豎曲線不一致。

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┮环N鋼桁梁制造構(gòu)形確定方法和系統(tǒng)，以解決相關(guān)技術(shù)中升降溫法無法應(yīng)用于大節(jié)段整體焊接結(jié)構(gòu)制造構(gòu)形的確定以及成橋后的鋼桁梁線形與豎曲線不一致的問題。

第一方面，提供了一種鋼桁梁制造構(gòu)形確定方法，包括以下步驟：

基于橋梁的目標(biāo)成橋線形獲取鋼桁梁的各個節(jié)點的預(yù)設(shè)坐標(biāo)；

根據(jù)所述目標(biāo)成橋線形建立有限元模型；

基于所述有限元模型計算所述各個節(jié)點在恒載作用下的位移；

根據(jù)所述預(yù)設(shè)坐標(biāo)和所述位移計算各個所述節(jié)點的無應(yīng)力坐標(biāo)，并根據(jù)所述無應(yīng)力坐標(biāo)確定鋼桁梁的制造構(gòu)形。

一些實施例中，所述位移包括水平位移、橫向位移和豎向位移，所述預(yù)設(shè)坐標(biāo)包括水平坐標(biāo)、橫向坐標(biāo)和豎向高程坐標(biāo)。

一些實施例中，所述制造構(gòu)形包括所述鋼桁梁中的各個鋼桁梁桿件的無應(yīng)力長度以及相鄰鋼桁梁桿件之間的無應(yīng)力角度。

一些實施例中，在所述根據(jù)所述無應(yīng)力坐標(biāo)確定所述鋼桁梁的制造構(gòu)形之后，還包括：

根據(jù)所述鋼桁梁的制造構(gòu)形確定大節(jié)段鋼桁梁的制造構(gòu)形。

一些實施例中，在所述根據(jù)所述鋼桁梁的制造構(gòu)形確定大節(jié)段鋼桁梁的制造構(gòu)形之后，還包括：根據(jù)所述大節(jié)段鋼桁梁的制造構(gòu)形控制所述橋梁的實際成橋線形。

第二方面，提供了一種鋼桁梁制造構(gòu)形確定系統(tǒng)，包括：

數(shù)據(jù)獲取模塊，其用于基于橋梁的目標(biāo)成橋線形獲取鋼桁梁的各個節(jié)點的預(yù)設(shè)坐標(biāo)；

模型創(chuàng)建模塊，其用于根據(jù)所述目標(biāo)成橋線形建立有限元模型；

第一計算模塊，其用于基于所述有限元模型計算所述各個節(jié)點在恒載作用下的位移；