[發(fā)明專利]橋墩計算長度系數(shù)的確定方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211125829.5
• 申請日: 2022-09-16
• 公開（公告）號: CN115455543A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設計）人: 張士紅;李斐然;郭曉光;王文敬;趙文龍;崔培力;張奇?zhèn)?/a>
• 申請（專利權）人: 河南省交通規(guī)劃設計研究院股份有限公司;李斐然
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/17;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 鄭州異開專利事務所(普通合伙) 41114
• 代理人: 韓鵬程

本發(fā)明公開了一種橋墩計算長度系數(shù)的確定方法，依據(jù)橋梁結構的實際尺寸，建立包含上部主梁結構和下部橋墩結構的整聯(lián)橋梁模型1；對模型1進行屈曲分析，計算目標橋墩的穩(wěn)定系數(shù)λ₁，并提取施加在目標橋墩墩頂?shù)膯我回Q向荷載P；再依據(jù)目標橋墩的實際尺寸，建立僅包含目標橋墩的模型2；對模型2進行屈曲分析，計算目標橋墩的穩(wěn)定系數(shù)λ₂；根據(jù)公式確定目標橋墩的計算長度系數(shù)。本發(fā)明的優(yōu)點在于采用類比法，能排除自重和分析截面位置等多種干擾因素，對規(guī)則截面和復雜截面的橋墩均具有適用性，計算方法簡單，計算精度高，工程實用性強。

技術領域

本發(fā)明涉及橋梁工程技術領域，尤其是涉及橋墩計算長度系數(shù)的確定方法。

背景技術

橋墩是橋梁結構中的重要構件。工程設計中引入計算長度系數(shù)μ來考慮橋墩、橋塔和柱子等壓彎構件的二階效應。橋梁設計中通常使用公式（1）求解橋墩的計算長度：

l₀＝μl 公式（1）

公式（1）中，l₀為壓彎構件失穩(wěn)后，撓度曲線上兩個相鄰反彎點（彎矩為零）間的距離，即自由長度，也即橋墩的計算長度；l為壓彎構件的幾何長度。計算長度系數(shù)μ是影響橋梁安全與經(jīng)濟的一個重要設計參數(shù)，它受邊界條件、結構剛度、結構自重等多種因素影響，確定方法較復雜。目前各國規(guī)范，甚至國內(nèi)不同領域的設計規(guī)范對橋墩計算長度的取值方法也存在較大差別。如《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）等規(guī)范中多根據(jù)工程設計經(jīng)驗、橋梁結構形式直接給定壓彎構件的計算長度系數(shù)。《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG3362-2004）等規(guī)范中是基于Euler公式推導得到理想邊界條件下壓彎構件的計算長度系數(shù)：在壓彎構件兩端固定時，取0.5；當一端固定一端為不移動的鉸時，取0.7；當兩端均為不移動的鉸時，取1.0；當一端固定一端自由時取2.0。《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG3362-2018）、美國AASHTO LFRD 2014和歐洲規(guī)范EN1992-1-1：2004等，是將橋墩從框架結構中分離出來，根據(jù)失穩(wěn)圖形的變形確定其邊界條件，進而進行彈性穩(wěn)定計算，最后通過Euler公式反算其計算長度系數(shù)。還有的是將橋墩作為構件放在單聯(lián)或數(shù)聯(lián)橋梁中進行屈曲分析，通過Euler公式反算橋墩的計算長度系數(shù)。

以上這些橋墩的計算長度系數(shù)確定方法存在以下問題和缺陷：

1、計算方法復雜，不便于應用于工程設計。如《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG3362-2018）等提供的方法需要建立構件的計算模型，計算得到包含位移、轉角、軸力等多個參數(shù)及數(shù)個中間參數(shù)，而且部分參數(shù)是半理論半經(jīng)驗的公式，計算精度無法保證。

2、大部分方法對規(guī)則截面的橋墩具有一定的適用性，但對于復雜截面的橋墩適用性差，甚至會得到錯誤的計算結果。

3、是否考慮自重荷載，屈曲荷載P_cr值的計算位置不明確，導致不同的設計人員即使是相同的結構得到的屈曲荷載P_cr也差別較大，最終導致計算長度系數(shù)μ差別較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種橋墩計算長度系數(shù)的確定方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取下述技術方案：

本發(fā)明所述的橋墩計算長度系數(shù)的確定方法，包括以下步驟：

S1，依據(jù)橋梁結構的實際尺寸，建立包含上部主梁結構和下部橋墩結構的整聯(lián)橋梁模型1；

其中所述模型1的邊界條件包括：主梁與目標橋墩建立支座約束；所述目標橋墩與基樁之間，建立“樁—土”約束；