[發明專利]一種主拱結構的設計方法和裝置

在審

• 申請號: 202310366220.5
• 申請日: 2023-04-07
• 公開（公告）號: CN116383942A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 王柏生;龍杰燁;葉靈鵬
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種主拱結構的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：根據交通、景觀需求及岸基條件選取合適的橋址，并根據橋址處河流寬度確定主拱結構的凈跨L；

所述主拱結構包含三節苗系統和五節苗系統，所述三節苗系統包括第一三節苗斜苗S₁、三節苗平苗S₂、第二三節苗斜苗S₃，其中，第一三節苗斜苗S₁、三節苗平苗S₂和第二三節苗斜苗S₃的長度相同；所述五節苗系統包括第一五節苗下斜苗W₁、第一五節苗上斜苗W₂、五節苗平苗W₃、第二五節苗上斜苗W₄、第二五節苗下斜苗W₅，其中，第一五節苗下斜苗W₁和第二五節苗下斜苗W₅的長度相同，第一五節苗上斜苗W₂和第二五節苗上斜苗W₄的長度相同；

步驟2：設定初值矢跨比f₁為0.17，計算第一三節苗斜苗S₁、三節苗平苗S₂和第二三節苗斜苗S₃的長度和截面直徑；

步驟3：計算三節苗平苗S₂的跨中應力σ與矢跨比f的關系，取三節苗平苗S₂的跨中應力最小時對應的矢跨比作為矢跨比f₂；使用矢跨比f₂重新計算第一三節苗斜苗S₁、三節苗平苗S₂和第二三節苗斜苗S₃的長度；

步驟4：基于矢跨比f₂及凈跨L，計算第一五節苗下斜苗W₁、第一五節苗上斜苗W₂、五節苗平苗W₃、第二五節苗上斜苗W₄、第二五節苗下斜苗W₅的長度和截面直徑；

步驟5：根據步驟3求得的第一三節苗斜苗S₁、三節苗平苗S₂和第二三節苗斜苗S₃的長度、步驟2求得的第一三節苗斜苗S₁、三節苗平苗S₂和第二三節苗斜苗S₃的截面直徑以及步驟4求得的第一五節苗下斜苗W₁、第一五節苗上斜苗W₂、五節苗平苗W₃、第二五節苗上斜苗W₄、第二五節苗下斜苗W₅的長度和截面直徑建立主拱結構的有限元模型，計算主拱結構所有桿件的應力及撓度，若主拱結構的部分桿件的應力或撓度超過《木結構設計標準》GB50005-2017所規定的限值時，增大超限桿件的截面直徑后再次計算主拱結構所有桿件的應力及撓度，直到主拱結構所有桿件的應力及撓度均小于規范限值。

2.根據權利要求1所述的一種主拱結構的設計方法，其特征在于，所述步驟2具體包括以下子步驟：

步驟2.1：設定主拱結構的初值矢跨比f₁為0.17，利用公式(1)計算得到第一三節苗斜苗S₁、三節苗平苗S₂和第二三節苗斜苗S₃的長度l₁：

步驟2.2：所述第一三節苗斜苗S₁和第二三節苗斜苗S₃的截面直徑均為D₁，所述三節苗平苗S₂的截面直徑為D₂；設計第一三節苗斜苗S₁和第二三節苗斜苗S₃的截面直徑不小于11.4l₁+226，以及三節苗平苗S₂的截面直徑不小于10.8l₁+211。