一种滑板设计优化方法技术

本发明专利技术提供一种滑板设计优化的方法，包括以下步骤：A、准备步骤，具体包括参数的获取、敏感性分析以及实测基床系数；B、初拟滑板尺寸，具体是：根据设计要求选择滑板混凝土强度、滑板的厚度、相邻锚梁之间的距离、锚梁的规格以及滑板的最大容许变形量；C、建立滑板的梁格模型；D、基底应力验算以及最大变形量验算；E、滑板配筋计算，获得滑板纵梁配筋规格和滑板纵梁配筋规格。本发明专利技术首次将梁格法应用至顶进施工中滑板设计中，通过梁格法求得锚梁、现浇板的内力，可根据现有规范配筋，弥补依靠经验设计滑板的欠缺，提供了一种新的滑板设计方法；整个设计优化方法过程精简，便于实践，利于推广使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及桥梁施工
，具体涉及一种滑板设计优化方法。
技术介绍
顶进框架桥因不需封闭交通、成本低、占用面积小的优点在高速公路下穿立体交叉工程中应用越来越广。为给预制和顶进框架桥提供工作场地，需设置工作坑和滑板临时结构)。滑板作为工作坑底板，又是顶进中的滑道，成为桥梁施工中重要部件之一。目前，顶进框架桥设计均偏于保守基本是基于经验)，无法根据地质条件、框架桥规模、施工条件开展针对性设计。实际工程中，滑板一般采用现浇整体板，并在垂直顶进方向设置锚梁以增加滑板抗滑稳定性，具有明显构造正交异性板特点。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种滑板设计优化的方法，具体技术方案如下：一种滑板设计优化的方法，包括以下步骤：A、准备步骤，具体包括参数的获取、敏感性分析以及实测基床系数，所述敏感性分析具体是：根据敏感度计算公式获得滑板设计优化的关键参数，并根据各参数的影响百分比确定最敏感参数；所述实测基床系数具体是：根据相关规定及经验获取基床系数值和地基容许承载力值；B、初拟滑板尺寸，具体是：根据设计要求选择滑板混凝土强度、滑板的厚度、相邻锚梁之间的距离、锚梁的规格以及滑板的最大容许变形量；C、建立滑板的梁格模型，具体是：根据梁格法理论设计滑板纵梁的尺寸和虚拟横梁的尺寸，根据基床系数、梁格单元尺寸设定支承条件，计算得到滑板容许的最大变形量、滑板纵梁的最大设计弯矩值和最小设计弯矩值以及滑板横梁的最大设计弯矩值和最小设计弯矩值；D、基底应力验算以及最大变形量验算，具体是：根据计算得到支承反力，利用最大基底应力计算公式获得最大基底应力值，若最大基底应力值小于等于地基容许承载力值，则不需要对地基进行处理，否则需要对地基进行处理；根据计算得到最大竖向变形量，若最大竖向变形量小于等于滑板容许的最大变形量，则所述步骤B中初拟滑板尺寸合理，否则不合理；若滑板尺寸合理则进行下一步；若滑板尺寸不合理，则改变最敏感参数的取值后返回步骤B；E、滑板配筋计算，具体是：通过计算获得满足承载能力极限状态要求的滑板纵梁配筋规格和滑板纵梁配筋规格。以上技术方案中优选的，步骤A中参数的获取包括获取滑板横梁或者纵梁的以下参数：混凝土立方体抗压强度、混凝土轴心抗压强度、混凝土轴心抗拉强度以及混凝土极限压应变；钢筋抗拉强度设计值、钢筋弹性模量、钢筋抗压强度设计值以及箍筋抗拉强度设计值；弯矩设计值、剪力设计值、相邻箍筋之间的距离、矩形截面或梯形截面、系数α1、系数β1、受压区翼缘宽度以及受压区翼缘高度。以上技术方案中优选的，所述步骤A中敏感性分析具体是：设定敏感度计算式为表达式1)：Sj=Σ1mΔMi2/Σ1mMi2|Δxj/xj|---1),]]>式中，xj为第j个设计参数，Δxj为参数xj的改变量；Mi为参数改变前控制截面内力值，ΔMi为参数xj值改变Δxj后控制截面内力改变量；m为控制参数个数，Sj表示第j个参数的敏感度，j为参与敏感度分析的参数个数；各参数的影响百分比计算式2)如下：Sj′=Sj/Σ1NSi×100%---2),]]>式中，N为影响参数个数；得到滑板设计的关键参数为滑板的板厚、锚梁的厚度、滑板混凝土弹性模量以及弹性支承系数，其中滑板的厚度为最敏感参数。以上技术方案中优选的，所述步骤B中：滑板混凝土强度为C30；滑板的厚度为20-30mm；滑板的最大容许变形量为5mm；相邻锚梁之间的距离为2-3m；锚梁的规格：锚梁高度为50-80cm，锚梁宽度为30-50cm。以上技术方案中优选的，所述步骤C中梁格法理论具体是：取垂直顶进方向带锚梁为梁格纵向杆件，滑板梁格划分遵循以下因素：因素1：梁格纵向杆件自身截面抗弯惯性矩之和等于整体截面抗弯惯性矩；因素2：为保证荷载传递，横向杆件间距不超过纵向梁肋间距；因素3：纵横梁保证正交，横梁间距应考虑滑板前缘斜交角度的影响。以上技术方案中优选的，所述步骤D中最大基底应力计算公式如表达式3)：fa＝Fs/Asoil3)，其中：fa为最大基底应力；Fs为梁格模型计算所得最大支承反力；Asoil为梁格单元节点对应地基接触面积。以上技术方案中优选的，所述滑板纵梁或横梁计算具体过程如下：E1、正截面受弯配筋计算，包括以下步骤：E11、相对界限受压区高度ξb计算，具体是通过表达式4)计算相对界限受压区高度ξb的值，ξb＝β1/[1+fy/(Es×εcu)]4)，其中：fy为钢筋抗拉强度设计值，Es为钢筋弹性模量，εcu为混凝土极限压应变；E12、翼缘位于受压边的T形或工字形截面受弯构件受压区高度或者单筋矩形截面或翼缘位于受拉边的T形截面受弯构件受压区高度计算，具体是：通过表达式5)计算得到受弯构件受压区高度x，x＝h0-[h02-2×M/(α1×fc×bf')]0.5或者x＝h0-[h02-2×M/(α1×fc×b)]0.55)，其中：α1为系数，fc为混泥土轴心抗压强度，bf'为受压区翼缘宽度，b为T形或矩形截面的宽度；E13、梁底部钢筋面积As的计算，具体是：当x≤hf'时，应按宽度为bf'的矩形截面计算梁底部钢筋面积As，如表达式6)：As＝α1×fc×bf'×x/fy或者是As＝α1×fc×b×x/fy6)，其中：α1为系数，fc为混泥土轴心抗压强度，bf'为受压区翼缘宽度，x为受弯构件受压区高度，fy为钢筋抗拉强度设计值；E14、相对受压区高度ξ、配筋率ρ、最小配筋率ρmin以及最小梁底部钢筋面积As,min计算，具体采用表达式7)、8)、9)以及10)，如下：ξ＝x/h07)；ρ＝As/(b×h0)8)；ρmin＝Max{0.20％,0.45ft/fy本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滑板设计优化的方法，其特征在于，包括以下步骤：A、准备步骤，具体包括参数的获取、敏感性分析以及实测基床系数，所述敏感性分析具体是：根据敏感度计算公式获得滑板设计优化的关键参数，并根据各参数的影响百分比确定最敏感参数；所述实测基床系数具体是：根据相关规定及经验获取基床系数值和地基容许承载力值；B、初拟滑板尺寸，具体是：根据设计要求选择滑板混凝土强度、滑板的厚度、相邻锚梁之间的距离、锚梁的规格以及滑板的最大容许变形量；C、建立滑板的梁格模型，具体是：根据梁格法理论设计滑板纵梁的尺寸和虚拟横梁的尺寸，根据基床系数、梁格单元尺寸设定支承条件，计算得到滑板容许的最大变形量、滑板纵梁的最大设计弯矩值和最小设计弯矩值以及滑板横梁的最大设计弯矩值和最小设计弯矩值；D、基底应力验算以及最大变形量验算，具体是：根据计算得到支承反力，利用最大基底应力计算公式获得最大基底应力值，若最大基底应力值小于等于地基容许承载力值，则不需要对地基进行处理，否则需要对地基进行处理；根据计算得到最大竖向变形量，若最大竖向变形量小于等于滑板容许的最大变形量，则所述步骤B中初拟滑板尺寸合理，否则不合理；若所述步骤B中初拟滑板尺寸合理则进行下一步；若所述步骤B中滑板尺寸不合理，则改变最敏感参数的取值后返回步骤B；E、滑板配筋计算，得到滑板纵梁配筋规格和滑板纵梁配筋规格。...

【技术特征摘要】
1.一种滑板设计优化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、准备步骤，具体包括参数的获取、敏感性分析以及实测基床系数，所述敏感性分
析具体是：根据敏感度计算公式获得滑板设计优化的关键参数，并根据各参数的影响百分
比确定最敏感参数；所述实测基床系数具体是：根据相关规定及经验获取基床系数值和地
基容许承载力值；
B、初拟滑板尺寸，具体是：根据设计要求选择滑板混凝土强度、滑板的厚度、相邻
锚梁之间的距离、锚梁的规格以及滑板的最大容许变形量；
C、建立滑板的梁格模型，具体是：根据梁格法理论设计滑板纵梁的尺寸和虚拟横梁
的尺寸，根据基床系数、梁格单元尺寸设定支承条件，计算得到滑板容许的最大变形量、
滑板纵梁的最大设计弯矩值和最小设计弯矩值以及滑板横梁的最大设计弯矩值和最小设
计弯矩值；
D、基底应力验算以及最大变形量验算，具体是：根据计算得到支承反力，利用最大
基底应力计算公式获得最大基底应力值，若最大基底应力值小于等于地基容许承载力值，
则不需要对地基进行处理，否则需要对地基进行处理；
根据计算得到最大竖向变形量，若最大竖向变形量小于等于滑板容许的最大变形量，
则所述步骤B中初拟滑板尺寸合理，否则不合理；若所述步骤B中初拟滑板尺寸合理则进
行下一步；若所述步骤B中滑板尺寸不合理，则改变最敏感参数的取值后返回步骤B；
E、滑板配筋计算，得到滑板纵梁配筋规格和滑板纵梁配筋规格。
2.根据权利要求1所述的滑板设计优化的方法，其特征在于，所述步骤A中参数的
获取包括获取滑板横梁或者滑板纵梁的以下参数：
混凝土立方体抗压强度、混凝土轴心抗压强度、混凝土轴心抗拉强度以及混凝土极限
压应变；
钢筋抗拉强度设计值、钢筋弹性模量、钢筋抗压强度设计值以及箍筋抗拉强度设计值；
弯矩设计值、剪力设计值、相邻箍筋之间的距离、矩形截面或梯形截面、系数α1、系
数β1、受压区翼缘宽度以及受压区翼缘高度。
3.根据权利要求1所述的滑板设计优化的方法，其特征在于，所述步骤A中敏感性
分析具体是：
设定敏感度计算式为表达式1)：
Sj=Σ1mΔMi2/Σ1mMi2|Δxj/xj|---1),]]>式中，xj为第j个设计参数，△xj为参数xj的改变量；Mi为参数改变前控制截面内力
值，△Mi为参数xj值改变△xj后控制截面内力改变量；m为控制参数个数，Sj表示第j个
参数的敏感度，j为参与敏感度分析的参数个数；
各参数的影响百分比计算式2)如下：
Sj′=Sj/Σ1NSi×100%---2),]]>式中，N为影响参数个数；
得到滑板设计的关键参数为滑板的板厚、锚梁的厚度、滑板混凝土弹性模量...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁晓东，左雁，谭少海，任协平，肖龙辉，涂义文，刘妙群，王文杰，
申请(专利权)人：湖南联智桥隧技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43