一种变截面波形钢腹板箱梁腹板下料尺寸控制方法技术

本发明专利技术公开了一种变截面波形钢腹板箱梁腹板下料尺寸控制方法，该方法包括以下步骤：一、变截面波形钢腹板箱梁关键断面划分；二、获取变截面波形钢腹板箱梁各关键断面处的预拱度；三、获取变截面波形钢腹板箱梁各关键断面波形钢腹板处桥面理论高程；四、获取各波形钢腹板节段各交点的坐标；五、确定各波形钢腹板节段下料尺寸。本发明专利技术在进行波形钢腹板材料的下料尺寸计算时，通过考虑桥梁结构预拱度，充分保障运营状态主梁结构线形，根据单位波长波形钢腹板展开后长度增量，得到波形钢腹板展开后各交点的坐标，推导出波形钢腹板展开后各控制点的坐标，确定波形钢腹板节段展开后的下料尺寸，计算结果精确度高，以便发挥其应有的结构特性。

【技术实现步骤摘要】
一种变截面波形钢腹板箱梁腹板下料尺寸控制方法
本专利技术属于波形钢腹板箱梁腹板下料尺寸控制
，具体涉及一种变截面波形钢腹板箱梁腹板下料尺寸控制方法。
技术介绍
预应力混凝土PC箱梁是现代大跨径桥梁常用的结构形式，箱梁一般需要在顶底板及腹板上布置预应力钢筋来提高其抗弯、抗剪承载能力，因此其截面都比较厚重。随着跨径的增大，其自重也迅速增大，影响了跨越能力和经济性，更加重了下部结构的负担。同时结构腹板主要承受剪力，顶底板的温度差及腹板的干燥收缩引起的应力问题比较突出，腹板容易出现较多裂缝，严重影响到结构运营的安全性及耐久性。波形钢腹板组合箱梁，用波形钢腹板代替普通混凝土腹板，采用体外索施加纵向预应力，钢腹板与混凝土顶底板之间通过各种连接件结合在一起协同受力。波形钢腹板组合箱梁充分利用了混凝土抗压、波形钢腹板抗剪屈服强度高的优点，有效地将钢材与混凝土两种材料结合起来，扬长避短，大大提高了材料的使用效率，是一种经济、合理、高效的结构类型。一方面，由于梁体自重减轻20～30％，将显著减小桥梁下部结构工程量，同时由于这种结构体系能极大地提高预加应力效率、充分发挥材料性能，因此也将减少上部结构材料用量，模板工程量也将减少，同时后期养护工程量也将减少。另一方面，由于采用钢腹板替代传统混凝土腹板，避免了腹板开裂问题、减少了后期维修、加固的风险，从而大大提高结构的耐久性，更体现了这种结构在长期使用方面的优越性。然而，波形钢腹板材料的下料尺寸不准确，必然影响波形钢腹板制作件尺寸。尺寸不合适的波形钢腹板制作件也会影响其在施工中的正常安装，尺寸误差较大甚至无法安装；也会影响运营状态下其本身的自有变形，进而偏离正常的设计状态，影响桥梁结构整体的受力和安全。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种变截面波形钢腹板箱梁腹板下料尺寸控制方法，在进行波形钢腹板材料的下料尺寸计算时，通过考虑桥梁结构预拱度，充分保障运营状态主梁结构线形，根据单位波长波形钢腹板展开后长度增量，得到波形钢腹板展开后各交点的坐标，推导出波形钢腹板展开后各控制点的坐标，能快速完成波形钢腹板下料尺寸计算，确定波形钢腹板节段展开后的下料尺寸，计算结果精确度高，通过适当的安装，波形钢腹板能够按照设计状态沿桥纵向如风琴一样自由变形，受力状态正常，发挥其应有的结构特性，便于推广使用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种变截面波形钢腹板箱梁腹板下料尺寸控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、变截面波形钢腹板箱梁关键断面划分：对变截面波形钢腹板箱梁进行关键断面划分，所述变截面波形钢腹板箱梁的主梁腹板为混凝土腹板和波形钢腹板混合式腹板，对变截面波形钢腹板箱梁的主梁腹板为波形钢腹板的部分进行节段式划分，波形钢腹板节段的两端均为变截面波形钢腹板箱梁关键断面；对变截面波形钢腹板箱梁关键断面进行编号，连续的波形钢腹板节段中相连的两个波形钢腹板节段连接位置处共用一个变截面波形钢腹板箱梁关键断面；步骤二、获取变截面波形钢腹板箱梁各关键断面处的预拱度，过程如下：步骤201、根据变截面波形钢腹板箱梁设计图纸，建立变截面波形钢腹板箱的有限元仿真模型，获取施工阶段累积位移和移动荷载的挠度；步骤202、根据公式fi＝-f1i-0.5f2i+f3i，计算变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面处的预拱度fi，其中，i为变截面波形钢腹板箱梁关键断面的编号且i取正整数，f1i为有限元仿真模型获取的变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面处的施工阶段累积位移，f2i为有限元仿真模型获取的变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面处的移动荷载作用下的最大位移，f3i为变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面处的预拱度修正经验值；步骤三、获取变截面波形钢腹板箱梁各关键断面波形钢腹板处桥面理论高程：根据公式计算变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面波形钢腹板处桥面理论高程Hi，其中，为变截面波形钢腹板箱梁设计线上第i个关键断面处的桥面高程值且H0i为变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面处的桥面高程设计值，ΔHi为变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面设计线处和波形钢腹板处桥面设计高程的差值；步骤四、获取各波形钢腹板节段各交点的坐标，过程如下：步骤401、建立变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面和第i+1个关键断面之间的波形钢腹板节段对应的二维平面坐标系，所述二维平面坐标系以变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面和对应波形钢腹板节段的上部交点为原点o，竖直向下为Y轴正方向，原点o向第i+1个关键断面方向为X轴正方向；步骤402、根据变截面波形钢腹板箱梁设计图纸，确定变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面和第i+1个关键断面之间的波形钢腹板节段长度第i个关键断面侧节段连接长度和第i+1个关键断面侧节段连接长度所述变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面和第i+1个关键断面之间的波形钢腹板节段长度为单位波长波形钢腹板长度的整数倍；当第i个关键断面和第i+1个关键断面为共用型关键断面时，和的取值为对应节段连接处重叠长度的一半；当第i个关键断面和第i+1个关键断面为非共用型关键断面时，和的取值为波形钢腹板节段超出关键断面的长度；步骤403、根据第i个关键断面、第i+1个关键断面、以及波形钢腹板节段上下缘交点确定4个初始交点坐标，所述4个初始交点从原点开始，按照逆时针方向命名为J1、J2、J3、J4，其中，初始交点J1的坐标为(0,0)，初始交点J2的坐标为(0,h2i)，初始交点J3的坐标为初始交点J4的坐标为其中，h2i为变截面波形钢腹板箱梁设计图纸上第i个关键断面处波形钢腹板高度，h1i为第i个关键断面与波形钢腹板节段的上部交点到对应桥面铺装层顶面的高度，Hi+1为变截面波形钢腹板箱梁第i+1个关键断面波形钢腹板处桥面理论高程，h1(i+1)为第i+1个关键断面与波形钢腹板节段的上部交点到对应桥面铺装层顶面的高度，h2(i+1)为变截面波形钢腹板箱梁设计图纸上第i+1个关键断面处波形钢腹板高度；步骤五、确定各波形钢腹板节段下料尺寸，过程如下：步骤501、将变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面和第i+1个关键断面之间的波形钢腹板节段展开，波形钢腹板节段展开为平面，原点保持不变，其竖向高度不发生变化，即波形钢腹板节段中各交点的Y轴坐标不变，根据公式计算单位波长波形钢腹板展开后长度增长量ΔS，其中，a为单位波长波形钢腹板中直线段长度，b为单位波长波形钢腹板中斜线段的纵向长度，c为单位波长波形钢腹板的横向长度，t为钢材厚度；步骤502、确定4个初始交点坐标对应的4个展后交点坐标，所述4个展后交点从原点开始，按照逆时针方向命名为J1'、J2'、J3'、J4'，其中，展后交点J1'的坐标为(0,0)，展后交点J2'的坐标为(0,h2i)，展后交点J3'的坐标为展后交点J4'的坐标为其中，ΔL＝kΔS，k为波形钢腹板节段中单位波长波形钢腹板个数；步骤503、确定4个展后交点坐标对应的4个控制点坐标，所述4个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变截面波形钢腹板箱梁腹板下料尺寸控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤一、变截面波形钢腹板箱梁关键断面划分：对变截面波形钢腹板箱梁进行关键断面划分，所述变截面波形钢腹板箱梁的主梁腹板为混凝土腹板和波形钢腹板混合式腹板，对变截面波形钢腹板箱梁的主梁腹板为波形钢腹板的部分进行节段式划分，波形钢腹板节段的两端均为变截面波形钢腹板箱梁关键断面；/n对变截面波形钢腹板箱梁关键断面进行编号，连续的波形钢腹板节段中相连的两个波形钢腹板节段连接位置处共用一个变截面波形钢腹板箱梁关键断面；/n步骤二、获取变截面波形钢腹板箱梁各关键断面处的预拱度，过程如下：/n步骤201、根据变截面波形钢腹板箱梁设计图纸，建立变截面波形钢腹板箱的有限元仿真模型，获取施工阶段累积位移和移动荷载的挠度；/n步骤202、根据公式f

【技术特征摘要】
1.一种变截面波形钢腹板箱梁腹板下料尺寸控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、变截面波形钢腹板箱梁关键断面划分：对变截面波形钢腹板箱梁进行关键断面划分，所述变截面波形钢腹板箱梁的主梁腹板为混凝土腹板和波形钢腹板混合式腹板，对变截面波形钢腹板箱梁的主梁腹板为波形钢腹板的部分进行节段式划分，波形钢腹板节段的两端均为变截面波形钢腹板箱梁关键断面；
对变截面波形钢腹板箱梁关键断面进行编号，连续的波形钢腹板节段中相连的两个波形钢腹板节段连接位置处共用一个变截面波形钢腹板箱梁关键断面；
步骤二、获取变截面波形钢腹板箱梁各关键断面处的预拱度，过程如下：
步骤201、根据变截面波形钢腹板箱梁设计图纸，建立变截面波形钢腹板箱的有限元仿真模型，获取施工阶段累积位移和移动荷载的挠度；
步骤202、根据公式fi＝-f1i-0.5f2i+f3i，计算变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面处的预拱度fi，其中，i为变截面波形钢腹板箱梁关键断面的编号且i取正整数，f1i为有限元仿真模型获取的变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面处的施工阶段累积位移，f2i为有限元仿真模型获取的变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面处的移动荷载作用下的最大位移，f3i为变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面处的预拱度修正经验值；
步骤三、获取变截面波形钢腹板箱梁各关键断面波形钢腹板处桥面理论高程：根据公式计算变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面波形钢腹板处桥面理论高程Hi，其中，为变截面波形钢腹板箱梁设计线上第i个关键断面处的桥面高程值且H0i为变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面处的桥面高程设计值，ΔHi为变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面设计线处和波形钢腹板处桥面设计高程的差值；
步骤四、获取各波形钢腹板节段各交点的坐标，过程如下：
步骤401、建立变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面和第i+1个关键断面之间的波形钢腹板节段对应的二维平面坐标系，所述二维平面坐标系以变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面和对应波形钢腹板节段的上部交点为原点o，竖直向下为Y轴正方向，原点o向第i+1个关键断面方向为X轴正方向；
步骤402、根据变截面波形钢腹板箱梁设计图纸，确定变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面和第i+1个关键断面之间的波形钢腹板节段长度第i个关键断面侧节段连接长度和第i+1个关键断面侧节段连接长度
所述变截面波形钢腹板箱梁第i个关键断面和第i+1个关键断面之间的波形钢腹板节段长度为单位波长波形钢腹板长度的整数倍；
当第i个关键断面和第i+1个关键断面为共用型关键断面时，和的取值为对应节段连接处重叠长度的一半；当第i个关键断面和第i+1个关键断面为非共用型关键断面时，和的取值为波形钢腹板节段超出关键断面的长度；
步骤403、根据第i个关键断面、第i+1个关键断面、以及波形钢腹板节段上下缘交点确定4个初始交点坐标，所述4个初始交点从原点开始，按照逆时针方向命名为J1、J2、J3、J4，其中，初始交点J1的坐标为(0,0)，初始交点J2的坐标为(0,h2i)，初始交点J3的坐标为初始交点J4的坐标为其中，h2i为变截面波形钢腹板箱梁设计图纸上第i个关键断面处波形钢腹板高度，h1i为第i个关键断面与波形钢腹板节段的上部交点到对应桥面铺装层顶面的高度，Hi+1为变截面波形钢腹板箱梁第i+1个关键断面波形钢腹板处桥面理论高程，h1(i+1)为第i+1个关键断面与波形钢腹板节段的上部交点到对应桥面铺装层顶面的高度，h2(i+1)为变截面波形钢腹板箱梁设计图纸上第i+1个关键断面处波形钢腹板高度；...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯威，赵宝俊，苗建宝，柯亮亮，石雄伟，张小亮，许冰，雷浪，张涛，
申请(专利权)人：西安公路研究院，陕西省交通建设集团公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61