基于位移影响线分配的连续刚构桥成桥预拱度设置方法技术

本发明专利技术公开基于位移影响线分配的连续刚构桥成桥预拱度设置方法，该方法包括以下步骤：步骤一，基于桥梁设计及施工方案，获取桥梁几何及材料参数，建立桥梁有限元模型；步骤二，根据步骤一计算桥梁设计活载引起的主梁挠度f

【技术实现步骤摘要】
基于位移影响线分配的连续刚构桥成桥预拱度设置方法
本专利技术涉及一种连续刚构桥成桥预拱度设置方法，具体的是涉及基于位移影响线分配的连续刚构桥成桥预拱度设置方法，主要是用于指导连续刚构桥成桥预拱度的设置，属于桥梁施工控制

技术介绍
一般来说，成桥预拱度主要是为了消除桥梁运营期的收缩徐变、预应力损失、活载变形等而设置，即在施工期通过设置预拱度来抵消桥梁运营期下挠变形，目的是保证桥梁在运营一段时期后，其线形处于设计理想状态。若施工时成桥预拱度设置不合理，极易引起桥面与主梁线形不平顺的现象，如：主跨跨中下挠，严重时出现桥面与主梁线形呈波浪状起伏，使得行车舒适性变差，甚至危及行车安全，同时，加大了车辆对桥梁的冲击作用，造成较严重的经济损失和社会影响。为确保桥梁运营期其线形处于理想状态，成桥预拱度的科学合理设置显得至关重要。现实中，连续刚构桥“混凝土长期徐变、成桥内力状态与设计的偏差、开裂损伤(刚度降低)”等因素所引起的下挠难以准确计算，为了应对上述因素造成的大幅下挠现象，一般将最大成桥预拱度设置到主跨跨径的1/1500～1/1000(大大超出理论上需设置的成桥预拱度值)。目前，成桥预拱度的设置方法一般有：经验曲线分配法(主要有二次抛物线分配法、余弦曲线分配法)、公式算法。以某三跨连续刚构桥为对象，通过对比各设置方法的成桥预拱度曲线，得到如下结论：二次抛物线分配法，在墩顶处出现尖点，致行车不顺畅，且该法分配的中跨L/4与跨中处预拱度之比为3/4，与理论差异较大(理论约为1/2)，与该类桥梁运营期下挠曲线不吻合；公式算法，出现墩顶处设置较大预拱度量值的情况，与该类桥梁运营期下挠曲线差异较大；余弦曲线分配法与本专利技术位移影响线分配法的线形最为接近，在墩顶均满足平顺性要求，而位移影响线分配法在中跨的线型呈现出尖耸的特征，与实桥反向下挠曲线相似度更高。采用峰值点位移影响线对成桥预拱度进行设置的方法，针对性强、便于操作，线形调控效果最优。因此，提出一种实用性较强以及效果良好的基于位移影响线分配的连续刚构桥成桥预拱度设置方法是解决上述技术问题的关键所在。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中存在的诸多缺陷与不足，本专利技术对此进行了改进和创新，目的在于提供一种方法简单、效果良好的连续刚构桥成桥预拱度设置方法，根据实际的桥梁几何及材料参数、施工工序，建立模拟桥梁施工全过程的有限元模型，并利用有限元模型便于计算的特点，实现采用最大挠度节点位移影响线来设置合理的成桥预拱度的方法，计算快捷，且可以获得高精度数值解，能够精确控制连续刚构桥成桥预拱度值。本专利技术另一个专利技术目的是考虑了最大挠度节点位移影响线的线型与桥梁运营期下挠曲线相似度高的特征，明确了在主跨最大挠度处设置L/1500～L/1000的预拱度，在边跨最大挠度处设置主跨1/4量值的预拱度，并按各跨最大挠度处节点位移影响线向本跨分配的方法来完成成桥预拱度设置；该方法针对性强、便于操作，调控的桥梁线形平顺，在提升行车安全性、节省养护成本方面意义重大。本专利技术的再一个专利技术目的是实现将该方法应用到连续刚构桥施工控制中，指导该类型桥梁成桥预拱度的设置工作，以其线形调控效果良好的优势，为确保桥梁运营期其线形处于理想状态提供技术支持。为解决上述问题并达到上述的专利技术目的，本专利技术基于位移影响线分配的连续刚构桥成桥预拱度设置方法是通过采用下列的设计结构以及采用下列的技术方案来实现的：基于位移影响线分配的连续刚构桥成桥预拱度设置方法，包括以下步骤：步骤一，基于桥梁设计及施工方案，获取桥梁几何及材料参数，建立桥梁有限元模型；步骤二，根据步骤一桥梁有限元模型，计算桥梁设计活载引起的主梁挠度fh，记录各跨峰值点坐标(xim,fhm)及对应的桥梁有限元模型节点号Nim；步骤三，根据步骤一桥梁有限元模型，求解桥梁各跨Nim节点位移影响线η(xi)；步骤四，在主跨Nim节点设置fcz的成桥预拱度，边跨Nim节点设置fcb的成桥预拱度；步骤五，采用位移影响线分配方法确定最终成桥预拱度。作为本专利技术上述的另一个优选的技术方案，所述步骤一中，桥梁有限元模型为模拟桥梁施工全过程的仿真分析模型。作为本专利技术上述优选的技术方案，所述仿真分析模型中的桥梁几何及材料参数、施工工序均与设计及施工方案一致。作为本专利技术上述优选的技术方案，所述仿真分析模型模拟桥梁施工全过程，连续刚构桥设计活载引起的主梁挠度及Nim节点位移影响线，由有限元模型快捷计算得到。作为本专利技术上述的进一步优选的技术方案，所述步骤二中，峰值点坐标(xim,fhm)中的xim表示第i跨峰值点纵桥向位置坐标；fhm表示设计活载，即车辆、人群荷载引起的第i跨主梁最大挠度；其中i＝1,2,…,n；n为桥梁跨数。作为本专利技术上述的再一步优选的技术方案，所述步骤三中，求解桥梁各跨Nim节点位移影响线η(xi)，两跨交接处节点的位移影响系数取自边跨Nim节点位移影响线。作为本专利技术上述的还进一步优选的技术方案，所述步骤四中，主跨Nim节点成桥预拱度设置值fcz计算公式为：fcz＝λL(式1)；其中，式中，λ为成桥预拱度与主跨计算跨径的比值，λ＝1/1500～1/1000；L为主跨计算跨径。作为本专利技术上述的又再进一步优选的技术方案，所述步骤四中，边跨Nim节点成桥预拱度设置值fcb计算公式为：fcb＝fcz/4(式2)；其中，式中，fcz为主跨Nim节点成桥预拱度设置值。作为本专利技术上述的还又再更进一步优选的技术方案，所述步骤五中，位移影响线分配方法是将主跨、边跨所设的fcz、fcb成桥预拱度采用各跨Nim节点位移影响线η(xi)向本跨分配，定义fci为桥梁各跨成桥预拱度设置值，至此，完成了成桥预拱度设置。作为本专利技术上述的还又再更进一步优选的技术方案，所述桥梁各跨成桥预拱度设置值fci计算公式为：其中，式中，fcz为主跨Nim节点成桥预拱度设置值；fcb为边跨Nim节点成桥预拱度设置值；η(xi)为第i跨任一节点的位移影响系数；η(xim)为第i跨Nim节点的位移影响系数。本专利技术与现有技术相比所产生的有益效果是：1、本专利技术方法简单、效果良好，利用有限元模型便于计算的特点，实现采用最大挠度节点位移影响线来设置合理的成桥预拱度的方法，计算快捷，且可以获得高精度数值解，能够精确控制连续刚构桥成桥预拱度值；2、本专利技术可实现对桥梁运营期下挠的提前调控，操作性强，调控的桥梁线形平顺，使得行车舒适、安全顺畅，并且明显降低车辆对桥梁的冲击作用，减小了桥梁结构损伤机率，改善了桥梁受力性能，大幅节省加固处治费用及养护成本；3、本专利技术考虑了最大挠度节点位移影响线的线型与桥梁运营期下挠曲线相似度高的特征，明确了在主跨最大挠度处设置L/1500～L/1000的预拱度，在边跨最大挠度处设置主跨1/4量值的预拱度，并按各跨最大挠度处节点位移影响线向本跨分配的方法来完成成桥预拱度设置；该方法针对性强、便于操作，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于位移影响线分配的连续刚构桥成桥预拱度设置方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一，基于桥梁设计及施工方案，获取桥梁几何及材料参数，建立桥梁有限元模型；/n步骤二，根据步骤一桥梁有限元模型，计算桥梁设计活载引起的主梁挠度f

【技术特征摘要】
1.基于位移影响线分配的连续刚构桥成桥预拱度设置方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，基于桥梁设计及施工方案，获取桥梁几何及材料参数，建立桥梁有限元模型；
步骤二，根据步骤一桥梁有限元模型，计算桥梁设计活载引起的主梁挠度fh，记录各跨峰值点坐标(xim,fhm)及对应的桥梁有限元模型节点号Nim；
步骤三，根据步骤一桥梁有限元模型，求解桥梁各跨Nim节点位移影响线η(xi)；
步骤四，在主跨Nim节点设置fcz的成桥预拱度，边跨Nim节点设置fcb的成桥预拱度；
步骤五，采用位移影响线分配方法确定最终成桥预拱度。


2.根据权利要求1所述的基于位移影响线分配的连续刚构桥成桥预拱度设置方法，其特征在于，所述步骤一中，桥梁有限元模型为模拟桥梁施工全过程的仿真分析模型。


3.根据权利要求2所述的基于位移影响线分配的连续刚构桥成桥预拱度设置方法，其特征在于，所述仿真分析模型中的桥梁几何及材料参数、施工工序均与设计及施工方案一致。


4.根据权利要求3所述的基于位移影响线分配的连续刚构桥成桥预拱度设置方法，其特征在于，所述仿真分析模型模拟桥梁施工全过程，连续刚构桥设计活载引起的主梁挠度及Nim节点位移影响线，由有限元模型快捷计算得到。


5.根据权利要求1所述的基于位移影响线分配的连续刚构桥成桥预拱度设置方法，其特征在于，所述步骤二中，峰值点坐标(xim,fhm)中的xim表示第i跨峰值点纵桥向位置坐标；fhm表示设计活载，即车辆、人群荷载引起的第i跨主梁最大挠度；其中i＝1,2,…,n；n为桥梁跨数。

【专利技术属性】
技术研发人员：宋泽冈，邓旭东，刘艳莉，李均进，瞿发宪，袁博，符德省，张春雨，李波，楼介翔，纪云涛，
申请(专利权)人：云南省公路科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53