组合梁抗弯承载力的计算方法技术

本申请涉及一种组合梁抗弯承载力的计算方法，不但考虑了在疲劳荷载作用下，组合梁内部各构件的疲劳强度损伤，同时考虑到在锈蚀作用下，组合梁内部各构件的锈蚀强度损伤，并将这些损伤计入到组合梁抗弯承载力的计算过程，使得最终计算得出的抗弯承载力，与组合梁经过疲劳荷载和锈蚀共同作用后的实际情况贴合，计算结果更为准确。

【技术实现步骤摘要】
组合梁抗弯承载力的计算方法
本申请涉及公路桥梁
，特别是涉及一种组合梁抗弯承载力的计算方法。
技术介绍
钢-混凝土组合梁以其良好的经济性，合理的受力性能在公路桥梁上得到了广泛的应用。传统的钢-混凝土组合梁抗弯承载力计算方法，一般按塑性方法计算组合梁抗弯承载力。然而，传统按塑性方法计算组合梁抗弯承载力，存在一个很大的问题：计算结果与实际情况存在较大偏差。这是因为随着组合梁投入使用后，随着使用时间的增长，环境因素会对组合梁的结构和构件性能造成很大的影响，使用传统的塑性方法计算组合梁抗弯承载力的计算结构不够准确，与实际情况存在较大偏差。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统组合梁抗弯承载力的计算方法的计算结果与实际情况存在较大偏差的问题，提供一种组合梁抗弯承载力的计算方法。本申请提供一种组合梁抗弯承载力的计算方法，应用于包括多个构件的组合梁，所述组合梁抗弯承载力的计算方法包括：构建在组合梁经历疲劳荷载作用下，每一个构件的疲劳损伤模型，以及在组合梁经历锈蚀作用下，每一个构件的锈蚀损伤模型；基于每本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合梁抗弯承载力的计算方法，其特征在于，应用于包括多个构件的组合梁，所述组合梁抗弯承载力的计算方法包括：/nS100，构建在组合梁经历疲劳荷载作用下，每一个构件的疲劳损伤模型，以及在组合梁经历锈蚀作用下，每一个构件的锈蚀损伤模型；/nS200，基于每一个构件的疲劳损伤模型，以及每一个构件的锈蚀损伤模型，构建在组合梁同时经历疲劳荷载作用和锈蚀作用下，每一个构件的剩余强度模型；/nS300，依据每一个构件的剩余强度模型，得出组合梁的抗剪连接状况；/nS400，依据所述组合梁的抗剪连接状况，计算组合梁同时经历疲劳载荷作用和锈蚀作用下的极限抗弯承载力，输出计算结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种组合梁抗弯承载力的计算方法，其特征在于，应用于包括多个构件的组合梁，所述组合梁抗弯承载力的计算方法包括：
S100，构建在组合梁经历疲劳荷载作用下，每一个构件的疲劳损伤模型，以及在组合梁经历锈蚀作用下，每一个构件的锈蚀损伤模型；
S200，基于每一个构件的疲劳损伤模型，以及每一个构件的锈蚀损伤模型，构建在组合梁同时经历疲劳荷载作用和锈蚀作用下，每一个构件的剩余强度模型；
S300，依据每一个构件的剩余强度模型，得出组合梁的抗剪连接状况；
S400，依据所述组合梁的抗剪连接状况，计算组合梁同时经历疲劳载荷作用和锈蚀作用下的极限抗弯承载力，输出计算结果。


2.根据权利要求1所述的组合梁抗弯承载力的计算方法，其特征在于，所述步骤S100包括：
S110，创建组合梁疲劳荷载条件，并获取组合梁中每一个构件的初始参数；所述组合梁疲劳荷载条件包括对组合梁进行疲劳荷载的总加载次数，以及单次加载的最大荷载值和最小荷载值；
S120，在所述组合梁疲劳荷载条件下，分别获取在组合梁承受疲劳荷载后，每一个构件的疲劳参数，并依据每一个构件的疲劳参数和初始参数，构建在组合梁经历疲劳荷载作用下，每一个构件的疲劳损伤模型；
S130，计算每一个构件的锈蚀速率，依据每一个构件的锈蚀速率，依次获取时间与每一个构件的最薄弱截面锈蚀率的关系，构建在组合梁经历锈蚀作用下，每一个构件的锈蚀损伤模型。


3.根据权利要求2所述的组合梁抗弯承载力的计算方法，其特征在于，所述步骤S120包括：
S121a，依据公式1，计算在疲劳荷载过程中，混凝土板所承受的最大应力幅；



其中，σc，max为在疲劳荷载过程中，混凝土板所承受的最大应力幅，Pmax为最大荷载值，L为组合梁计算跨径，I0为组合梁换算截面惯性矩，y为所求应力点到换算截面中性轴的距离，nE为钢材与混凝土的弹性模量之比；
S121b，依据公式2，计算混凝土板疲劳寿命；



其中，Nc为混凝土板疲劳寿命，σc,max为在疲劳荷载过程中，混凝土板所承受的最大应力幅，fc'为混凝土圆柱体抗压强度，f1为抗压强度基准值；
S121c，依据公式3，构建在组合梁承受疲劳荷载后，混凝土板的疲劳损伤模型；



其中，Dc(n)为混凝土板的疲劳损伤度，σc，max为在疲劳荷载过程中，混凝土板所承受的最大应力幅，fc为初始混凝土板抗压强度，n为疲劳荷载的累积加载次数，Nc为混凝土疲劳寿命。


4.根据权利要求3所述的组合梁抗弯承载力的计算方法，其特征在于，所述步骤S120还包括：
S122a，依据公式4，计算在疲劳荷载过程中，钢梁所承受的最大应力幅；



其中，σs,max为在疲劳荷载过程中，钢梁所承受的最大应力幅，Pmax为最大荷载值，L为组合梁计算跨径，I0为组合梁换算截面惯性矩，y为所求应力点到换算截面中性轴的距离；
S122b，依据公式5，计算钢梁疲劳寿命；



其中，Ns为钢梁疲劳寿命，△σs为钢梁疲劳应力幅，σs,max为在疲劳荷载过程中，钢梁所承受的最大应力幅，Pmax为最大荷载值，σs,min为在疲劳荷载过程中，钢梁所承受的最小应力幅，Pmin为最小荷载值；
S122c，依据公式6，构建在组合梁承受疲劳荷载后，钢梁的疲劳损伤模型；



其中，Ds(n)为钢梁的疲劳损伤度，σs,max为在疲劳荷载过程中，钢梁所承受的最大应力幅，fs为初始钢梁抗压强度，n为疲劳荷载的累积加载次数，Ns为钢梁疲劳寿命。


5.根据权利要求4所述的组合梁抗弯承载力的计算方法，其特征在于，所述步骤S120还包括：
S123a，依据公式7，计算在疲劳荷载过程中，单个栓钉承受的最大剪应力；



其中，τst，max为在疲劳荷载过程中，单个栓钉承受的最大剪应力幅，Pmax为最大荷载值，S0为混凝土板对组合梁的组合截面中性轴的面积矩，△l为栓钉纵向布置间距，I0为组合梁换算截面惯性矩，nl为栓钉纵向布置列数，A0为单个栓钉未锈蚀时的截面积；
S123b，依据公式5，计算栓钉疲劳寿命；



其中，Nst为栓钉疲劳寿命，△τst为栓钉疲劳应力幅，τst，max为在疲劳荷载过程中，单个栓钉承受的最大剪应力幅，Pmax为最大荷载值，τst,min为在疲劳荷载过程中，单个栓钉承受的最小剪应力幅，Pmin为最小荷载值；
S123c，依据公式8，构建组合梁承受疲劳荷载后，栓钉的疲劳损伤模型；



其中，Dst(n)为栓钉的疲劳损伤度，τst，max为在疲劳荷载过程中，单个栓钉承受的最大剪应力幅，fst为初始栓钉抗剪强度，n为疲劳荷载的累积加载次数，Nst为栓钉疲劳寿命。


6.根据权利要求5所述的组合梁抗弯承载力的计算方法，其特征在于，所述步骤S130包括：
S131，依据公式10计算栓钉的腐蚀速率；



其中，rcorr(t)为栓钉的腐蚀速率，α为第一腐蚀速率常数，β为第二腐蚀速率常数，为水灰比，Ccover为混凝土保护层厚度，t为时间；
S132，依据公式11计算栓钉的最薄弱截面锈蚀率；



其中，ηs(t)为栓钉的最薄弱截面锈蚀率，d0为栓钉初始直径，rcorr(t)为栓钉的腐蚀速率，t为时间，A0为单个栓钉未锈蚀时的截面积；
S133，依据公式12构建栓钉的锈蚀损伤模型；
Dcor(t)＝ηs(t)公式12；
其中，Dcor(t)为栓钉的锈蚀损伤度，ηs(t)为栓钉的最薄弱截面锈蚀率。


7.根据权利要求6所述的组合梁抗弯承载力的计算方法，其特征在于，所述步骤S200包括：
S210，依据公式13，构建混凝土板的剩余强度模型；
fc(n)＝[1-Dc(n)]fc公式13；
其中，fc(n)为混凝土板的剩余强度，Dc(n)为混凝土板的疲劳损伤度，fc为初始混凝土板抗压强度；
S220，依据公式14，构建钢梁的剩余强度模型；
fs(n)＝[1-Ds(n)]fs公式14；
其中，fs(n)为钢梁的剩余强度，Ds(n)为钢梁的疲劳损伤度，fs为初始钢梁抗压强度；
S230，依据公式15，构建栓钉的剩余强度模型。
fst(n)＝[1-Dst(n)-Dcor(t)]fst公式15；
其中，fst(n)为栓钉的剩余强度，Dst(n)为栓钉的疲劳损伤度，Dcor(t)为栓钉的锈蚀损伤度，t为时间，fst为初始栓钉抗剪强度。


8.根据权利要求7所述的组合梁抗弯承载力的计算方法，其特征在于，所述步骤S400包括：
S410，对组合梁进行受力分析，获取组合梁的结构数据；
S420，依据组合梁的结构数据和公式16，计算经历n次疲劳加载和t时间锈蚀后，组合梁满足完全抗剪连接所需栓钉数量；

【专利技术属性】
技术研发人员：汪炳，刘小玲，周春恒，朱涨鑫，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33