一种受扭构件的加载及预内力计算方法技术

本发明专利技术涉及结构工程技术领域，具体公开了一种受扭构件的加载及预内力计算方法，包括计算受扭构件在其支座处于原始连接状态时承受的荷载及各支座的内力，内力较小的支座保持不变，内力较大的支座调整至第一连接状态，在受扭构件上施加第一荷载及预载，将第一支座由第一连接状态调整至第二连接状态，在受扭构件上卸除预载及施加第二荷载。然后基于两支座在两不同状态分别计算两支座的内力并叠加内力得到两支座的目标内力。采用这样的方式，荷载分阶段施加，使得受扭构件的内力得到均化。并且，由于预载的分阶段施加和卸除给受扭构件提供了预内力，进一步消减受扭构件内力的幅值及不均匀度，改善受扭构件的受力性能，提高受扭构件在结构中的经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种受扭构件的加载及预内力计算方法
本专利技术涉及结构工程
，尤其涉及一种受扭构件的加载及预内力计算方法。
技术介绍
在工程理论中，对受扭构件的受力进行分析通常是采用受扭构件的两端支座固支一次形成，承受全载的方式。然而，在实际设计和建造(制造)中发现，上述方式计算得到的受扭构件在荷载作用下产生的扭矩往往分布不均，容易导致实际设计和建造(制造)中受扭构件的受力变形性能不佳，降低受扭构件在结构中的使用经济性。
技术实现思路
本专利技术公开了一种受扭构件的加载及预内力计算方法，通过连接的分状态及荷载的分阶段施加及预载的分阶段施加和卸除，起到双重均化受扭构件内力的作用，提高受扭构件在结构中的合理性和经济性。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种受扭构件的加载及预内力计算方法，该方法包括:计算所述受扭构件在其支座处于原始连接状态时承受的全部荷载；根据所述全部荷载，确定所述受扭构件的第一支座和第二支座在所述原始连接状态下的内力，且在所述全部荷载作用下，所述第一支座的内力大于所述第二支座的内力；将所述第一支座的连接状态由所述原始连接状态调整至第一连接状态，保持所述第二支座的所述原始连接状态不变或增加约束刚度予以加强，在所述受扭构件上施加第一荷载和预载；将所述第一支座的连接状态由所述第一连接状态调整至第二连接状态，卸除所述预载以及在所述受扭构件上施加第二荷载；基于施加的所述第一荷载及所述预载，分别计算所述第一支座和所述第二支座在所述第一连接状态下的内力，基于卸除所述预载及施加的所述第二荷载，分别计算所述第一支座和所述第二支座在所述第二连接状态下的内力，叠加所述第一支座在所述第一连接状态和所述第二连接状态下的内力得到第一支座目标内力，叠加所述第二支座在所述第一连接状态和所述第二连接状态下的内力得到第二支座目标内力；其中，所述第一荷载与所述第二荷载之和等于所述全部荷载。作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例中，所述第一支座在所述原始连接状态和所述第二连接状态下的连接刚度均大于所述第一支座在所述第一连接状态下的连接刚度。作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例中，所述原始连接状态为铰接、半刚接或刚接，所述第一连接状态为悬臂状态、铰接、半刚接或刚接，所述第二连接状态的约束数不少于所述原始连接状态的约束数。作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例中，所述全部荷载为集中荷载和/或分布荷载；以及所述预载施加荷载和/或作用的效应方向与所述全部荷载的效应方向一致，所述预载包括预挂载、预堆载、预张、预压、预对拉及预对压中的任意一种或任意多种的组合。作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例中，所述全部荷载为q，所述预载为p，且p＜uq，其中，μ为预载系数，且μ≤1。作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例中，所述第一荷载及所述第二荷载的方向与所述全部荷载的方向相同。作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例中，将所述第一支座的连接状态由所述原始连接状态调整至第一连接状态，保持所述第二支座的所述原始连接状态不变或增加约束刚度予以加强，在所述受扭构件上施加第一荷载和预载之前，所述方法还包括：根据所述第一支座和所述第二支座在所述原始连接状态下的内力，计算所述第一支座与所述第二支座的内力差；根据所述内力差及所述全部荷载计算所述第一荷载及所述预载的取值。作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例中，所述将所述第一支座的连接状态由所述第一连接状态调整至第二连接状态，卸除所述预载以及在所述受扭构件上施加第二荷载之前，所述方法还包括：根据计算的所述第一荷载及所述全部荷载计算所述第二荷载的取值。与现有技术相比，本专利技术的一种受扭构件的加载及预内力计算方法具有以下有益效果：本专利技术提供一种受扭构件的加载及预内力计算方法，通过将受扭构件内力较大的支座分阶段连接且荷载分阶段施加，使得受扭构件的内力得到均化。并且，由于预载的分阶段施加和卸除给该受扭构件提供了预内力，预内力进一步消减荷载对受扭构件产生内力的幅值及不均匀度，进而改善受扭构件在结构中的受力性能，提高受扭构件在结构中的合理性及经济性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的受扭构件的加载及预内力计算方法的流程图；图2是本专利技术实施例中受扭构件在其支座处于原始连接状态时施加全部荷载的内力扭矩图；图3是本专利技术实施例案例一中受扭构件的第一支座调整为第一连接状态并施加第一荷载的内力扭矩图；图4是本专利技术实施例的案例一中受扭构件的第一支座调整为第一连接状态并施加预载的内力扭矩图；图5是本专利技术实施例的案例一中受扭构件的第一支座调整为第二连接状态并卸除预载的内力扭矩图；图6是本专利技术实施例的案例一中受扭构件的第一支座调整为第二连接状态并施加第二荷载的内力扭矩图；图7是图3和图6的扭矩叠加后的内力扭矩图；图8是图4和图5的扭矩叠加后的预内力扭矩图；图9是图7和图8的扭矩叠加后的内力扭矩图；图10是本专利技术实施例的案例二中受扭构件的第一支座调整为第一连接状态并施加预载的内力扭矩图；图11是本专利技术实施例的案例二中受扭构件的第一支座调整为第二连接状态并卸除预载的内力扭矩图；图12是图10和图11的扭矩叠加后的预内力扭矩图；图13是图7和图12的扭矩叠加后的内力扭矩图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本专利技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本专利技术中的具体含义。此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种受扭构件的加载及预内力计算方法，其特征在于，所述方法包括：/n计算受扭构件在其支座处于原始连接状态时承受的全部荷载；/n根据所述全部荷载，确定所述受扭构件的第一支座和第二支座在所述原始连接状态下的内力，且在所述全部荷载作用下，所述第一支座的内力大于所述第二支座的内力；/n将所述第一支座的连接状态由所述原始连接状态调整至第一连接状态，保持所述第二支座的所述原始连接状态不变或增加约束刚度予以加强，在所述受扭构件上施加第一荷载和预载；/n将所述第一支座的连接状态由所述第一连接状态调整至第二连接状态，卸除所述预载以及在所述受扭构件上施加第二荷载；/n基于施加的所述第一荷载及所述预载，分别计算所述第一支座和所述第二支座在所述第一连接状态下的内力，基于卸除所述预载及施加的所述第二荷载，分别计算所述第一支座和所述第二支座在所述第二连接状态下的内力，叠加所述第一支座在所述第一连接状态和所述第二连接状态下的内力得到第一支座目标内力，叠加所述第二支座在所述第一连接状态和所述第二连接状态下的内力得到第二支座目标内力；/n其中，所述第一荷载与所述第二荷载之和等于所述全部荷载。/n

【技术特征摘要】
1.一种受扭构件的加载及预内力计算方法，其特征在于，所述方法包括：
计算受扭构件在其支座处于原始连接状态时承受的全部荷载；
根据所述全部荷载，确定所述受扭构件的第一支座和第二支座在所述原始连接状态下的内力，且在所述全部荷载作用下，所述第一支座的内力大于所述第二支座的内力；
将所述第一支座的连接状态由所述原始连接状态调整至第一连接状态，保持所述第二支座的所述原始连接状态不变或增加约束刚度予以加强，在所述受扭构件上施加第一荷载和预载；
将所述第一支座的连接状态由所述第一连接状态调整至第二连接状态，卸除所述预载以及在所述受扭构件上施加第二荷载；
基于施加的所述第一荷载及所述预载，分别计算所述第一支座和所述第二支座在所述第一连接状态下的内力，基于卸除所述预载及施加的所述第二荷载，分别计算所述第一支座和所述第二支座在所述第二连接状态下的内力，叠加所述第一支座在所述第一连接状态和所述第二连接状态下的内力得到第一支座目标内力，叠加所述第二支座在所述第一连接状态和所述第二连接状态下的内力得到第二支座目标内力；
其中，所述第一荷载与所述第二荷载之和等于所述全部荷载。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一支座在所述原始连接状态和所述第二连接状态下的连接刚度均大于所述第一支座在所述第一连接状态下的连接刚度。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述原始连接状态为铰接、半刚接或刚接，所述第一连接状态为悬臂状态、铰接...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭满良，
申请(专利权)人：深圳市建筑设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44