一种针对钢桁梁杆件的高强螺栓快速设计方法技术

本发明专利技术公开了一种针对钢桁梁杆件的高强螺栓快速设计方法，包括以下步骤：设置高强螺栓信息，包括高强螺栓规格及预拉力、高强螺栓构造参数、高强螺栓计算参数；根据杆件截面类型计算各板单排最大螺栓数n0以及考虑人孔/手孔的单排最大螺栓数n1；基于等强设计方法，计算各板所需最小螺栓数[n]；根据实际情况，按n0或n1自拼缝起逐排布置螺栓，直至总螺栓数n不小于最小螺栓数[n]；若不考虑跳孔，输出高强螺栓设计结果，反之，对超出最小螺栓数[n]的螺栓进行修正后，输出高强螺栓设计结果。本发明专利技术进行钢桁梁杆件高强螺栓设计，可适应多种复杂情况，设计效率高，计算结果可用于绘制钢桁梁杆件高强螺栓连接图，也可用于计算净截面特性。也可用于计算净截面特性。也可用于计算净截面特性。

【技术实现步骤摘要】
一种针对钢桁梁杆件的高强螺栓快速设计方法


[0001]本专利技术属于桥梁工程设计领域，具体涉及一种针对钢桁梁杆件的高强螺栓快速设计方法。

技术介绍

[0002]由于现场焊接质量不好保证、对安装精度要求高、工期紧张等原因，钢桁梁节段安装时通常以高强螺栓连接为主。
[0003]钢桁梁杆件的高强螺栓设计存在以下难点：其一，计算情况复杂，钢桁梁杆件的截面形式、加劲肋位置、人孔/手孔位置均影响高强螺栓的设计结果；其二，计算效率低，由于计算体量大，控制因素多，自动化程度低。
[0004]因此，亟需一种通用性强、设计效率高的高强螺栓自动设计方法来解决设计中存在的实际问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种针对钢桁梁杆件的高强螺栓快速设计方法。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种针对钢桁梁杆件的高强螺栓快速设计方法，包括以下步骤：
[0007]A.预设高强螺栓信息
[0008]高强螺栓信息包括高强螺栓规格及预拉力、高强螺栓构造参数、高强螺栓计算参数；
[0009]B.计算各板的单排最大螺栓数
[0010]根据杆件截面类型计算各板单排最大螺栓数n0以及考虑人孔/手孔的单排最大螺栓数n1；
[0011]C.计算各板所需最小螺栓数
[0012]基于等强设计方法，计算各板所需最小螺栓数[n]；
[0013]D.对高强螺栓进行排布
[0014]根据实际情况，按n0或n1自拼缝起逐排布置螺栓，直至总螺栓数n不小于最小螺栓数[n]；
[0015]E.输出高强螺栓设计结果
[0016]如不考虑跳孔，直接输出高强螺栓设计结果；如考虑跳孔，对超出最小螺栓数[n]的螺栓进行修正后，输出高强螺栓设计结果。
[0017]更进一步的，步骤A中高强螺栓构造参数包含螺栓孔径、螺栓中心距、螺栓中心至板边缘距离、螺栓中心至板加劲肋/H形(I形、王字形)截面腹板距离、螺栓是否按跳孔布置、螺栓是否在人孔/手孔宽度的延伸范围内布置。
[0018]更进一步的，所述人孔/手孔的形状为圆形或由矩形及两个半圆形组成的圆端形。
[0019]更进一步的，当前螺栓所在排不存在人孔/手孔时，也按照当前螺栓所在排存在人孔/手孔布置螺栓；反之，则按照当前螺栓所在排板的实际开孔情况布置螺栓。
[0020]更进一步的，步骤A中高强螺栓计算参数指计算高强螺栓容许抗滑承载力的参数。
[0021]更进一步的，步骤B中杆件截面类型包含任意单箱单室截面、H形(I形、王字形)截面。
[0022]更进一步的，步骤C中等强设计方法指接头的设计承载能力不低于母材构件承载力的设计方法。
[0023]更进一步的，步骤D中按n0或n1自拼缝起逐排布置螺栓，是指当前螺栓排存在人孔/手孔或“螺栓是否在人孔/手孔宽度的延伸范围内布置”为假时，按n1自拼缝起逐排布置螺栓；当前螺栓排不存在人孔/手孔时，按n0自拼缝起逐排布置螺栓。
[0024]更进一步的，步骤E中对超出最小螺栓数[n]的螺栓进行修正指减少总螺栓数至大于最小螺栓数[n]的最小偶数。
[0025]更进一步的，步骤E中高强螺栓设计结果包含钢桁梁杆件各板的最小螺栓数[n]、各板采用螺栓总数、各板螺栓布置方案、每排采用的螺栓个数。
[0026]本专利技术对于钢桁梁杆件的高强螺栓进行快速设计，涵盖了钢桁梁杆件常用的截面类型，适用于有加劲肋、有人孔/手孔的情况，支持跳孔布置等多种布置方法，基本涵盖了钢桁梁杆件高强螺栓设计中大部分计算工况，通用性强。
[0027]本专利技术实现高强螺栓自动化设计，能大幅提高设计效率，传统手段完成一座大跨度钢桁梁桥的高强螺栓设计通常需要3h～4h，而借助本专利技术完成同样体量的设计仅需3min～5min，解放设计生产力。
[0028]本专利技术输出的设计结果不仅可以实现钢桁梁杆件高强螺栓快速设计，也可以借助设计成果完成净截面特性的快速计算和钢桁梁杆件高强螺栓连接图的绘制。
附图说明
[0029]图1是本专利技术的方法流程图；
[0030]图2是本专利技术实施例中一根钢桁梁上弦杆的截面及其人孔；
[0031]图3是本专利技术实施例中为依据计算结果绘制的y1板的螺栓布置图；
[0032]图4是本专利技术实施例中为依据计算结果绘制的y2板的螺栓布置图；
[0033]图5是本专利技术实施例中为依据计算结果绘制的z1板的螺栓布置图。
具体实施方式
[0034]以下，参照附图和实施例对本专利技术进行详细说明：
[0035]如图1～5所示，一种针对钢桁梁杆件的高强螺栓快速设计方法，包括以下步骤：
[0036]A.预设高强螺栓信息
[0037]高强螺栓信息包括高强螺栓规格及预拉力、高强螺栓构造参数、高强螺栓计算参数；
[0038]B.计算各板的单排最大螺栓数
[0039]根据杆件截面类型计算各板单排最大螺栓数n0以及考虑人孔/手孔的单排最大螺栓数n1；
[0040]C.计算各板所需最小螺栓数
[0041]基于等强设计方法，计算各板所需最小螺栓数[n]；
[0042]D.对高强螺栓进行排布
[0043]根据实际情况，按n0或n1自拼缝起逐排布置螺栓，直至总螺栓数n不小于最小螺栓数[n]；
[0044]E.输出高强螺栓设计结果
[0045]如不考虑跳孔，直接输出高强螺栓设计结果；如考虑跳孔，对超出最小螺栓数[n]的螺栓进行修正后，输出高强螺栓设计结果。
[0046]步骤A中高强螺栓构造参数包含螺栓孔径、螺栓中心距、螺栓中心至板边缘距离、螺栓中心至板加劲肋/H形(I形、王字形)截面腹板距离、螺栓是否按跳孔布置、螺栓是否在人孔/手孔宽度的延伸范围内布置。
[0047]所述人孔/手孔的形状为圆形或由矩形及两个半圆形组成的圆端形。
[0048]当前螺栓所在排不存在人孔/手孔时，也按照当前螺栓所在排存在人孔/手孔布置螺栓；反之，则按照当前螺栓所在排板的实际开孔情况布置螺栓。
[0049]步骤A中高强螺栓计算参数指计算高强螺栓容许抗滑承载力的参数。
[0050]步骤B中杆件截面类型包含任意单箱单室截面、H形(I形、王字形)截面。
[0051]步骤C中等强设计方法指接头的设计承载能力不低于母材构件承载力的设计方法。
[0052]步骤D中按n0或n1自拼缝起逐排布置螺栓，是指当前螺栓排存在人孔/手孔或“螺栓是否在人孔/手孔宽度的延伸范围内布置”为假时，按n1自拼缝起逐排布置螺栓；当前螺栓排不存在人孔/手孔时，按n0自拼缝起逐排布置螺栓。
[0053]步骤E中对超出最小螺栓数[n]的螺栓进行修正指减少总螺栓数至大于最小螺栓数[n]的最小偶数。
[0054]步骤E中高强螺栓设计结果包含钢桁梁杆件各板的最小螺栓数[n]、各板采用螺栓总数、各板螺栓布置方案、每排采用的螺栓个数。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对钢桁梁杆件的高强螺栓快速设计方法，其特征在于：包括以下步骤：（A）预设高强螺栓信息高强螺栓信息包括高强螺栓规格及预拉力、高强螺栓构造参数、高强螺栓计算参数；（B）计算各板的单排最大螺栓数根据杆件截面类型计算各板单排最大螺栓数n0以及考虑人孔/手孔的单排最大螺栓数n1；（C）计算各板所需最小螺栓数基于等强设计方法，计算各板所需最小螺栓数[n]；（D）对高强螺栓进行排布根据实际情况，按n0或n1自拼缝起逐排布置螺栓，直至总螺栓数n不小于最小螺栓数[n]；（E）输出高强螺栓设计结果如不考虑跳孔，直接输出高强螺栓设计结果；如考虑跳孔，对超出最小螺栓数[n]的螺栓进行修正后，输出高强螺栓设计结果。2.根据权利要求1所述的一种针对钢桁梁杆件的高强螺栓快速设计方法，其特征在于：步骤（A）中高强螺栓构造参数包含螺栓孔径、螺栓中心距、螺栓中心至板边缘距离、螺栓中心至板加劲肋/H形（I形、王字形）截面腹板距离、螺栓是否按跳孔布置、螺栓是否在人孔/手孔宽度的延伸范围内布置。3.根据权利要求2所述的一种针对钢桁梁杆件的高强螺栓快速设计方法，其特征在于：所述人孔/手孔的形状为圆形或由矩形及两个半圆形组成的圆端形。4.根据权利要求2所述的一种针对钢桁梁杆件的高强螺栓快速设计方法，其特征在于：当前螺栓所在排不存在人孔/手孔时，也按照当前螺栓所在排存在人孔/手孔布置螺栓；反之...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏伟，刘龙，李艳，王雨权，廖立坚，白青波，杨智慧，张兴华，傅安民，吴迪，李恩良，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，
类型：发明
国别省市：