一种预弯组合梁设计验算系统及使用方法技术方案

本发明专利技术涉及一种预弯组合梁设计验算系统及其使用方法，属于桥梁结构电算设计领域。该系统输入预弯组合梁截面参数、运行截面几何特性计算模块中，荷载参数输入至内力计算模块中，分析选项的需求发送至设计验算模块中；由截面几何特性计算模块及内力计算模块计算得到结果输入至设计验算模块中，设计验算模块自动验算其设计结果，由后处理模块生成最大变形示意图、验算结果、Abaqus建模表格、计算结果表格、自动计算表格、计算结果报告。本方案对公路预弯组合梁结构进行自动设计验算分析及尺寸优化的计算软件，适用于计算预弯组合梁简支等截面梁及变截面梁，且可区分工程梁与试验梁两种梁段类型。种梁段类型。种梁段类型。

【技术实现步骤摘要】
一种预弯组合梁设计验算系统及使用方法


[0001]本专利技术涉及一种预弯组合梁设计验算系统及其使用方法，属于桥梁结构电算设计领域。
[0002]
技术介绍

[0003]预弯组合梁是一种建筑高度小、结构承载力大、耐久性好的组合结构。过去数十年间，受用钢量较高、单跨造价高且缺少行业规范指导设计施工等因素并未得到大范围推广。然而我国的钢产量已多年位居世界第一，存在着钢产能过剩这一大问题，国家对钢结构及组合结构桥梁的重视程度逐年提高。交通部于2016年发布了《交通运输部关于推进钢结构桥梁建设的指导意见》，明确要求推进钢结构和组合结构桥梁的科研与实践。加之可指导预弯组合梁桥设计、验算及施工的《预弯预应力组合梁桥的技术标准》（CJJ/T 276
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2018）（以下简称技术标准）已在2018年颁布。限制预弯组合梁广泛应用的主要限制条件均已得到克服。可以预见该新型结构未来在我国有望得到大范围的普及推广。
[0004]目前采用手算方式对预弯组合梁进行设计验算过程繁琐，且没有哪款程序基于技术标准，可对预弯组合梁结构进行自动设计验算并进行尺寸优化，因此需要设计编制一种预弯组合梁设计验算系统及其使用方法对预弯组合梁进行快速设计，提高设计人员效率。
[0005]
技术实现思路

[0006]本专利技术针对上述不足提供了一种预弯组合梁设计验算系统及其使用方法。
[0007]本专利技术采用如下技术方案：本专利技术所述的一种预弯组合梁设计验算系统，基于Qt for Windows程序开发框架，依托它编写的程序实现可视化的前处理界面和后处理界面，并基于《预弯预应力组合梁桥技术标准》（CJJ/T 276
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2018）使用C++设计计算模块包括内力计算模块、截面几何特性计算模块、正常使用极限状态计算模块、承载能力极限状态计算模块、稳定性计算模块、连接件设计计算模块、试验荷载计算模块以及材料用量计算模块共同组成的预弯预应力组合梁设计验算系统（PBS），使用PBS调用各模块实现对公路预弯组合梁结构自动进行设计验算分析，系统提供多种模式进行数据输入，能够按照技术标准规定计算方法计算得到计算截面处的荷载内力、截面几何特性、各阶段的应力、挠度及裂缝宽度，并进行尺寸优化，最后给出验算报告，并提供数据判断、向导模式、数据文件导出等多项功能，迎合不同用户的设计需求。
[0008]预弯组合梁设计验算系统包括前处理模块、计算模块、后处理模块；所述的前处理模块用于输入：预弯组合梁截面参数、材料参数、荷载参数、分析选项，通过截面输入界面、材料输入界面、荷载输入界面、分析选项界面输入设计参数。
[0009]所述的计算模块包括内力计算模块、截面几何特性计算模块、设计验算模块；所述
的后处理模块用于显示通过计算模块所计算的结果。
[0010]本专利技术所述的预弯组合梁设计验算系统，还包括施工阶段计算参数计算模块、正常使用极限状态计算模块、稳定性计算模块、承载能力极限状态计算模块、连接件设计计算模块、材料用量计算模块、试验荷载计算模块；所述设计验算模块依据内力计算模块、截面几何特性计算模块提供的参数由正常使用极限状态计算模块、施工阶段计算参数计算模块、稳定性计算模块、承载能力极限状态计算模块对设计梁进行验算，再分别由连接件设计计算模块、材料用量计算模块计算预弯组合梁的连接件、材料用量。
[0011]输入预弯组合梁截面参数、材料参数后，运行截面几何特性计算模块中，荷载参数输入至内力计算模块中，分析选项的需求发送至设计验算模块中；由截面几何特性计算模块计算得到结果及内力计算模块计算得到结果输入至设计验算模块中，设计验算模块自动验算其设计结果，设计验算全部通过后由后处理模块生成最大变形示意图、验算结果、Abaqus建模表格、计算结果表格、自动计算表格、计算结果报告。
[0012]所述内力计算模块用于计算恒载集度、恒载内力、汽车荷载横向分布系数、冲击系数、活载内力计算值以及试验荷载内力值；所述截面几何特性计算模块用于计算预弯组合梁工字形截面、预弯组合梁截面、预弯组合梁截面以及不计一期混凝土的预弯组合梁截面，且基于是否简化二期混凝土承托提供简化计算和精确计算两种计算方式；所述施工阶段计算参数计算模块，用于计算施工阶段预弯组合梁预弯力及钢梁预拱度，在钢梁跨中控制应力输入完成后，自动计算预弯力和钢梁预拱度；所述正常使用极限状态计算模块，用于计算并验算预弯组合梁各阶段应力值、挠度值以及构件类型的判定；所述稳定性计算模块，用于验算施工阶段钢梁整体稳定性和局部稳定性，并给出无需验算钢梁整体性的横向支顶数；所述承载能力极限状态计算模块，用于验算预弯组合梁截面受弯承载力和受剪承载力，并给出截面参数修改建议；所述连接件设计计算模块，用于计算栓钉连接件和自定义连接件两种连接件类型，最终基于技术标准构造要求给定建议连接件数量；所述材料用量计算模块，用于估算单梁上部结构和全桥上部结构材料用量总和每平方米用量，基于技术标准构造要求给出估算普通钢筋用量；所述试验荷载计算模块，用于试验梁在给定加载荷载大小、位置和比例下，主梁试验荷载内力的计算。
[0013]本专利技术所述的预弯组合梁设计验算系统，所述的截面几何特性模块，当截面和材料输入完成后，系统自动发送数据流信号给截面几何特性计算模块，即时计算截面几何特性，并将计算结果以数据流信号发送给设计验算模块。
[0014]本专利技术所述的预弯组合梁设计验算系统，所述的截面输入界面，当输入预弯组合梁的跨径和桥宽后，系统自动拟定截面尺寸，通过选择是否调用，在界面修改或直接输入截面尺寸，判定输入尺寸是否在预设合理范围内，自动进行核验；所述材料输入界面，当选择推荐截面尺寸时，自动填入预设材料参数；未选择时，自行填入材料参数；
所述荷载输入界面，当选择完成汽车荷载等级或者试验荷载计算方式，系统自动计算验算截面处的恒载弯矩、剪力及全桥的活载包络图，并预弯组合梁中每根预弯梁以0.05米的固定间隔进行荷载组合逐一判断最不利截面，并将最后最不利截面的内力值以数据流信号发送给设计验算模块；所述分析选项界面，直接调用正常使用极限状态计算模块，自动给出施工阶段计算参数，可选择计算选项，施工阶段计算参数包括预弯组合梁预弯力及钢梁预拱度；所述计算选项包括，计算荷载组合方式、构件抗裂类型、应力计算状态、承载能力计算方法、稳定性计算要求、材料用量计算要求；当分析选项界面发送的数据流信号，由设计验算模块接收后，系统对该截面处的应力、挠度、承载能力、抗裂性进行计算，判断主梁稳定性，并根据构造要求设计连接件，最终给出全桥的材料用量。
[0015]本专利技术所述的预弯组合梁设计验算系统，当设计验算模块计算未通过时，系统根据未通过项主要发生原因，自动调整截面尺寸、材料强度，反复循环，直至所有设计验算项通过或自动调整次数达到设定值为止；当设计验算模块计算通过时，系统通过承载能力判断其截面尺寸材料的富余程度，以材料用量最少为原则，主要优化钢梁及一期混凝土尺寸，直至材料用量最少且保证主梁设计参数均通过验算或优化次数达到设定值。
[0016]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预弯组合梁设计验算系统，其特征在于：包括前处理模块、计算模块、后处理模块；所述的前处理模块用于输入预弯组合梁截面参数、材料参数、荷载参数、分析选项；所述的计算模块包括内力计算模块、截面几何特性计算模块、设计验算模块；所述的后处理模块用于显示通过计算模块所计算的结果；输入预弯组合梁截面参数、材料参数后，运行截面几何特性计算模块中，荷载参数输入至内力计算模块中，分析选项的需求发送至设计验算模块中；由截面几何特性计算模块及内力计算模块计算得到结果输入至设计验算模块中，设计验算模块自动验算其设计结果，设计验算全部通过后，由后处理模块生成最大变形示意图、验算结果、Abaqus建模表格、计算结果表格、自动计算表格、计算结果报告。2.根据权利要求1所述的预弯组合梁设计验算系统，其特征在于：所述的前处理模块通过截面输入界面、材料输入界面、荷载输入界面、分析选项界面输入设计参数。3.根据权利要求1所述的预弯组合梁设计验算系统，其特征在于：还包括施工阶段计算参数计算模块、正常使用极限状态计算模块、稳定性计算模块、承载能力极限状态计算模块、连接件设计计算模块、材料用量计算模块、试验荷载计算模块；所述设计验算模块依据内力计算模块、截面几何特性计算模块提供的参数由正常使用极限状态计算模块、施工阶段计算参数计算模块、稳定性计算模块、承载能力极限状态计算模块对设计梁进行验算，再分别由连接件设计计算模块、材料用量计算模块计算预弯组合梁的连接件、材料用量。4.根据权利要求1所述的预弯组合梁设计验算系统，其特征在于：所述的内力计算模块用于计算恒载集度、恒载内力、汽车荷载横向分布系数、冲击系数、活载内力计算值以及试验荷载内力值；所述截面几何特性计算模块用于计算预弯组合梁工字形截面、预弯组合梁截面、预弯组合梁截面以及不计一期混凝土的预弯组合梁截面，且基于是否简化二期混凝土承托提供简化计算和精确计算两种计算方式；所述施工阶段计算参数计算模块，用于计算施工阶段预弯组合梁预弯力及钢梁预拱度，在钢梁跨中控制应力输入完成后，自动计算预弯力和钢梁预拱度；所述正常使用极限状态计算模块，用于计算并验算预弯组合梁各阶段应力值、挠度值以及构件类型的判定；所述稳定性计算模块，用于验算施工阶段钢梁整体稳定性和局部稳定性，并给出无需验算钢梁整体性的横向支顶数；所述承载能力极限状态计算模块，用于验算预弯组合梁截面受弯承载力和受剪承载力；所述连接件设计计算模块，用于计算栓钉连接件和自定义连接件两种连接件类型，最终基于技术标准构造要求给定建议连接件数量；所述材料用量计算模块，用于估算单梁上部结构和全桥上部结构材料用量总和每平方米用量，基于技术标准构造要求给出估算普通钢筋用量；所述试验荷载计算模块，用于试验梁在给定加载荷载大小、位置和比例下，计算主梁试验荷载内力；
所有计算完成后，系统会给出截面参数修改建议，并提供自动设计修改选项。5.根据权利要求1所述的预弯组合梁设计验算系统，其特征在于：所述的截面几何特性模块，当截面和材料输入完成后，系统自动发送数据流信号给截面几何特性计算模块，即时计算截面几何特性，并将计算结果以数据流信号发送给设计验算模块。6.根据权利要求2所述的预弯组...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明，牛泽晖，张海龙，钱建奇，朱勤，蒋华，刘敬华，许有胜，肖为奇，何晓晖，王梦雨，于芳，陈建森，吴歧贤，
申请(专利权)人：深圳市市政设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：