装配式车站的接头抗弯刚度确定方法、系统、介质及设备技术方案

本申请涉及一种装配式车站的接头抗弯刚度确定方法，所述方法包括：获取所述装配式车站的管片环截面，所述管片环截面为所述装配式车站沿顶板块拱顶宽度方向的截面；根据所述管片环截面的载荷分布情况创建所述管片环截面的力法模型，通过所述力法模型，以及管片环截面中顶板块拱顶处所受的载荷与接头处抗弯刚度的关系，得到所述管片环截面的外受力模型；根据所述管片环截面中接头内表面在不同受力状态下的力学平衡模型，得到所述管片环截面中接头的内受力模型；根据所述外受力模型及所述内受力模型，得到各接头的抗弯刚度值。相比现有技术，本发明专利技术能够对装配式车站的接头抗弯刚度进行准确确定，保证车站的正产工作，满足了实际应用需求。实际应用需求。实际应用需求。

【技术实现步骤摘要】
装配式车站的接头抗弯刚度确定方法、系统、介质及设备


[0001]本申请涉及地铁车站装配
，特别是涉及一种装配式车站的接头抗弯刚度确定方法、系统、介质及设备。

技术介绍

[0002]地铁装配式车站是装配式建筑的一种新形式，是将传统工法施工的钢筋、混凝土集中在工厂内流水化生产成预制构件，最终在主体结构施工现场一次性拼装完成，像搭积木一样一块一块拼接成型。装配式建筑使建筑结构的施工生产实现工厂化。与传统现浇地铁车站结构相比，装配式车站具有工效高、质量可控、节能环保等优点。
[0003]其中，装配式车站可视为由多块混凝土管片拼装而成，管片间通过螺栓预紧连接。由于管片间接头的存在使得管片环结构刚度分布不均匀，亦使管片间接头刚度K成为装配式结构设计、安全评估的重要参数。但介于装配式结构连接处的特殊性和复杂性，针对装配式车站的环向计算模型甚少。因此，亟需提供一种能够对装配式车站的接头抗弯刚度进行测量的方法。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够对装配式车站的接头抗弯刚度进行准确确定，保证车站正产工作的装配式车站的接头抗弯刚度确定方法、系统、介质及设备。
[0005]本专利技术实施例提供了一种装配式车站的接头抗弯刚度确定方法，其中，装配式车站包括上下平行设置的顶板块和底板块，以及左右平行设置的两个侧墙板，所述顶板块及所底板块的接头分别通过一螺栓与对应的侧墙板固定连接，所述方法包括以下步骤：
[0006]获取所述装配式车站的管片环截面；其中，所述管片环截面为所述装配式车站沿顶板块拱顶宽度方向的截面；
[0007]根据所述管片环截面的载荷分布情况创建所述管片环截面的力法模型，通过所述力法模型、以及管片环截面中顶板块拱顶处所受的载荷与接头处抗弯刚度的关系，得到所述管片环截面的外受力模型；
[0008]搭建所述管片环截面中接头内表面在不同受力状态下的力学平衡模型，并根据所述力学平衡模型得到所述管片环截面中接头的内受力模型；
[0009]根据所述外受力模型及所述内受力模型，得到各接头的抗弯刚度值。
[0010]进一步地，根据所述管片环截面的载荷分布情况创建所述管片环截面的力法模型之前，所述方法还包括：
[0011]获取所述管片环截面中拱顶O处的载荷x1、x2，其中，x1为顶板块拱顶O处所受的轴力，x2为顶板块拱顶O处所受的弯矩；
[0012]获取所述装配式车站的自重荷载q1，其中，q1＝γA
s
，γ为混凝土容重，A
s
为装配式车站的管片环横截面积；获取装配式车站的基底反力q2，其中，q2＝q1*(R1*θ1+h2+R2*θ2)/
(R1*sin(θ1))，h1为顶板块截面高度，h2为侧墙板截面高度，h3为底板块截面高度，θ1为顶板块圆弧段弧度，θ2为底板块圆弧段弧度；
[0013]定义与顶板块连接的接头为第一接头、与底板块连接的接头为第二接头，设所述第一接头与第二接头处的所受的弯矩分别为M1、M2，所述第一接头与第二接头处的抗弯刚度分别为K1、K2。
[0014]进一步地，所述力法模型为：
[0015][0016]管片环截面中顶板块拱顶处所受的载荷与接头处抗弯刚度的关系为：
[0017][0018]其中，δ
11
为在x1方向单位力的作用下，顶板块拱顶O沿x1方向产生的位移；δ
12
为在x2方向单位力的作用下，顶板块拱顶O沿x1方向产生的位移；δ
21
为在x1方向单位力的作用下，顶板块拱顶O沿x2方向产生的位移；δ
22
为在x2方向单位力的作用下，顶板块拱顶O沿x2方向产生的位移；Δ
1p
为在外荷载q1、q2作用下，顶板块拱顶O沿x1方向产生的位移；Δ
2p
为在外荷载q1、q2作用下，顶板块拱顶O沿x1方向产生的转角，q1为装配式车站的自重荷载，q2为装配式车站的基底反力。
[0019]进一步地，所述通过所述力法模型，以及管片环截面中顶板块拱顶处所受的载荷与接头处抗弯刚度的关系，得到所述管片环截面的外受力模型的步骤包括：
[0020]获取所述管片环截面在外载荷作用下的总弯矩计算模型和总轴力计算模型，根据所述总弯矩计算模型、总轴力计算模型、以及顶板块拱顶处所受的载荷与接头处抗弯刚度的关系，得到所述管片环截面的外受力模型；
[0021]所述总弯矩计算模型为
[0022]所述总轴力计算模型为
[0023]所述外受力模型为
[0024]其中，M
q
为装配式车站的自重荷载q1及基底反力q2对任意管片环截面产生的弯矩，N
q
为装配式车站的自重荷载q1及基底反力q2对任意管片环截面产生的轴力，M
θ
为装配式车站的自重荷载q1和基底反力q2、顶板块拱顶O处所受的轴力x1及顶板块拱顶O处所受的弯矩x2在任意管片环截面产生的弯矩之和，N
θ
为装配式车站的自重荷载q1和基底反力q2、顶板块拱顶O处所受的轴力x1及顶板块拱顶O处所受的弯矩x2在任意管片环截面产生的轴力之和，分别为沿x1方向的单位力对任意管片环截面产生的弯矩及轴力；分别为沿x2方向的单位力对任意管片环截面产生的弯矩及轴力。
[0025]进一步地，所述管片环截面中接头内表面在不同受力状态下的力学平衡模型为：
[0026][0027][0028][0029][0030][0031]其中，N为接头所受轴力，M为接头所受弯矩，T
b
为单根螺栓拉力，n为接头内螺栓数量，d为螺栓到管片环截面外表面距离，h为接头截面高度，k为接头压缩刚度，σ
′
c
、σ
c
分别为接头边缘顶部及底部的混凝土压应力，E为材料弹性模量。
[0032]进一步地，根据所述管片环截面中接头内表面在不同受力状态下的力学平衡模型，得到所述管片环截面中接头的内受力模型的步骤包括：
[0033]对所述力学平衡模型求解得到所述管片环截面中接头内表面在不同受力状态下的接头转动刚度K
θ
，K
θ
＝f(M,N)，则所述管片环截面中接头的内受力模型为：
[0034][0035]其中，N1、N2分别为第一接头与第二接头处所受的轴力。
[0036]进一步地，根据所述外受力模型及所述内受力模型，得到各接头的抗弯刚度值的步骤包括：
[0037]将所述内受力模型带入所述外受力模型得到
[0038]赋予第一接头处的抗弯K1及第二接头处的抗弯刚度K2一个初始值K0，以Δ(K
n
，K
n+1
)<δ为收敛标准，进行迭代运算，得到所述装配式车站中各接头的抗弯刚度值，δ为预设值。
[0039]本专利技术的另一实施例提出一种装配式车站的接头抗弯刚度确定系统，其中，装配式车站包括上下平行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装配式车站的接头抗弯刚度确定方法，其中，装配式车站包括上下平行设置的顶板块和底板块，以及左右平行设置的两个侧墙板，所述顶板块及所底板块的接头分别通过一螺栓与对应的侧墙板固定连接，其特征在于，所述方法包括以下步骤：获取所述装配式车站的管片环截面；其中，所述管片环截面为所述装配式车站沿顶板块拱顶宽度方向的截面；根据所述管片环截面的载荷分布情况创建所述管片环截面的力法模型，通过所述力法模型、以及管片环截面中顶板块拱顶处所受的载荷与接头处抗弯刚度的关系，得到所述管片环截面的外受力模型；搭建所述管片环截面中接头内表面在不同受力状态下的力学平衡模型，并根据所述力学平衡模型得到所述管片环截面中接头的内受力模型；根据所述外受力模型及所述内受力模型，得到各接头的抗弯刚度值。2.根据权利要求1所述的装配式车站的接头抗弯刚度确定方法，其特征在于，根据所述管片环截面的载荷分布情况创建所述管片环截面的力法模型之前，所述方法还包括：获取所述管片环截面中拱顶O处的载荷x1、x2，其中，x1为顶板块拱顶O处所受的轴力，x2为顶板块拱顶O处所受的弯矩；获取所述装配式车站的自重荷载q1，其中，q
1＝
γA
s
，γ为混凝土容重，A
s
为装配式车站的管片环横截面积；获取装配式车站的基底反力q2，其中，q
2＝
q1*(R1*θ1+h2+R2*θ2)/(R1*sin(θ1))，h1为顶板块截面高度，h2为侧墙板截面高度，h3为底板块截面高度，θ1为顶板块圆弧段弧度，θ2为底板块圆弧段弧度；定义与顶板块连接的接头为第一接头、与底板块连接的接头为第二接头，设所述第一接头与第二接头处的所受的弯矩分别为M1、M2，所述第一接头与第二接头处的抗弯刚度分别为K1、K2。3.根据权利要求2所述的装配式车站的接头抗弯刚度确定方法，其特征在于，所述力法模型为：管片环截面中顶板块拱顶处所受的载荷与接头处抗弯刚度的关系为：其中，δ
11
为在x1方向单位力的作用下，顶板块拱顶O沿x1方向产生的位移；δ
12
为在x2方向单位力的作用下，顶板块拱顶O沿x1方向产生的位移；δ
21
为在x1方向单位力的作用下，顶板块拱顶O沿x2方向产生的位移；δ
22
为在x2方向单位力的作用下，顶板块拱顶O沿x2方向产生的位移；Δ
1p
为在外荷载q1、q2作用下，顶板块拱顶O沿x1方向产生的位移；Δ
2p
为在外荷载q1、q2作用下，顶板块拱顶O沿x1方向产生的转角，q1为装配式车站的自重荷载，q2为装配式车站的基底反力。4.根据权利要求3所述的装配式车站的接头抗弯刚度确定方法，其特征在于，所述通过所述力法模型，以及管片环截面中顶板块拱顶处所受的载荷与接头处抗弯刚度的关系，得
到所述管片环截面的外受力模型步骤包括：获取所述管片环截面在外载荷作用下的总弯矩计算模型和总轴力计算模型，根据所述总弯矩计算模型、总轴力计算模型、以及顶板块拱顶处所受的载荷与接头处抗弯刚度的关系，得到所述管片环截面的外受力模型；所述总弯矩计算模型为所述总轴力计算模型为所述外受力模型为其中，M
q
为装配式车站的自重荷载q1及基底反力q2对任意管片环截面产生的弯矩，N
q
为装配式车站的自重荷载q1及基底反力q2对任意管片环截面产生的轴力，M
θ
为装配式车站的自重荷载q1和基底反力...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄林冲，蒋凯，梁禹，张燕丽，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：