梁桥的主梁实际弯矩推算方法及梁桥承载能力评定方法技术

本发明专利技术公开了一种梁桥的主梁实际弯矩推算方法及承载能力评定方法。其中的弯矩推算方法是以平均实测裂缝高度为依据，从相应的横截面弯矩—裂缝高度图中读取实测裂缝所在横截面的弯矩值，所述的弯矩-裂缝高度图是通过对桥梁截面进行截面非线性全过程分析而得到的。承载能力评定方法是采用本发明专利技术公开的弯矩推算方法计算待评定桥梁上关键截面处弯矩值后，利用基于裂缝特征得到的修正系数Z3来对梁桥的承载能力进行快速评定，对于通过本发明专利技术方法评定未通过的桥梁，可以选择使用荷载试验进一步进行承载能力评定。采用本发明专利技术的桥梁弯矩计算方法可以快速计算其相应截面的弯矩，从而减少荷载试验的次数，或更加准确地评定桥梁承载能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于裂缝高度的混凝土梁桥的主梁弯矩推算方法及混凝土梁桥承载能力评定方法。
技术介绍
采用《公路桥梁承载能力检测评定规程》中的规范体系法对混凝土梁桥承载能力进行评定时，对每一个评定对象都要进行结构检算，甚至需要进行荷载试验，过程比较繁杂，技术要求高。规范体系法主要包括桥梁技术状况调查和荷载试验，通过桥梁技术状况调查得到检算系数Z1，带入《公路桥梁承载能力检测评定规程》中公式(7.3.1)中计算，根据计算的结果判断是否需要进行荷载试验:当Y QS≤R(fd, ξ。a d。，ξ s a ds) Z1 (1- ξ J时，被评定梁桥无需进行荷载试验；当Y QS > R(fd, lcadc^sads) Z1 (1- ξ e)时，被评定梁桥需进行荷载试验，通过荷载试验得到检算系数 Z2，将该检算系数Z2作为公式(7.3.1)中检算系数Z1的取值对梁桥的承载能力进行评定。Y0S≤R(fd, lcadc, IsQjZ1(1-1e) (7.3.1)公式(7.3.1)中:Y。:结构的重要性系数；S:荷载效应函数；R(.):抗力效应函数；fd:材料强度设计值；ad。:构件混凝土几何参数值；ads:构件钢筋几何参数值<LX:承载能力检算系数；I e:承载能力恶化系数；I。:配筋混凝土结构的截面折减系数；I s:钢筋的截面折减系数。通过桥梁技术状况调查得到检算系数Z1存在比较大的人为主观性，没有考虑结构的受力情况，对于判别桥梁是否需要进行荷载试验的情况存在比较大的人为主观性。尤其是当出现误判的情况下，导致对整座桥梁承载能力的评定出现错误。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种基于裂缝高度的梁桥的主梁实际弯矩推算方法，以快速而准确地求取混凝土梁桥的主梁横截面弯矩。为此，本专利技术提供的梁桥的主梁实际弯矩推算方法，该方法是对混凝土梁桥的主梁横截面弯矩进行计算，特征是以该横截面区域的平均实测裂缝高度为依据，从该横截面的弯矩-裂缝高度图中读取该横截面的弯矩；所述该横截面区域为:顺桥向，该横截面前后0.5m的区域；所述该横截面的弯矩-裂缝高度图按下述方法作取:设所述该横截面为A截面:步骤1，根据桥梁设计参数建立桥梁的A截面分析模型，并进行截面非线性全过程分析，得到各级荷载下的A截面的弯矩、曲率和形心应变；步骤2，分别求取每级荷载下A截面中的裂缝高度，其中一级荷载下A截面中的裂缝高度为太 ，且:Ya= ( ε c- Y ftk/Ec) / Φ +yc (式 I)(式I)中:ε。为该级荷载下A截面的形心应变；Y为受拉区混凝土塑性影响系数；ftk为桥梁所用混凝土轴心抗拉标准值；E。为桥梁所用混凝土弹性模量；Φ为级荷载下A截面的曲率；y。为开裂前A截面的形心轴距离梁底面的垂直距离；之后，得到每级荷载下的A截面中的裂缝高度；从而，结合步骤I中的相应荷载下的A截面的弯矩可得到每级荷载下A截面的弯矩-裂缝高度；步骤3，以各级荷载下的弯矩-裂缝高度作图，得到该横截面的弯矩-裂缝高度图。上述步骤I中在进行截面非线性全过程分析时，逐级施加荷载为f1； f2，f3，...，fa，...，fA ;其中H荷载fa+1时A截面的曲率=荷载fa时A截面的曲率+1/200是A截面的极限曲率，荷载fA时A截面的曲率为A截面的极限曲率。本专利技术的另一目的在于提供一种梁桥承载能力评定方法，该方法是对现有规范体系法所做的改进，通过引入更多客观因素以确保桥梁技术状况调查结果的客观性，以更加客观的确定桥梁是否需要进行荷载试验，从而降低桥梁技术状况调查中人为主观因素的影响，明确荷载试验的使用条件。该方法是利用规范体系法对梁桥承载能力进行评定，特征是:利用公式YtlS彡R(fd，IcGdc, ξ3α JZ1Z3(1-1e)判断被评定梁桥是否需要进行荷载试验，其中:Y。:结构的重要性系数；S:荷载效应函数；R(.):抗力效应函数；fd:材料强度设计值；ad。:构件混凝土几何参数值；ads:构件钢筋几何参数值(Lx:承载能力检算系数；ξ e:承载能力恶化系数；I。:配筋混凝土结构的截面折减系数；I s:钢筋的截面折减系数；检算系数Z3 取值为: 当被评价桥梁没有裂缝时，检算系数Z3为I;当被评价桥梁有裂缝时，检算系数Z3计算方法如下:首先，分别利用上述梁桥的主梁弯矩推算方法求取待评价桥梁各关键截面的实测弯矩，其中关键截面η的实测弯矩为Μ^，η = 1，2，3，…，N ；Ν为待评价桥梁上关键截面的总个数；所述关键截面为待评价桥梁的被调查主梁跨中截面，并且该被调查主梁跨中截面区域有裂缝；所述主梁跨中截面区域为:顺桥向，该主梁跨中截面前后0.5m的区域；接着，分别利用有限元分析计算各关键截面的理论弯矩，其中关键截面η的理论弯矩为Man ;然后，求取待评价桥梁的承载力修正系数ξ:权利要求1.梁桥的主梁实际弯矩推算方法，该方法是对混凝土梁桥的主梁横截面弯矩进行计算，其特征是，以该横截面区域的平均实测裂缝高度为依据，从该横截面的弯矩-裂缝高度图中读取该横截面的弯矩；所述该横截面区域为:顺桥向，该横截面前后0.5m的区域；所述该横截面的弯矩-裂缝高度图按下述方法作取: 设该横截面为A截面: 步骤1，根据桥梁设计参数建立桥梁的A截面分析模型，并进行截面非线性全过程分析，得到各级荷载下的A截面的弯矩、曲率和形心应变； 步骤2，分别求取每级荷载下A截面中的裂缝高度，其中一级荷载下A截面中的裂缝高度为y, ，且:y' cr = (￡ a-y ftk/Ec) /φ+υ0 (式 I) (式I)中:ε。为该级荷载下A截面的形心应变；Y为受拉区混凝土塑性影响系数；ftk为桥梁所用混凝土轴心抗拉标准值；E。为桥梁所用混凝土弹性模量；Φ为级荷载下A截面的曲率。为开裂前A 截面的形心轴距离梁底面的垂直距离； 之后，得到每级荷载下的A截面中的裂缝高度； 从而，结合步骤I中的相应荷载下的A截面的弯矩可得到每级荷载下A截面的弯矩-裂缝高度； 步骤3，以各级荷载下的弯矩-裂缝高度作图，得到该横截面的弯矩-裂缝高度图。2.如权利要求1所述的梁桥的主梁实际弯矩推算方法，其特征是，所述步骤I中在进行截面非线性全过程分析时，逐级施加荷载为f\，f2, f3,..., fa,..., fA ;其中feo,荷载fa+1时A截面的曲率=荷载fa时A截面的曲率+1/200是A截面的极限曲率，荷载fA时A截面的曲率为A截面的极限曲率。3.梁桥承载能力评定方法，其特征是，该方法是利用规范体系法对梁桥承载能力进行评定，特征是:利用公式Y R (fd, ξ c a dc, ξ s α ds) Z1Z3Q-ξ e)判断被评定梁桥是否需要进行荷载试验，其中: Ytl:结构的重要性系数； S:荷载效应函数； R(.):抗力效应函数； fd:材料强度设计值； adc:构件混凝土几何参数值； ads:构件钢筋几何参数值； Z1:承载能力检算系数； ξ…承载能力恶化系数； I。:配筋混凝土结构的截面折减系数； Is:钢筋的截面折减系数； 检算系数Z3取值为: 当被评价桥梁没有裂缝时，检算系数Z3为I ; 当被评价桥梁有裂缝时，检算系数Z3计算方法如下: 首先，分别利用上述梁桥的主梁弯本文档来自技高网...

【技术保护点】
梁桥的主梁实际弯矩推算方法，该方法是对混凝土梁桥的主梁横截面弯矩进行计算，其特征是，以该横截面区域的平均实测裂缝高度为依据，从该横截面的弯矩?裂缝高度图中读取该横截面的弯矩；所述该横截面区域为：顺桥向，该横截面前后0.5m的区域；所述该横截面的弯矩?裂缝高度图按下述方法作取：设该横截面为A截面：步骤1，根据桥梁设计参数建立桥梁的A截面分析模型，并进行截面非线性全过程分析，得到各级荷载下的A截面的弯矩、曲率和形心应变；步骤2，分别求取每级荷载下A截面中的裂缝高度，其中一级荷载下A截面中的裂缝高度为y′cr，且：y“cr＝(εc?γftk/Ec)/φ+yc??（式1）（式1）中：εc为该级荷载下A截面的形心应变；γ为受拉区混凝土塑性影响系数；ftk为桥梁所用混凝土轴心抗拉标准值；Ec为桥梁所用混凝土弹性模量；φ为级荷载下A截面的曲率；yc为开裂前A截面的形心轴距离梁底面的垂直距离；之后，得到每级荷载下的A截面中的裂缝高度；从而，结合步骤1中的相应荷载下的A截面的弯矩可得到每级荷载下A截面的弯矩?裂缝高度；步骤3，以各级荷载下的弯矩?裂缝高度作图，得到该横截面的弯矩?裂缝高度图。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁鹏，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：