CN108334690A - 多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计方法及多锚杆反力梁加载试验设计方法 - Google Patents

多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计方法及多锚杆反力梁加载试验设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计方法及多锚杆反力梁加载试验设计方法。反力梁结构设计方法包括将多锚杆反力梁系统中的多锚杆支座计算模型简化为弹簧支座；采用位移法和力法的混合方法求解每一个弹簧支座的位移、支座反力以及荷载传递系数；根据锚杆荷载影响系数包络线对荷载传递系数进行修正；验算反力梁系统的稳定性。本发明形成了一套完整的多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计理论计算方法，应用此反力系统代替传统桩基础静载荷试验反力系统，为实现对大吨位试桩竖向极限承载力的可靠测定提供理论基础。

Description

多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计方法及多锚杆反力 梁加载试验设计方法
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计方法及多锚杆反力梁加载试验设计方法。
背景技术
大吨位试桩的静荷载试验反力系统结构设计是桩基础工程建设领域中重要的发展课题，因此新型结构体系、新的设计理论、新的试验方法等得到了政府相关部门、该领域专家学者的高度重视。随着我国土木工程领域工程建设的高速发展，桩基础得到了十分广泛的应用。
但是由于桩基础的竖向极限荷载受诸多因素的影响，既要保证工程结构的安全稳定，又要充分发挥桩基技术的经济效益，因此如何科学合理地确定桩基础的极限荷载，一直是桩基础工程界人士普遍关心的问题。
而静载荷试验作为确定桩基础竖向极限承载力的一种最常用且最基本的方法，其可靠性较高，其中，静载荷试验的反力系统对于试验结果将产生显著影响，于是用于桩基础静载荷试验的反力系统的结构设计便成为了该领域的重要研究课题，其结构设体系计理论和应用需要进一步探索。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计方法及多锚杆反力梁加载试验设计方法，用来代替传统桩基础静载荷试验反力系统设计方法，实现对大吨位试桩竖向极限承载力的可靠测定，并结合一定工程应用实例，提供多锚杆反力梁系统设计参数。
为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
一种多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计方法，包括：将多锚杆反力梁系统中的多锚杆支座计算模型简化为弹簧支座；采用位移法和力法的混合方法求解每一个弹簧支座的位移、支座反力以及荷载传递系数；根据锚杆荷载影响系数包络线对荷载传递系数进行修正；验算反力梁系统的稳定性。
在本发明较佳的实施例中，验算反力梁系统的稳定性时，对于单向受弯钢梁，其整体稳定性按照公式(1)计算：
式中，Wx—绕x轴的毛截面抵抗矩；
对于当采用二级钢的梁整体稳定性系数可以近似按照公式(2)计算：
在本发明较佳的实施例中，分别将等截面梁对称布置n组或者n+1组弹簧支座，其中，n为大于1的正整数；将每一个弹簧支座的平衡方程式联合后，通过矩阵分别求解每一个弹簧支座的位移和支座反力。
在本发明较佳的实施例中，分别将等截面梁对称布置n组或者n+1组弹簧支座，其中，n为大于1的正整数；将每一个弹簧支座的位移方程式联合后，通过矩阵分别求解每一个弹簧支座的荷载传递系数。
在本发明较佳的实施例中，根据求解得到的每一个弹簧支座的荷载传递系数和位移，绘制每一个弹簧支座的荷载传递系数与位置的关系曲线。
在本发明较佳的实施例中，绘制关系曲线是利用Matlab计算软件计算、并使用excel进行绘制。
在本发明较佳的实施例中，计算模型简化为弹簧支座；其中，主梁、次梁为对称布置，计算模型选用二分之一模型，对称位置具有承担弯矩、剪力、轴力的能力，按照固定端简化。
在本发明较佳的实施例中，锚杆荷载影响系数包络线是根据多锚杆反力梁系统的锚杆反力的非线性特点，通过对多锚杆反力系统的锚杆反力实测，归纳得到多锚杆反力分布特征。
一种多锚杆反力梁加载试验设计方法，包括：上述的反力梁结构设计方法和钢箱梁设计方法。
在本发明较佳的实施例中，钢箱梁设计方法包括强度验算、刚度验算以及整体稳定性验算。
本发明的有益效果是：
本发明提供的一种多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计方法，包括：将多锚杆反力梁系统中的计算模型简化为弹簧支座；采用位移法和力法的混合方法求解每一个弹簧支座的位移、支座反力以及荷载传递系数；根据锚杆荷载影响系数包络线对荷载传递系数进行修正；验算反力梁系统的稳定性。本发明提供的一种多锚杆反力梁加载试验设计方法，包括上述的反力梁结构设计方法和钢箱梁设计方法。
本发明形成了一套完整的多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计理论计算方法，应用此反力系统代替传统桩基础静载荷试验反力系统，为实现对大吨位试桩竖向极限承载力的可靠测定提供理论基础；本发明的一种多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计方法具有广泛的适用性，通过运用本设计所得理论，并结合一定工程应用实例，提供多锚杆反力梁系统设计参数，从而结合相关工法开展桩基础竖向静载荷试验；本发明的一种多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计方法是通过建立多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构实用设计方法，结合现有传统桩基础静载荷试验反力系统设计方法，实现对大吨位试桩竖向极限承载力的可靠测定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例多锚杆反力梁系统简图；
图2为本发明实施例多锚杆反力梁系统计算模型简图；其中，图2-A为单侧4组多锚杆系统计算模型简图；图2-B为单侧5组多锚杆系统计算模型简图；
图3为本发明实施例等截面梁对称布置4组弹簧支座的支座反力计算简图；
图4为本发明实施例等截面梁对称布置5组弹簧支座的支座反力计算简图；
图5为本发明实施例等截面梁布置4组弹簧支座荷载传递系数与位置关系曲线；
图6为本发明实施例等截面梁布置5组弹簧支座荷载传递系数与位置关系曲线；
图7为本发明实施例锚杆荷载影响系数包络线；图7-A为A型布置1型锚杆I#次梁的荷载影响系数包络线；图7-B为A型布置1型锚杆II#次梁的荷载影响系数包络线；图7-C为A型布置2型锚杆I#次梁的荷载影响系数包络线；图7-D为A型布置2型锚杆II#次梁的荷载影响系数包络线；
图8为本发明实施例反力梁系统稳定性验算计算简图；
图9为本发明实施例单侧两支座钢箱梁计算模型简图；
图10为本发明实施例侧两支座钢箱梁计算弯矩图和剪力图；图10-A为单侧两支座钢箱梁计算弯矩图；图10-B为单侧两支座钢箱梁计算剪力图；
图11为本发明实施例单侧四支座钢箱梁计算模型简图；
图12为本发明实施例单侧四支座钢箱梁计算弯矩图和剪力图；其中，图12-A为单侧四支座钢箱梁计算弯矩图；图12-B为单侧四支座钢箱梁计算剪力图；
图13为本发明实施例单侧五支座钢箱梁计算模型简图；
图14为本发明实施例单侧五支座钢箱梁计算弯矩图和剪力图；其中：图14-A为单侧五支座钢箱梁计算弯矩图；图14-B为单侧五支座钢箱梁计算剪力图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面对本发明实施例的多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计方法及多锚杆反力梁加载试验设计方法进行具体说明。
本实施例提供一种多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计方法，具体步骤如下：
步骤1：反力梁系统的设计原则
多锚杆反力梁系统的桩基础静载荷试验反力提供过程具有非常显著的非线性，而且由于主、次梁具有较大的截面尺寸和刚度，具有荷载再分配特征，也将导致已经是非线性的锚杆受力更加复杂，现有的设计理论和设计方法不能保证其客观性。主次梁的钢结构设计工作可以分为两步走，第一步是采用结构力学方法，计算结构剪力和弯矩，进而按照普通钢梁进行设计；第二步是使用有限元方法对设计的反力梁系统进行数值计算，验证反力梁系统的安全性。
步骤2：钢梁的结构设计
步骤2.1：内力计算原则
多锚杆反力梁系统是一种刚性梁系与锚杆系的复合系统。在受力过程中，桩顶千斤顶向上抬升主梁，同时使次梁抬升，并因为次梁形成向上的位移导致锚杆向上拔出。其系统的稳定主要取决于两个方面，一是锚杆系统提供的反力必须不小于千斤顶施加荷载；另一方面，转换装置与次梁间、主梁与次梁间的摩擦力作用必须大于因钢箱梁变形(倾斜)导致的滑移力。
多锚杆反力梁系统中，锚杆在受力系统的承载过程中具有非线性特征，计算模型简化为弹簧支座；主梁、次梁为对称布置，计算模型选用二分之一模型，对称位置具有承担弯矩、剪力、轴力的能力，按照固定端简化。多锚杆反力梁系统计算模型中，当支座a发生向上的位移，其后弹簧支座均发生向上的位移，采用位移法和力法的混合方法求解各弹簧支座的位移，图中z1、z2、z3、z4、z5为弹簧支座位置梁的竖向位移。多锚杆反力梁系统简图见附图1，多锚杆反力梁系统计算模型简图见附图2。
采用位移法和力法的混合方法求解每一个弹簧支座的位移、支座反力以及荷载传递系数。
在本实施例中，分别将等截面梁对称布置4组或者5组弹簧支座，将每一个弹簧支座的平衡方程式联合后，通过矩阵分别求解每一个弹簧支座的位移和支座反力。
应理解，在其他可选的实施例中，也可以选择将等截面梁对称布置n组或者n+1组弹簧支座，其中，n为大于1的正整数。
步骤2.2：等截面梁对称布置4组弹簧支座的支座反力计算：
如附图3，令支座a和支座b的位移差为δ1，支座b和支座c的位移差为δ2，支座c和支座d的位移差为δ3，支座d和支座e的位移差为δ4，具体见公式(1)～公式(4)。
δ1＝Δ-z1 (1)
δ2＝z1-z2 (2)
δ3＝z2-z3 (3)
δ4＝z3-z4 (4)
根据节点b的剪力平衡条件，支座b的平衡方程为公式(5)。
将公式(1)和公式(2)代入公式(5)整理简化，得到支座b的平衡方程公式(6)。
根据节点c的剪力平衡条件，支座c的平衡方程为公式(7)。
将公式(2)和公式(3)代入公式(7)整理简化，得到支座c的平衡方程公式(8)。
根据节点d的剪力平衡条件，支座d的平衡方程为公式(9)。
将公式(3)和公式(4)代入公式(9)整理简化，得到支座d的平衡方程公式(10)。
根据节点e的剪力平衡条件，支座e的平衡方程为公式(11)。
将公式(4)代入公式(11)整理简化，得到支座e的平衡方程公式(12)。
将公式(6)、公式(8)、公式(10)、公式(12)整理得矩阵方程(13)。
通过矩阵(13)可分别解出弹簧支座位置梁的竖向位移z1、z2、z3、z4，进而通过胡克定律求解弹簧支座的反力具体见公式(14)～公式(17)。
步骤2.3：等截面梁对称布置5组弹簧支座的支座反力计算
如附图4，令支座e和支座f的位移差为δ5，见公式(18)，其它支座位移差见公式(1)～公式(4)。
δ5＝z4-z5 (18)
等截面梁对称布置5组弹簧支座的支座反力计算推导过程如步骤2.2中的等截面梁对称布置4组弹簧支座的支座反力推导过程。
支座b的平衡方程公式(6)。
支座c的平衡方程公式(8)。
根据节点d的剪力平衡条件，支座d的平衡方程公式(10)。
根据节点e的剪力平衡条件，支座e的平衡方程公式(12)。
根据节点f的剪力平衡条件，支座f的平衡方程公式(11)。
整理公式(6)、公式(8)、公式(10)、公式(12)、公式(19)，得到矩阵方程见公式(20)。
通过矩阵(20)可分别解出弹簧支座位置梁的竖向位移z1、z2、z3、z4、z5，进而通过胡克定律求解弹簧支座的反力，T* 1、T* 2、T* 3、T* 4按照公式(14)～公式(17)计算，T* 5按照公式(21)计算。
步骤2.4：等截面梁对称布置4组弹簧支座的支座位移和荷载传递系数计算。
根据钢箱梁的设计资料，通过理论推导的公式，结合MATLAB计算结果，得到等截面梁布置4组弹簧支座的支座位移和荷载传递系数计算结果。
表1计算模型参数
根据锚杆抗拔试验的荷载位移关系，简化为弹簧支座的锚杆线刚度系数k分别为82644.63kN/mm、107870.37kN/mm的条件下。求4组弹簧支座位移时，由公式(13)可知，可建立一个矩阵方程：
A·x＝b (22)
其中，
再借助于Matlab计算软件，先建3个变量，按照A，b，x来命名，在桩顶极限荷载对应的位移为18.09mm时，根据公式(13)计算出的结果分别给A和b赋值，见表2所示。
表2不同支座线刚度系数下变量A值
通过在Matlab2016a的命令行窗口输入相关命令得到z1～z4的计算结果，见表3所示，同理输入k＝107870.37时变量A的值得到z1～z4的计算结果，见表3所示。弹簧支座1～4的荷载传递系数见表4所示，等截面梁布置4组弹簧支座荷载传递系数与位置关系曲线见附图5。
表3等截面梁布置4组弹簧支座时弹簧支座位移
表4等截面梁布置4组弹簧支座时弹簧支座荷载传递系数
k(kN/mm) 82644.63 107870.37
z1支座 1.00 1.00
z2支座 0.994619 0.994729
z3支座 0.993260 0.993527
z4支座 0.991138 0.990735
步骤2.5：等截面梁对称布置5组弹簧支座的支座位移和荷载传递系数计算
根据锚杆抗拔试验的荷载位移关系，简化为弹簧支座的锚杆线刚度系数k分别为82644.63kN/mm、107870.37kN/mm的条件下。求5弹簧支座位移时，由公式(20)可知，可建立一个矩阵方程：
A'·x'＝b' (23)
其中
再借助于Matlab，先建3个变量，按照A′，b′，x′来命名，在桩顶极限荷载对应的位移为18.09mm时，根据公式(20)计算出的结果分别给A′和b′赋值，见表5所示。
表5不同支座线刚度系数下变量A值
通过在Matlab2016a的命令行窗口输入相关命令得到z1～z5的计算结果，见表6所示，同理输入k＝107870.37时变量A的值得到z1～z5的计算结果，见表6所示。弹簧支座1～5的荷载传递系数见表7所示，等截面梁布置5组弹簧支座荷载传递系数与位置关系曲线见附图6。
表6等截面梁布置5组弹簧支座时弹簧支座位移
k(kN/mm) 82644.63 107870.37
z1(m) -0.043151 -0.043135
z2(m) -0.042787 -0.042776
z3(m) -0.042541 -0.042537
z4(m) -0.042511 -0.042514
z5(m) -0.042417 -0.042391
表7等截面梁布置5组弹簧支座时弹簧支座荷载传递系数
k(kN/mm) 82644.63 107870.37
z1支座 1.00 1.00
z2支座 0.991572 0.991681
z3支座 0.985883 0.986145
z4支座 0.985179 0.985607
z5支座 0.983001 0.982765
步骤2.6：等截面梁锚杆力近似计算
多锚杆反力梁系统的锚杆反力具有非线性特点，通过对多锚杆反力系统的锚杆反力实测，归纳出多锚杆反力分布特征，即锚杆荷载影响系数包络线。锚杆荷载影响系数包络线见附图7。
对比分析附图5、附图6和附图7，理论计算结果的4组、5组弹簧支座荷载传递系数与位置关系曲线与试验测得的1型、2型锚杆的次梁荷载影响系数包络线的形状比较接近，对于靠近主梁悬臂端的I#次梁(附图7中的图7-A和图7-C)，受到梁整体刚度较大，对荷载产生分配效应的影响，锚杆位置编号2的多锚杆抗拔力的发挥显著提高，随后曲线呈现衰减，曲线形状接近于理论计算曲线形状。但由于理论计算中将梁假定为刚性体，不考虑结点连接、荷载分配、多锚杆发力机理、施工误差等情况，计算结果较为理想化，数值普遍偏大，因此，需要将理论计算结果按照附图7进行修正。
等截面梁对称布置4组多锚杆的锚杆荷载影响系数分别为α1、α2、α3、α4，则锚杆反力分别为：
T1＝α1k1z1 (23)
T2＝α2k2z2 (24)
T3＝α3k3z3 (25)
T4＝α4k4z4 (26)
等截面梁对称布置5组多锚杆的锚杆荷载影响系数分别为β1、β2、β3、β4、β5，则锚杆反力分别为：
T1＝β1k1z1 (27)
T2＝β2k2z2 (28)
T3＝β3k3z3 (29)
T4＝β4k4z4 (30)
T5＝β5k5z5 (31)
根据实测荷载系数包络线，则可以得到极限荷载条件下，A型布置的1位置(I-1、II-1)的锚杆抗拔力见表8所示。
表8 A型布置1位置锚杆抗拔力
A型布置1型锚杆I#次梁的荷载影响系数：α1＝1、α2＝1.674596、α3＝1.323662、α4＝1.216773；II#次梁的荷载影响系数：β1＝1、β2＝0.994604、β3＝0.555575、β4＝0.481199、β5＝0.427581。A型布置2型锚杆I#次梁的荷载影响系数：α1＝1、α2＝1.097037、α3＝0.685273、α4＝0.569751；II#次梁的荷载影响系数：β1＝1、β2＝0.584327、β3＝0.579354、β4＝0.559891、β5＝0.584327。
步骤2.7：反力梁系统稳定性验算
反力梁系统的稳定性验算由两部分构成，一部分是转换装置与次梁间的稳定性，另一部分是主梁与次梁间的稳定性。反力梁在承载过程中，转换装置—次梁间、主梁—次梁间的稳定是构件间摩阻力与下滑荷载的平衡。反力梁系统稳定性验算计算简图见附图8。
转换装置—次梁、主梁—次梁的下滑荷载为公式(32)。
Fi＝Tisinθi (32)
其中，Fi为第i位置的下滑荷载，Ti为第i位置的反力荷载，θi为第i位置处的梁位倾角，i＝1，2，3，4，5为转换装置编号，i＝7，8为次梁与主梁连接处编号。
转换装置—次梁、主梁—次梁的摩阻力为公式(33)。
[Fi]＝μTicosθi (33)
其中，[Fi]为第i位置的摩阻力；μ为钢材间的静摩擦系数，μ＝0.7。
考虑到系统的安全性，当满足公式(34)时，反力梁系统稳定。
[Fi]>1.5Fi (34)
本发明的一些实施方式还提供一种多锚杆反力梁加载试验设计方法。包括：前述提供的反力梁结构设计方法和钢箱梁设计方法。
具体地，钢箱梁设计包括：
步骤3.1：强度验算
步骤3.1.1：抗弯强度验算
对于单向受弯梁按照公式(1)验算抗弯强度。
式中，σx—x轴正应力；
Mx—绕x轴的弯矩；
Wnx—绕x轴的净截面弯矩；
γx—界面塑性发展系数，γx＝1.05；
f—钢材的抗弯设计强度。
步骤3.1.2：剪应力验算
按照公式(2)验算剪应力。
式中，τ—截面剪应力；
V—计算截面的剪力；
hw—腹板高度；
tw—腹板厚度；
步骤3.1.3：局部压应力验算
按照公式(3)验算局部压应力。
式中，σc—集中荷载作用的局部压应力；
ψ—系数，ψ＝1.0；
F—集中荷载；
tw—腹板厚度；
lz—集中荷载在沿腹板计算高度上边缘的假定分布长度，lz＝a+2hy；
hy—梁顶面至腹板计算高度h0上边缘的距离。
步骤3.1.4：折算应力验算
按照公式(4)验算折算应力。
式中，σ、τ、σc—腹板计算高度边缘同一点同时产生的正应力、剪应力和局部压应力；
β1—计算折算系数。当σ、σc异号时，β1＝1.2；当σ、σc同号或σc＝0时，β1＝1.1。
式中，σ、σc—以拉应力为正值，压应力为负值；
In—梁净截面惯性矩；
y—所计算点至梁中和轴的距离。
步骤3.2：刚度验算
按照公式(6)验算刚度。
w￡[w] (6)
式中，w—由材料力学计算的梁挠度值；
[w]—梁的允许挠度值，[w]＝l/400。
步骤3.3：整体稳定性验算
按照公式(7)验算整体稳定性。
对于单向受弯钢梁，其整体稳定性按照公式(7)计算。
式中，Wx—绕x轴的毛截面抵抗矩。
对于当采用二级钢的梁整体稳定性系数可以近似按照公式(8)计算。
工程应用实例：
对选用钢箱梁高度1670mm，宽度700mm，长度11000mm，箱梁两侧腹板厚度16mm，箱梁上下面(翼缘板)厚度30mm进行设计，钢箱梁的材料选用Q345。钢箱梁内力计算使用结构力学计算软件计算。基本单位：N和mm。集中荷载：次梁设计荷载1000吨，重力加速度取9.8m/s2，集中荷载为9800000N；主梁设计荷载1500吨，重力加速度取9.8m/s2，集中荷载为147000000N。惯性矩：Ix＝6.04×1010mm4，Iy＝8.98×109mm4。截面面积：A＝1169000mm2。弹性模量：E＝2.06×105N/mm2。EI＝1.24×1016N·mm2。EA＝2.41×1011N·mm2。
根据本发明实施提供的具体实施方法，对单侧两支座、四支座和五支座钢箱梁进行设计计算，计算结果如下：
(1)单侧两支座钢箱梁计算结果
①计算模型
单侧两支座钢箱梁计算模型简图见附图9。
②内力计算结果和验算截面选择
单侧两支座钢箱梁计算弯矩图和剪力图见附图10，选择最不利截面为附图9中的单元3跨中及支座为控制截面，结合弯矩图和剪力图可知其弯矩和剪力值分别为：M跨中＝10760.7kN·m；M支座＝6511.8kN·m；V＝7350kN。
③钢箱梁设计计算
A.强度验算
抗弯强度验算：
同理，按跨中截面验算亦满足要求；
抗剪强度验算：
局部压应力验算：
由于跨中存在集中力，需要验算局部压应力并设置短加劲肋。
lz＝4700mm+16mm×2＝4732mm
折算应力验算：
从以上计算可知，设计钢箱梁强度满足要求。
B.刚度验算
w＝11.14mm≤[w]＝l/400＝11.75mm
从刚度验算结果可知，钢箱梁的刚度满足要求。
C.整体稳定性验算
整体稳定性系数计算结果大于1，按1.0计算，结果证明，该梁为强度破坏形式，不会出现失稳破坏情形。
从以上单侧两支座钢箱梁的强度验算、刚度验算和整体稳定性验算可知，钢箱梁设计参数满足试验条件。
③钢箱梁设计计算
A.强度验算
抗弯强度验算：
同理，按跨中截面验算亦满足要求；
抗剪强度验算：
局部压应力验算：
由于跨中存在集中力，需要验算局部压应力并设置短加劲肋。
lz＝4700mm+16mm×2＝4732mm
折算应力验算：
从以上计算可知，设计钢箱梁强度满足要求。
B.刚度验算
w＝11.14mm≤[w]＝l/400＝11.75mm
从刚度验算结果可知，钢箱梁的刚度满足要求。
C.整体稳定性验算
整体稳定性系数计算结果大于1，按1.0计算，结果证明，该梁为强度破坏形式，不会出现失稳破坏情形。
从以上单侧两支座钢箱梁的强度验算、刚度验算和整体稳定性验算可知，钢箱梁设计参数满足试验条件。
(2)单侧四支座钢箱梁计算结果
①计算模型
单侧四支座钢箱梁计算模型简图见附图11。
②内力计算结果和验算截面选择
单侧四支座钢箱梁计算弯矩图和剪力图见附图12，选择最不利截面为附图11中的单元4跨中及支座为控制截面，结合弯矩图和剪力图可知其弯矩和剪力值分别为：M跨中＝3890.5kN.m；M支座＝2724.48kN.m；V＝4900kN。
③钢箱梁设计计算
A.强度验算
抗弯强度验算：
同理，按跨中截面验算亦满足要求；
抗剪强度验算：
局部压应力验算：
由于跨中存在集中力，需要验算局部压应力并设置短加劲肋。
lz＝2700mm+16mm×2＝2732mm
折算应力验算：
从以上计算可知，设计钢箱梁强度满足要求。
B.刚度验算
w＝0.0726mm≤[w]＝l/400＝6.75mm
从刚度验算结果可知，钢箱梁的刚度满足要求。
C.整体稳定性验算
整体稳定性系数计算结果大于1，按1.0计算，结果证明，该梁为强度破坏形式，不会出现失稳破坏情形。
从以上单侧四支座钢箱梁的强度验算、刚度验算和整体稳定性验算可知，钢箱梁设计参数满足试验条件。
(3)单侧五支座钢箱梁计算结果
①计算模型
单侧四支座钢箱梁计算模型简图见附图13。
②内力计算结果和验算截面选择
单侧四支座钢箱梁计算弯矩图和剪力图见附图14，选择最不利截面为附图13中的单元5跨中及支座为控制截面，结合弯矩图和剪力图可知其弯矩和剪力值分别为：M跨中＝3890.5kN.m；M支座＝2724.81kN.m；V＝4900kN。
③钢箱梁设计计算
A.强度验算
抗弯强度验算：
同理，按跨中截面验算亦满足要求；
抗剪强度验算：
局部压应力验算：
由于跨中存在集中力，需要验算局部压应力并设置短加劲肋。
lz＝2700mm+16mm×2＝2732mm
折算应力验算：
从以上计算可知，设计钢箱梁强度满足要求。
B.刚度验算
w＝0.0726mm≤[w]＝l/400＝6.75mm
从刚度验算结果可知，钢箱梁的刚度满足要求。
C.整体稳定性验算
整体稳定性系数计算结果大于1，按1.0计算，结果证明，该梁为强度破坏形式，不会出现失稳破坏情形。
从以上单侧五支座钢箱梁的强度验算、刚度验算和整体稳定性验算可知，钢箱梁设计参数满足试验条件。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (10)

1.一种多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计方法，其特征在于，包括：
将多锚杆反力梁系统中的多锚杆支座计算模型简化为弹簧支座；
采用位移法和力法的混合方法求解每一个所述弹簧支座的位移、支座反力以及荷载传递系数；
根据锚杆荷载影响系数包络线对所述荷载传递系数进行修正；
验算所述多锚杆反力梁系统的稳定性。
2.如权利要求1所述的多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计方法，其特征在于，
验算所述多锚杆反力梁系统的稳定性时，
对于单向受弯钢梁，其整体稳定性按照公式(1)计算：
式中，Wx—绕x轴的毛截面抵抗矩；
对于当采用二级钢的梁整体稳定性系数可以近似按照公式(2)计算：
3.如权利要求1所述的多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计方法，其特征在于，
分别将等截面梁对称布置n组或者n+1组所述弹簧支座，其中，n为大于1的正整数；
将每一个所述弹簧支座的平衡方程式联合后，通过矩阵分别求解每一个所述弹簧支座的位移和支座反力。
4.如权利要求3所述的多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计方法，其特征在于，
分别将等截面梁对称布置n组或者n+1组所述弹簧支座，其中，n为大于1的正整数；
将每一个所述弹簧支座的位移方程式联合后，通过矩阵分别求解每一个所述弹簧支座的荷载传递系数。
5.如权利要求4所述的多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计方法，其特征在于，
根据求解得到的每一个所述弹簧支座的荷载传递系数和位移，绘制每一个所述弹簧支座的荷载传递系数与位置的关系曲线。
6.如权利要求5所述的多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计方法，其特征在于，
绘制所述关系曲线是利用Matlab计算软件计算、并使用excel进行绘制。
7.如权利要求1所述的多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计方法，其特征在于，
所述多锚杆支座的计算模型简化为弹簧支座；其中，主梁、次梁为对称布置，所述计算模型选用二分之一模型，对称位置具有承担弯矩、剪力、轴力的能力，按照固定端简化。
8.如权利要求1所述的多锚杆反力梁加载试验的反力梁结构设计方法，其特征在于，
所述锚杆荷载影响系数包络线是根据多锚杆反力梁系统的锚杆反力的非线性特点，通过对多锚杆反力系统的锚杆反力实测，归纳得到多锚杆反力分布特征。
9.一种多锚杆反力梁加载试验设计方法，其特征在于，包括：
如权利要求1-8任一项所述的反力梁结构设计方法和钢箱梁设计方法。
10.如权利要求9所述的多锚杆反力梁加载试验设计方法，其特征在于，
所述钢箱梁设计方法包括强度验算、刚度验算以及整体稳定性验算。
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