CN109537429B - 一种曲线梁桥斜腹板预应力钢束的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种曲线梁桥斜腹板预应力钢束的设计方法，包括以下步骤：将在空间曲面上的预应力钢束映射成两条平面曲线：结构线和钢束竖弯曲线；确定映射关系、结构线，设计钢束竖弯曲线，内外侧斜腹板的钢束采用相同的钢束竖弯曲线；将钢束竖弯曲线依次转化为平面折线、柱面折线、锥面折线。本发明，只需设计钢束竖弯曲线这样的平面曲线，然后经过平面向空间的多次拟合，得到接近于真实钢束空间曲线的折线，从而能够得到更准确的预应力钢束的长度、伸长量、布置控制点和有效预应力，施工单位可以根据布置控制点直接布束施工，提高施工精度和施工效率，同时预应力计算更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及预应力混凝土桥梁技术领域，具体涉及一种曲线梁桥斜腹板预应力钢束的设计方法。
背景技术
曲线梁桥斜腹板预应力钢束是在一个锥面上，这些预应力钢束的几何形状为复杂的空间曲线，很难找到解析式，且内外侧腹板钢束的长度、伸长量和布置控制点是不一样的。
目前，曲线梁桥斜腹板预应力钢束设计方法是将曲线梁桥展平为直线梁，按直线梁桥的钢束设计。施工时，内外侧钢束的长度和伸长量需要进行修正，存在误差。由于没有给出实际的布置控制点坐标，需要同时参考结构图和钢束大样图，降低了施工精度和施工效率。但内外侧腹板钢束的预应力不相同,目前计算时仍按相同条件考虑，造成了较大误差，可能引起承载力不满足要求等质量问题。
有鉴于此，急需对现有的斜腹板预应力钢束设计方法进行改进，以减小误差，提高加工精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的斜腹板预应力钢束设计方法存在误差大、加工精度低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种曲线梁桥斜腹板预应力钢束的设计方法，包括以下步骤：
将在空间曲面上的预应力钢束映射成两条平面曲线：结构线和钢束竖弯曲线；
确定映射关系、结构线，设计钢束竖弯曲线，内外侧斜腹板的钢束采用相同的钢束竖弯曲线；
将钢束竖弯曲线转化为平面折线；
将平面折线计算拟合成柱面折线；
将柱面折线计算拟合成锥面折线；
根据锥面折线，得到钢束布置控制点和钢束长度，再根据张拉控制力和钢束特性得到钢束伸长量和折线点的有效预应力。
在另一个优选的实施例中，将钢束竖弯曲线转换成平面折线时，曲线转换成折线的原则为钢束长度相等且折线点离曲线的距离平方和最小。
在另一个优选的实施例中，映射关系包括：
锥面角，为钢束所在锥面与柱面的交角，
柱面距，柱面距为结构线到柱面的距离。
与现有技术相比，本发明的优点在于：只需设计钢束竖弯曲线这样的平面曲线，然后经过平面向空间的多次拟合，却能够得到接近于真实钢束空间曲线的折线，从而能够得到更准确的预应力钢束的长度、伸长量、布置控制点和有效预应力，施工单位可以根据布置控制点直接布束施工，提高施工精度和施工效率，同时预应力计算更加准确。
附图说明
图1为本发明中锥面上的钢束空间折线立体图；
图2为本发明中钢束竖弯曲线平面图；
图3为本发明中映射关系、锥面、柱面和构造线说明图；
图4为本发明中拟合成的柱面图。
具体实施方式
本发明提供了一种曲线梁桥斜腹板预应力钢束的设计方法，能够得到接近于真实钢束空间曲线的折线，从而能够得到更准确的预应力钢束的长度、伸长量、布置控制点和有效预应力，施工单位可以根据布置控制点直接布束施工，提高施工精度和施工效率，同时预应力计算更加准确。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细说明。
如图1所示，本发明提供的一种曲线梁桥斜腹板预应力钢束的设计方法，包括以下步骤：
如图1和图3所示，预应力钢束在空间曲面10(内侧斜腹板)上，将钢束映射成两条平面曲线：结构线60和钢束竖弯曲线30，其中将曲线梁设有梁端面40和梁底面50；
确定映射关系、结构线60，设计钢束竖弯曲线30，内外侧斜腹板的钢束采用相同的钢束竖弯曲线30；
将钢束竖弯曲线30转化为平面折线；
如图4所示，将平面折线计算拟合成柱面70上的柱面折线80；
如图3所示，将柱面折线计算拟合成锥面10上的锥面折线20)；
根据锥面10上的锥面折线20，得到钢束布置控制点和钢束长度，再根据张拉控制力和钢束特性得到钢束伸长量和折线点的有效预应力。
锥面折线20即为预应力钢束的曲线。
本发明采用设计方法是一种映射法，将空间曲线映射成平面曲线，再根据映射关系将平面曲线拟合成空间折线。将钢束竖弯曲线30依次拟合为平面折线、柱面折线和锥面折线，钢束竖弯曲线30由直线段和圆弧组成，而斜腹板预应力钢束是空间曲线很难找到解析式，只能将其转换成折线表示，折线为多条直线段连接成的线型。
为了最大程度提高转换的精确度，曲线转换成折线的原则为钢束长度相等且折线点离曲线的距离平方和最小。
钢束竖弯曲线30根据专业知识设计，和直线梁腹板钢束设计一样，映射关系包括锥面角a和柱面距D，锥面角a为钢束所在锥面与柱面的交角，构造线60到柱面70的距离为柱面距D。
本发明的优点在于：只需设计钢束竖弯曲线这样的平面曲线，然后经过平面向空间的多次拟合，能够得到接近于真实钢束空间曲线的折线，从而能够得到更准确的预应力钢束的长度、伸长量、布置控制点和有效预应力，施工单位可以根据布置控制点直接布束施工，提高施工精度和施工效率，同时预应力计算更加准确。
本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种曲线梁桥斜腹板预应力钢束的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
将在空间曲面上的预应力钢束映射成两条平面曲线：结构线和钢束竖弯曲线；
确定映射关系、结构线，设计钢束竖弯曲线，内外侧斜腹板的钢束采用相同的钢束竖弯曲线，钢束竖弯曲线由直线段和圆弧组成；
将钢束竖弯曲线转化为平面折线，折线为多条直线段连接成的线型，曲线转换成折线的原则为钢束长度相等且折线点离曲线的距离平方和最小；
将平面折线计算拟合成柱面折线；
将柱面折线计算拟合成锥面折线；
根据锥面折线，得到钢束布置控制点和钢束长度，再根据张拉控制力和钢束特性得到钢束伸长量和折线点的有效预应力。
2.根据权利要求1所述的曲线梁桥斜腹板预应力钢束的设计方法，其特征在于，映射关系包括：
锥面角，为钢束所在锥面与柱面的交角，
柱面距，柱面距为结构线到柱面的距离。
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