CN109902369B - 一种基于本构关系的铁路桥梁工程结构强度计算方法 - Google Patents

一种基于本构关系的铁路桥梁工程结构强度计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109902369B
CN109902369B CN201910119644.5A CN201910119644A CN109902369B CN 109902369 B CN109902369 B CN 109902369B CN 201910119644 A CN201910119644 A CN 201910119644A CN 109902369 B CN109902369 B CN 109902369B
Authority
CN
China
Prior art keywords
section
stress
calculating
structural strength
reinforced concrete
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910119644.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109902369A (zh
Inventor
王祯
苏伟
刘洪占
廖立坚
王雨权
杨智慧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Railway Design Corp
Original Assignee
China Railway Design Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Railway Design Corp filed Critical China Railway Design Corp
Priority to CN201910119644.5A priority Critical patent/CN109902369B/zh
Publication of CN109902369A publication Critical patent/CN109902369A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109902369B publication Critical patent/CN109902369B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Bridges Or Land Bridges (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于本构关系的铁路桥梁工程结构强度计算方法,包括以下步骤:采用多段线离散方式将不同截面形式转变为任意截面形式;对于任意截面形式,使用数值分块积分方法将复杂截面离散并计算每一部分的面积、重心轴高度和惯性矩等截面属性;使用循环计算将各部分截面属性求和得到整个截面的截面属性;对于钢筋混凝土结构,以两种材料共同变形为基础,通过迭代计算获得截面应力分布状态;对于预应力混凝土结构,以截面内外力平衡为基础,迭代计算不同受力下截面应力分布状态;校核所需计算位置应力是否满足限值要求并对其积分获得结构强度。本发明可以解决铁路桥梁工程中几乎所有截面形式、复杂配筋情况的单、双向受力结构强度计算问题。

Description

一种基于本构关系的铁路桥梁工程结构强度计算方法
技术领域
本发明属于铁路桥梁工程结构领域,具体涉及一种基于本构关系的铁路桥梁工程结构强度计算方法。
背景技术
结构设计原理是进行桥梁结构设计、配筋计算的基础,也是保证结构设计质量的基础。随着我国高速铁路建设的飞速发展和结构设计规范的不断更新,对能够适应复杂情况的结构设计计算方法的需求越来越大。
现有铁路桥梁工程设计中,还没有适用于多种复杂情况的成套结构强度计算方法,且现有设计规范对于任意截面形式、复杂配筋情况和双向受力情况并无详细规定,导致铁路桥梁工程结构设计无法做到规范统一。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的问题而提出,其目的是提供一种基于本构关系的铁路桥梁工程结构强度计算方法。
本发明的技术方案是:一种基于本构关系的铁路桥梁工程结构强度计算方法,包括以下步骤:
ⅰ.采用多段线离散方式将不同截面形式转变为任意截面形式。
ⅱ.对于任意截面形式,使用数值分块积分方法将复杂截面离散并计算每一部分的面积、重心轴高度和惯性矩等截面属性。
ⅲ.使用循环计算将步骤ⅱ中各部分截面属性求和得到整个截面的截面属性。
ⅳ.对于钢筋混凝土结构,利用步骤ⅲ得到的截面属性,根据钢筋和混凝土两种材料的本构模型,以两种材料共同变形为基础考虑两种材料的转换关系,通过迭代计算获得截面应力分布状态。
ⅴ.对于预应力混凝土结构,使用步骤ⅲ得到的截面属性,根据钢筋和混凝土材料的本构关系模型,以截面内外力平衡为基础,迭代计算不同受力下截面应力分布状态。
ⅵ.根据步骤ⅳ中截面应力的分布状态,校核所需计算位置应力是否满足限值要求。
ⅶ.根据步骤ⅴ中截面应力的分布状态,对其积分获得结构强度。
步骤ⅳ中截面应力的主要计算指标包括:
对于钢筋混凝土轴心拉/压结构,计算其受拉、受压侧截面正应力。
对于钢筋混凝土受弯结构,计算其受拉、受压侧截面正应力,同时受到剪力作用时,计算其最大剪应力。
对于钢筋混凝土偏心受力结构,计算其受拉、受压侧截面正应力,同时受到剪力作用时,计算其最大剪应力。
步骤ⅶ中结构强度的主要计算指标包括:
对于预应力混凝土轴心拉/压结构,计算其正截面强度。
对于预应力混凝土受弯结构,计算其正截面强度,同时受到剪力作用时,计算其抗剪强度。
对于预应力混凝土偏心受力结构,计算其正截面强度,同时受到剪力作用时,计算其抗剪强度。
对于预应力混凝土结构,计算截面正应力和主应力。
所述钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构,在进行结构强度计算时均不考虑混凝土材料的抗拉性能。
所述钢筋混凝土结构有剪力作用时,需要计算截面剪应力,剪应力与作用剪力和截面特性有关,计算结果需与材料容许值进行比较。
所述预应力混凝土结构有剪力作用时,计算其截面抗剪强度并与外力比较。
针对双向受力结构,将两个方向的外力合成,并按合成之后的外力方向将截面旋转,进行截面强度计算。
本发明针对任意截面形式,根据输入的材料参数、截面参数、配筋数据和内力数据,以材料本构关系模型为基础,通过迭代算法获得截面应力分布状态,积分获得结构强度。利用本发明提供的计算方法,可以解决铁路桥梁工程中几乎所有截面形式、复杂配筋情况的单、双向受力结构强度计算问题,弥补设计规范中对这类问题无相关规定的不足。
附图说明
图1 是本发明的流程示意图。
具体实施方式
以下,参照附图和实施例对本发明进行详细说明:
如图1所示,一种基于本构关系的铁路桥梁工程结构强度计算方法,包括以下步骤:
ⅰ.采用多段线离散方式将不同截面形式转变为任意截面形式。
ⅱ.对于任意截面形式,使用数值分块积分方法将复杂截面离散并计算每一部分的面积、重心轴高度和惯性矩等截面属性。
ⅲ.使用循环计算将步骤ⅱ中各部分截面属性求和得到整个截面的截面属性。
ⅳ.对于钢筋混凝土结构,利用步骤ⅲ得到的截面属性,根据钢筋和混凝土两种材料的本构模型,以两种材料共同变形为基础考虑两种材料的转换关系,通过迭代计算获得截面应力分布状态。
ⅴ.对于预应力混凝土结构,使用步骤ⅲ得到的截面属性,根据钢筋和混凝土材料的本构关系模型,以截面内外力平衡为基础,迭代计算不同受力下截面应力分布状态。
ⅵ.根据步骤ⅳ中截面应力的分布状态,校核所需计算位置应力是否满足限值要求。
ⅶ.根据步骤ⅴ中截面应力的分布状态,对其积分获得结构强度。
步骤ⅳ中截面应力的主要计算指标包括:
对于钢筋混凝土轴心拉/压结构,计算其受拉、受压侧截面正应力。
对于钢筋混凝土受弯结构,计算其受拉、受压侧截面正应力,同时受到剪力作用时,计算其最大剪应力。
对于钢筋混凝土偏心受力结构,计算其受拉、受压侧截面正应力,同时受到剪力作用时,计算其最大剪应力。
步骤ⅶ中结构强度的主要计算指标包括:
对于预应力混凝土轴心拉/压结构,计算其正截面强度。
对于预应力混凝土受弯结构,计算其正截面强度,同时受到剪力作用时,计算其抗剪强度。
对于预应力混凝土偏心受力结构,计算其正截面强度,同时受到剪力作用时,计算其抗剪强度。
对于预应力混凝土结构,计算截面正应力和主应力。
所述钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构,在进行结构强度计算时均不考虑混凝土材料的抗拉性能。
所述钢筋混凝土结构有剪力作用时,需要计算截面剪应力,剪应力与作用剪力和截面特性有关,计算结果需与材料容许值进行比较。
所述预应力混凝土结构有剪力作用时,计算其截面抗剪强度并与外力比较。
针对双向受力结构,将两个方向的外力合成,并按合成之后的外力方向将截面旋转,进行截面强度计算。
本发明巧妙地将双向受力结构转化为单向受力结构,解决了实际工程中常见但设计规范中并未提及的双向受力问题。
本发明的计算方法可以计算任意配筋形式的结构,而不只是设计规范规定的单层配筋结构,对于多层配筋等复杂配筋情况该发明同样适用。
实施例一
首先,获取结构强度计算所需的截面参数、材料参数、配筋数据和内力数据。
其次,使用数值分块积分方法计算截面特性。截面特性包括截面面积、截面重心轴高度和截面惯性矩。
然后,对于钢筋混凝土结构,计算截面应力分布状态,校核截面应力计算指标是否满足限值要求。有剪力作用时需进行截面剪应力计算并与材料容许值比较。
再后,对于预应力混凝土结构,以截面内外力平衡为基础,迭代计算不同受力状态下截面应力分布状态,对其积分获得结构强度,并校核强度和应力计算指标是否满足要求。有剪力作用时需计算截面抗剪承载力并与外力比较。
最后,对于双向受力的结构,先将两个受力方向的外力合成,再按上述方法进行计算。
本发明针对任意截面形式,根据输入的材料参数、截面参数、配筋数据和内力数据,以材料本构关系模型为基础,通过迭代算法获得截面应力分布状态,积分获得结构强度。利用本发明提供的计算方法,可以解决铁路桥梁工程中几乎所有截面形式、复杂配筋情况的单、双向受力结构强度计算问题,弥补设计规范中对这类问题无相关规定的不足。

Claims (5)

1.一种基于本构关系的铁路桥梁工程结构强度计算方法,其特征在于:包括以下步骤:
(ⅰ)采用多段线离散方式将不同截面形式转变为任意截面形式;
(ⅱ)对于任意截面形式,使用数值分块积分方法将复杂截面离散并计算每一部分的面积、重心轴高度和惯性矩截面属性;
(ⅲ)使用循环计算将步骤(ⅱ)中各部分截面属性求和得到整个截面的截面属性;
(ⅳ)对于钢筋混凝土结构,利用步骤(ⅲ)得到的截面属性,根据钢筋和混凝土两种材料的本构模型,以两种材料共同变形为基础考虑两种材料的转换关系,通过迭代计算获得截面应力分布状态;
(ⅴ)对于预应力混凝土结构,使用步骤(ⅲ)得到的截面属性,根据钢筋和混凝土材料的本构关系模型,以截面内外力平衡为基础,迭代计算不同受力下截面应力分布状态;
(ⅵ)根据步骤(ⅳ)中截面应力的分布状态,校核所需计算位置应力是否满足限值要求;
(ⅶ)根据步骤(ⅴ)中截面应力的分布状态,对其积分获得结构强度;
步骤(ⅳ)中截面应力的主要计算指标包括:
对于钢筋混凝土轴心拉/压结构,计算其受拉、受压侧截面正应力;
对于钢筋混凝土受弯结构,计算其受拉、受压侧截面正应力,同时受到剪力作用时,计算其最大剪应力;
对于钢筋混凝土偏心受力结构,计算其受拉、受压侧截面正应力,同时受到剪力作用时,计算其最大剪应力;
步骤(ⅶ)中结构强度的主要计算指标包括:
对于预应力混凝土轴心拉/压结构,计算其正截面强度;
对于预应力混凝土受弯结构,计算其正截面强度,同时受到剪力作用时,计算其抗剪强度;
对于预应力混凝土偏心受力结构,计算其正截面强度,同时受到剪力作用时,计算其抗剪强度;
对于预应力混凝土结构,计算截面正应力和主应力。
2.根据权利要求1所述的一种基于本构关系的铁路桥梁工程结构强度计算方法,其特征在于:所述钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构,在进行结构强度计算时均不考虑混凝土材料的抗拉性能。
3.根据权利要求1所述的一种基于本构关系的铁路桥梁工程结构强度计算方法,其特征在于:所述钢筋混凝土结构有剪力作用时,需要计算截面剪应力,剪应力与作用剪力和截面特性有关,计算结果需与材料容许值进行比较。
4.根据权利要求1所述的一种基于本构关系的铁路桥梁工程结构强度计算方法,其特征在于:所述预应力混凝土结构有剪力作用时,计算其截面抗剪强度并与外力比较。
5.根据权利要求1所述的一种基于本构关系的铁路桥梁工程结构强度计算方法,其特征在于:针对双向受力结构,将两个方向的外力合成,并按合成之后的外力方向将截面旋转,进行截面强度计算。
CN201910119644.5A 2019-02-18 2019-02-18 一种基于本构关系的铁路桥梁工程结构强度计算方法 Active CN109902369B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910119644.5A CN109902369B (zh) 2019-02-18 2019-02-18 一种基于本构关系的铁路桥梁工程结构强度计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910119644.5A CN109902369B (zh) 2019-02-18 2019-02-18 一种基于本构关系的铁路桥梁工程结构强度计算方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109902369A CN109902369A (zh) 2019-06-18
CN109902369B true CN109902369B (zh) 2023-06-09

Family

ID=66944927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910119644.5A Active CN109902369B (zh) 2019-02-18 2019-02-18 一种基于本构关系的铁路桥梁工程结构强度计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109902369B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110565500B (zh) * 2019-08-30 2021-05-25 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 一种钢桁梁杆件断面智能设计方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006225895A (ja) * 2005-02-15 2006-08-31 Ohbayashi Corp 鉄筋コンクリート梁のせん断応力度の算出方法、鉄筋コンクリート梁の設計方法、鉄筋コンクリート梁
CN102661071A (zh) * 2012-01-20 2012-09-12 中国寰球工程公司 一种全容式低温储罐预应力混凝土的实用配筋确定方法
CN102914473A (zh) * 2012-09-27 2013-02-06 大连民族学院 一种钢筋混凝土梁截面弯矩曲率关系识别的方法
CN103065035A (zh) * 2012-09-29 2013-04-24 长沙理工大学 一种变截面预应力混凝土连续梁桥纵向预应力束设计方法
CN104036149A (zh) * 2014-06-27 2014-09-10 中南大学 一种活性粉末混凝土大偏心受压构件极限荷载的计算方法
CN104699988A (zh) * 2015-03-27 2015-06-10 北京筑信达工程咨询有限公司 钢筋混凝土构件正截面极限承载力计算的快速方法
CN105550418A (zh) * 2015-12-08 2016-05-04 同济大学 Cfrp板加固置芯梁的正截面极限承载力的计算方法
CN107605103A (zh) * 2017-10-08 2018-01-19 华东交通大学 一种frp筋‑钢筋复合增强ecc/混凝土组合柱

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006225895A (ja) * 2005-02-15 2006-08-31 Ohbayashi Corp 鉄筋コンクリート梁のせん断応力度の算出方法、鉄筋コンクリート梁の設計方法、鉄筋コンクリート梁
CN102661071A (zh) * 2012-01-20 2012-09-12 中国寰球工程公司 一种全容式低温储罐预应力混凝土的实用配筋确定方法
CN102914473A (zh) * 2012-09-27 2013-02-06 大连民族学院 一种钢筋混凝土梁截面弯矩曲率关系识别的方法
CN103065035A (zh) * 2012-09-29 2013-04-24 长沙理工大学 一种变截面预应力混凝土连续梁桥纵向预应力束设计方法
CN104036149A (zh) * 2014-06-27 2014-09-10 中南大学 一种活性粉末混凝土大偏心受压构件极限荷载的计算方法
CN104699988A (zh) * 2015-03-27 2015-06-10 北京筑信达工程咨询有限公司 钢筋混凝土构件正截面极限承载力计算的快速方法
CN105550418A (zh) * 2015-12-08 2016-05-04 同济大学 Cfrp板加固置芯梁的正截面极限承载力的计算方法
CN107605103A (zh) * 2017-10-08 2018-01-19 华东交通大学 一种frp筋‑钢筋复合增强ecc/混凝土组合柱

Also Published As

Publication number Publication date
CN109902369A (zh) 2019-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lin et al. Evaluation of bond stress-slip models for FRP reinforcing bars in concrete
Wolanski Flexural behavior of reinforced and prestressed concrete beams using finite element analysis
Sun et al. Stress analysis of multi-layered hollow anisotropic composite cylindrical structures using the homogenization method
CN103593542B (zh) 一种考虑间隙和拧紧力矩的复合材料螺栓连接结构钉载分配确定方法
CN109902369B (zh) 一种基于本构关系的铁路桥梁工程结构强度计算方法
CN101338550A (zh) 双钢管-混凝土组合结构桥塔
CN109537796B (zh) 一种基于强度折减法的钢筋混凝土板配筋率计算方法
CN105649215A (zh) 外套管式钢管混凝土柱与钢梁端板连接节点
CN108509688B (zh) 基于p-m承载力曲线的结构件重要性系数计算方法
Ponnada et al. Nonlinear modelling and finite element analysis on the load-bearing capacity of RC beams with considering the bond–slip effect
Hashem et al. Experimental and analytical investigations on short GFRP composite compression members
CN116384180A (zh) 一种基于cdp模型的空腹式连续刚构桥开裂分析方法
CN115640719A (zh) 基于拓扑优化构建复杂应力构件的静定桁架模型的方法
Lu et al. Parameter and sensitivity reliability analysis of curved composite box beam
Khalil et al. Nonlinear finite element analysis of steel fibers reinforced post-tensioned lightweight concrete beams
CN109112946B (zh) 钢桁架-波形钢腹板的大跨径组合梁桥的施工方法
Cheng et al. Study on short-term rigidity of precast composite slab with steel truss and concrete
CN106836022B (zh) 基于拱桥拱脚负弯矩减小的反拱结构加固方法
Fu et al. Nonlinear analysis of axial-compressed corroded circular steel pipes reinforced by FRP-casing grouting
Qi et al. Stress optimization analysis of long-span concrete-filled steel tube arch bridge based on midas full-bridge finite element analysis model
Yuan et al. analysis of mechanical properties and a design method of reinforced timber-concrete composite beams
CN110937119A (zh) 一种一体式全复合材料连杆结构
Matz et al. Butt Joints in Prefabricated Columns with High Reinforcement Ratios
Chen et al. Finite Element Analysis of FRP Pedestrian Truss Bridge Mechanic Performance
CN114741771B (zh) 一种考虑环向变形系数的双管混凝土柱承载力计算方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant