CN114577634A - 一种基于钢筋应力的裂缝宽度纤维梁分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于钢筋应力的裂缝宽度纤维梁分析系统，涉及裂缝宽度纤维梁分析技术领域，解决了现有技术中无法准确分析组合梁是否受到剪力滞后效应的影响的技术问题，对翼缘板进行监测，判断翼缘板的纵向位移在横桥向分布状态，从而判断剪力滞后效应对应结构的影响，提高了组合梁的检测效率，同时提高组合梁的安全性能；对组合梁结构进行实时分析，判断组合梁结构是否受到剪力滞后效应风险影响；对组合梁中混凝土板的受力进行分析，从而判断组合梁中混凝土板的影响，防止计算得到的板内钢筋应力明显偏大，进一步导致计算得到的混凝土板裂缝宽度明显偏大，往往很容易超过裂缝宽度的限值。

Description

一种基于钢筋应力的裂缝宽度纤维梁分析系统

技术领域

本发明涉及裂缝宽度纤维梁分析技术领域，具体为一种基于钢筋应力的裂缝宽度纤维梁分析系统。

背景技术

钢-混凝土组合梁因其承载力高、自重轻、施工方便等优点近年来在结构工程中被广为应用。当混凝土翼缘板较宽时，会表征出明显的剪力滞后效应，翼缘板的纵向位移在横桥向并不均匀分布。混凝土翼缘板的剪力滞效应会影响结构的承载力和刚度，是结构分析中不容忽视的关键问题。对于组合梁剪力滞效应的计算涉及到的数值模型主要有精细模型和杆系模型。在精细模型中，混凝土翼缘板可采用二维壳或三维实体等精细单元以模拟截面的横向不均匀变形。精细单元模型固然可以准确计算剪力滞效应，然而建模过程较复杂并且计算效率较低，在实际设计分析中不易使用。以一维梁单元为基础的杆系模型在组合梁设计分析中更为适用。

但是在现有技术中，无法准确分析组合梁是否受到剪力滞后效应的影响，同时不能够对组合梁内混凝土板的受力进行准确分析，导致计算得到的混凝土板裂缝宽度明显偏大，往往很容易超过裂缝宽度的限值。

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决的问题，而提出一种基于钢筋应力的裂缝宽度纤维梁分析系统，对翼缘板进行监测，判断翼缘板的纵向位移在横桥向分布状态，从而判断剪力滞后效应对应结构的影响，提高了组合梁的检测效率，同时提高组合梁的安全性能；对组合梁结构进行实时分析，判断组合梁结构是否受到剪力滞后效应风险影响；对组合梁中混凝土板的受力进行分析，从而判断组合梁中混凝土板的影响，防止计算得到的板内钢筋应力明显偏大，进一步导致计算得到的混凝土板裂缝宽度明显偏大，往往很容易超过裂缝宽度的限值。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于钢筋应力的裂缝宽度纤维梁分析系统，包括纤维梁分析平台，纤维梁分析平台内设置有服务器，服务器通讯连接有翼缘板分析单元、组合梁分析单元以及实时参数分析单元；

纤维梁分析平台用于对钢-混凝土组合梁以及各个纤维梁进行分析，服务器生成翼缘板分析信号并将翼缘板分析信号发送至翼缘板分析单元，通过翼缘板分析单元对翼缘板进行监测，判断翼缘板的纵向位移在横桥向分布状态；服务器生成实时参数分析信号并将实时参数分析信号发送至实时参数分析单元，通过实时参数分析单元对组合梁结构进行实时分析；服务器生成组合梁分析信号并将组合梁分析信号发送至组合梁分析单元；通过组合梁分析单元对组合梁中混凝土板的受力进行分析。

作为本发明的一种优选实施方式，翼缘板分析单元的翼缘板分析过程如下：

将组合梁对应翼缘板的宽度进行分析，若组合梁对应翼缘板的宽度超过对应宽度阈值，则判定对应翼缘板存在剪力滞后效应风险，生成风险信号并将对应翼缘板标记为风险分析对象；若组合梁对应翼缘板的宽度未超过对应宽度阈值，则判定对应翼缘板不存在剪力滞后效应风险，生成无风险信号并将对应翼缘板标记为无风险分析对象；

采集到翼缘板的纵向位移以及相邻纵向位移在横桥向的间隔距离，并将翼缘板的纵向位移以及相邻纵向位移在横桥向的间隔距离分别与纵向位移阈值范围和间隔距离阈值范围进行比较：

若翼缘板的纵向位移不处于纵向位移阈值范围，且相邻纵向位移在横桥向的间隔距离不处于间隔距离阈值范围内，则判定对应翼缘板存在异常，生成翼缘板不合格信号并将翼缘板不合格信号发送至服务器；若翼缘板的纵向位移处于纵向位移阈值范围，且相邻纵向位移在横桥向的间隔距离处于间隔距离阈值范围内，则判定对应翼缘板不存在异常，生成翼缘板合格信号并将翼缘板合格信号发送至服务器。

作为本发明的一种优选实施方式，实时参数分析单元的参数分析过程如下：

将翼缘板合格信号对应的组合梁进行分析，采集到翼缘板合格信号对应组合梁的最大承载力以及极限刚度，并将翼缘板合格信号对应组合梁的最大承载力以及极限刚度分别与最大承载力阈值和极限刚度阈值进行比较：

若翼缘板合格信号对应组合梁的最大承载力超过最大承载力阈值，且极限刚度超过极限刚度阈值，则判定对应组合梁未受剪力滞后效应风险影响，生成结构无影响信号并将结构无影响信号发送至服务器；若翼缘板合格信号对应组合梁的最大承载力未超过最大承载力阈值，且极限刚度未超过极限刚度阈值，则判定对应组合梁受剪力滞后效应风险影响，生成结构有影响信号并将结构有影响信号发送至服务器；服务器接收到结构有影响信号后，生成结构整顿信号并将结构整顿信号发送至管理人员的手机终端。

作为本发明的一种优选实施方式，组合梁分析单元的组合梁分析过程如下：

当组合梁负弯矩受力时，设置分析时间阈值，采集到分析时间阈值内混凝土板的受力频率以及最大受力值，并将分析时间阈值内混凝土板的受力频率以及最大受力值分别与受力频率阈值和最大受力值阈值进行比较：

若分析时间阈值内混凝土板的受力频率大于受力频率阈值，且最大受力值大于最大受力值阈值，则判定对应混凝土板存在作用，生成计算统计信号并将计算统计信号和混凝土板发送至服务器；若分析时间阈值内混凝土板的受力频率小于受力频率阈值，且最大受力值小于最大受力值阈值，则判定对应混凝土板不存在作用，生成计算不统计信号并将计算不统计信号和混凝土板发送至服务器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中，对翼缘板进行监测，判断翼缘板的纵向位移在横桥向分布状态，从而判断剪力滞后效应对应结构的影响，提高了组合梁的检测效率，同时提高组合梁的安全性能；对组合梁结构进行实时分析，判断组合梁结构是否受到剪力滞后效应风险影响；对组合梁中混凝土板的受力进行分析，从而判断组合梁中混凝土板的影响，防止计算得到的板内钢筋应力明显偏大，进一步导致计算得到的混凝土板裂缝宽度明显偏大，往往很容易超过裂缝宽度的限值。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种基于钢筋应力的裂缝宽度纤维梁分析系统的系统原理框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，一种基于钢筋应力的裂缝宽度纤维梁分析系统，包括纤维梁分析平台，纤维梁分析平台内设置有服务器，服务器通讯连接有翼缘板分析单元、组合梁分析单元以及实时参数分析单元；

纤维梁分析平台用于对钢-混凝土组合梁以及各个纤维梁进行分析，服务器生成翼缘板分析信号并将翼缘板分析信号发送至翼缘板分析单元，翼缘板分析单元用于对翼缘板进行监测，判断翼缘板的纵向位移在横桥向分布状态，从而判断剪力滞后效应对应结构的影响，提高了组合梁的检测效率，同时提高组合梁的安全性能，具体翼缘板分析过程如下：

将组合梁对应翼缘板的宽度进行分析，若组合梁对应翼缘板的宽度超过对应宽度阈值，则判定对应翼缘板存在剪力滞后效应风险，生成风险信号并将对应翼缘板标记为风险分析对象；若组合梁对应翼缘板的宽度未超过对应宽度阈值，则判定对应翼缘板不存在剪力滞后效应风险，生成无风险信号并将对应翼缘板标记为无风险分析对象；

采集到翼缘板的纵向位移以及相邻纵向位移在横桥向的间隔距离，并将翼缘板的纵向位移以及相邻纵向位移在横桥向的间隔距离分别与纵向位移阈值范围和间隔距离阈值范围进行比较：

若翼缘板的纵向位移不处于纵向位移阈值范围，且相邻纵向位移在横桥向的间隔距离不处于间隔距离阈值范围内，则判定对应翼缘板存在异常，生成翼缘板不合格信号并将翼缘板不合格信号发送至服务器；若翼缘板的纵向位移处于纵向位移阈值范围，且相邻纵向位移在横桥向的间隔距离处于间隔距离阈值范围内，则判定对应翼缘板不存在异常，生成翼缘板合格信号并将翼缘板合格信号发送至服务器；

服务器接收到翼缘板不合格信号后生成维护信号并将维护信号发送至管理人员的手机终端；服务器接收到翼缘板合格信号后，生成实时参数分析信号并将实时参数分析信号发送至实时参数分析单元，实时参数分析单元用于对组合梁结构进行实时分析，判断组合梁结构是否受到剪力滞后效应风险影响，具体参数分析过程如下：

将翼缘板合格信号对应的组合梁进行分析，采集到翼缘板合格信号对应组合梁的最大承载力以及极限刚度，并将翼缘板合格信号对应组合梁的最大承载力以及极限刚度分别与最大承载力阈值和极限刚度阈值进行比较：

若翼缘板合格信号对应组合梁的最大承载力超过最大承载力阈值，且极限刚度超过极限刚度阈值，则判定对应组合梁未受剪力滞后效应风险影响，生成结构无影响信号并将结构无影响信号发送至服务器；若翼缘板合格信号对应组合梁的最大承载力未超过最大承载力阈值，且极限刚度未超过极限刚度阈值，则判定对应组合梁受剪力滞后效应风险影响，生成结构有影响信号并将结构有影响信号发送至服务器；服务器接收到结构有影响信号后，生成结构整顿信号并将结构整顿信号发送至管理人员的手机终端；

服务器接收到结构无影响信号后，生成组合梁分析信号并将组合梁分析信号发送至组合梁分析单元；组合梁分析单元用于对组合梁中混凝土板的受力进行分析，从而判断组合梁中混凝土板的影响，防止计算得到的板内钢筋应力明显偏大，进一步导致计算得到的混凝土板裂缝宽度明显偏大，往往很容易超过裂缝宽度的限值，具体组合梁分析过程如下：

当组合梁负弯矩受力时，设置分析时间阈值，采集到分析时间阈值内混凝土板的受力频率以及最大受力值，并将分析时间阈值内混凝土板的受力频率以及最大受力值分别与受力频率阈值和最大受力值阈值进行比较：

若分析时间阈值内混凝土板的受力频率大于受力频率阈值，且最大受力值大于最大受力值阈值，则判定对应混凝土板存在作用，生成计算统计信号并将计算统计信号和混凝土板发送至服务器；若分析时间阈值内混凝土板的受力频率小于受力频率阈值，且最大受力值小于最大受力值阈值，则判定对应混凝土板不存在作用，生成计算不统计信号并将计算不统计信号和混凝土板发送至服务器。

本发明在使用时，通过纤维梁分析平台对钢-混凝土组合梁以及各个纤维梁进行分析，服务器生成翼缘板分析信号并将翼缘板分析信号发送至翼缘板分析单元，通过翼缘板分析单元对翼缘板进行监测，判断翼缘板的纵向位移在横桥向分布状态；服务器生成实时参数分析信号并将实时参数分析信号发送至实时参数分析单元，通过实时参数分析单元对组合梁结构进行实时分析；服务器生成组合梁分析信号并将组合梁分析信号发送至组合梁分析单元；通过组合梁分析单元对组合梁中混凝土板的受力进行分析。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种基于钢筋应力的裂缝宽度纤维梁分析系统，其特征在于，包括纤维梁分析平台，纤维梁分析平台内设置有服务器，服务器通讯连接有翼缘板分析单元、组合梁分析单元以及实时参数分析单元；

纤维梁分析平台用于对钢-混凝土组合梁以及各个纤维梁进行分析，服务器生成翼缘板分析信号并将翼缘板分析信号发送至翼缘板分析单元，通过翼缘板分析单元对翼缘板进行监测，判断翼缘板的纵向位移在横桥向分布状态；服务器生成实时参数分析信号并将实时参数分析信号发送至实时参数分析单元，通过实时参数分析单元对组合梁结构进行实时分析；服务器生成组合梁分析信号并将组合梁分析信号发送至组合梁分析单元；通过组合梁分析单元对组合梁中混凝土板的受力进行分析。

2.根据权利要求1所述的一种基于钢筋应力的裂缝宽度纤维梁分析系统，其特征在于，翼缘板分析单元的翼缘板分析过程如下：

将组合梁对应翼缘板的宽度进行分析，若组合梁对应翼缘板的宽度超过对应宽度阈值，则判定对应翼缘板存在剪力滞后效应风险，生成风险信号并将对应翼缘板标记为风险分析对象；若组合梁对应翼缘板的宽度未超过对应宽度阈值，则判定对应翼缘板不存在剪力滞后效应风险，生成无风险信号并将对应翼缘板标记为无风险分析对象；

采集到翼缘板的纵向位移以及相邻纵向位移在横桥向的间隔距离，并将翼缘板的纵向位移以及相邻纵向位移在横桥向的间隔距离分别与纵向位移阈值范围和间隔距离阈值范围进行比较：

若翼缘板的纵向位移不处于纵向位移阈值范围，且相邻纵向位移在横桥向的间隔距离不处于间隔距离阈值范围内，则判定对应翼缘板存在异常，生成翼缘板不合格信号并将翼缘板不合格信号发送至服务器；若翼缘板的纵向位移处于纵向位移阈值范围，且相邻纵向位移在横桥向的间隔距离处于间隔距离阈值范围内，则判定对应翼缘板不存在异常，生成翼缘板合格信号并将翼缘板合格信号发送至服务器。

3.根据权利要求1所述的一种基于钢筋应力的裂缝宽度纤维梁分析系统，其特征在于，实时参数分析单元的参数分析过程如下：

将翼缘板合格信号对应的组合梁进行分析，采集到翼缘板合格信号对应组合梁的最大承载力以及极限刚度，并将翼缘板合格信号对应组合梁的最大承载力以及极限刚度分别与最大承载力阈值和极限刚度阈值进行比较：

若翼缘板合格信号对应组合梁的最大承载力超过最大承载力阈值，且极限刚度超过极限刚度阈值，则判定对应组合梁未受剪力滞后效应风险影响，生成结构无影响信号并将结构无影响信号发送至服务器；若翼缘板合格信号对应组合梁的最大承载力未超过最大承载力阈值，且极限刚度未超过极限刚度阈值，则判定对应组合梁受剪力滞后效应风险影响，生成结构有影响信号并将结构有影响信号发送至服务器；服务器接收到结构有影响信号后，生成结构整顿信号并将结构整顿信号发送至管理人员的手机终端。

4.根据权利要求1所述的一种基于钢筋应力的裂缝宽度纤维梁分析系统，其特征在于，组合梁分析单元的组合梁分析过程如下：

当组合梁负弯矩受力时，设置分析时间阈值，采集到分析时间阈值内混凝土板的受力频率以及最大受力值，并将分析时间阈值内混凝土板的受力频率以及最大受力值分别与受力频率阈值和最大受力值阈值进行比较：

若分析时间阈值内混凝土板的受力频率大于受力频率阈值，且最大受力值大于最大受力值阈值，则判定对应混凝土板存在作用，生成计算统计信号并将计算统计信号和混凝土板发送至服务器；若分析时间阈值内混凝土板的受力频率小于受力频率阈值，且最大受力值小于最大受力值阈值，则判定对应混凝土板不存在作用，生成计算不统计信号并将计算不统计信号和混凝土板发送至服务器。

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