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专利号: 2020115904964
申请人: 重庆交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种劲性骨架混凝土拱桥拱圈外包混凝土采用分环分段浇筑长度的计算方法,其特征在于,包括下列步骤:

S1:利用有限元程序提取劲性骨架拱拱顶截面挠度影响线,将其拟合为多项式,记为挠度影响线f(x);

S2:通过式(1)计算得到劲性骨架拱某一环混凝土浇筑阶段拱顶截面的变形曲线,记为变形曲线F(x),并得到该环混凝土浇筑全过程拱顶变形的最大值Fmax和最终变形值Fmin,分别位于变形曲线F(x)中的B点和G点,对应于挠度影响线f(x)中的反弯点B点和跨中G点;

式(1)中:x‑所求截面距拱脚的位置;A‑某一环混凝土横截面面积;ρ‑钢筋混凝土容重;

‑拱轴水平倾角;f(xi)‑xi处拱顶截面的挠度影响线值;

S3:以拱脚为坐标原点,X轴为距拱脚水平距离,Y轴为f(x),建立挠度影响线f(x)坐标系;其下方以拱脚为坐标原点,X轴为距拱脚水平距离,Y轴为F(x),建立变形曲线F(x)坐标系;在变形曲线F(x)坐标系下方以拱脚为坐标原点,X轴为距拱脚水平距离,Y轴为拱圈高度y,建立某一环外包混凝土高度y坐标系;

S4:根据预先确定的半跨混凝土浇筑工作面数N,在变形曲线F(x)坐标系的正值范围内作a条平行于x轴的水平线,在变形曲线F(x)坐标系的负值范围内作b条平行于x轴的水平线,满足N=2a+b+2,与变形曲线F(x)相交得到若干交点,上述交点以及B点、G点在x轴上的投影点即为各工作面的分段点;两相邻分段点的横坐标之差,即为每个工作面的水平分段长度Li;

S5:根据预先确定的工作段数M,再分别在每个工作面对应的F(x)变形曲线上作c条水平线,满足M=c+1,与变形曲线F(x)相交得到若干交点,上述交点在x轴上的投影点即为各个工作段的分段点;相邻的工作面分段点与工作段分段点的横坐标之差或相邻的工作段分段点的横坐标之差,即为对应工作面内的各个工作段的水平分段长度Li,j。

2.根据权利要求1所述一种劲性骨架混凝土拱桥拱圈外包混凝土采用分环分段浇筑长度的计算方法,其特征在于,每个工作面的水平分段长度Li需利用变形曲线F(x)的最大值Fmax和最小值Fmin,以及变形曲线F(x)与水平线的交点来确定;当半跨工作面的个数为N时,分段点的个数为N+1;此时假设半跨分5个工作面,分别记为:I、II、III、IV、V,则需要确定6个分段点;在F(x)变形曲线坐标系内,利用拱脚O点、B点以及G点确定出3个分段点,记为x0、x2,x5;其余分段点利用水平线与变形曲线F(x)的交点来确定;设置两条与变形曲线F(x)相交的水平线,分别记为F1、F2;其具体确定步骤包括:(1)使F1位于变形曲线F(x)的正值范围内,F2位于变形曲线F(x)的负值范围内;两条水平线与变形曲线F(x)的交点记为:A、C、E,对应x轴的投影点记为:x1,x3,x4;由x0、x1,x2、x3、x4、x5垂直投影到劲性骨架拱上,得到五个工作面的弧长,记为SI、SII、SIII、SIV、SV,随着F1、F2向上或向下移动,各弧长也随之变化;

(2)对拟浇筑的某一环混凝土,其弧长S为定值,因此弧长平均长度 也为定值,要使弧长的标准差Sσ最小,需使 最小;

1

①:在OB段内将F1等分弧长,使SI=SII,得到F1在变形曲线中的位置F1 ,同时,观察坐标系可知,SIII也随之确定;用F1、F2三等分BG段内的弧长,使SIII=SIV=SV,由此得到F1、F2在变

2 1 2

形曲线中的另外两个位置F1和 从而得到F1的划分区间为F1~F1;

1 2

②:确定了F1的区间后,采用循环计算方法,选取合适步长,从F1 起计算至F1 ,同时利用弧长SIV与SV等分确定F2,循环结束就能得到使 最小的F1、F2;

(3)求得F1∈(0,Fmax)和F2∈(Fmin,0)两条水平线,得到了五个工作面的分段点位置x0、x1、x2、x3、x4、x5,这些点即为工作面的分段点;则五个工作面对应的水平分段长度为:工作面I对应的水平分段长度:L1=x1‑x0             (2);

工作面II对应的水平分段长度:L2=x2‑x1            (3);

工作面III对应的水平分段长度:L3=x3‑x2           (4);

工作面IV对应的水平分段长度:L4=x4‑x3           (5);

工作面V对应的水平分段长度:L5=x5‑x4           (6)。

3.根据权利要求2所述一种劲性骨架混凝土拱桥拱圈外包混凝土采用分环分段浇筑长度的计算方法,其特征在于,同时浇筑完I、II、III、IV、V五个工作面时,各工作面在拱顶处产生的变形值的计算式为:

ΔF1=F(x1)‑F(x0)=F1‑0=F1                   (7);

ΔF2=F(x2)‑F(x1)=Fmax‑F1                   (8);

ΔF3=F(x3)‑F(x2)=F1‑Fmax=‑ΔF2            (9);

ΔF4=F(x4)‑F(x3)=F2‑F1                  (10);

ΔF5=F(x5)‑F(x4)=Fmin‑F2               (11)。

4.根据权利要求2所述一种劲性骨架混凝土拱桥拱圈外包混凝土采用分环分段浇筑长度的计算方法,其特征在于,计算出工作面的分段点后,对单一工作面进行水平分段长度计算,此时假定每个工作面分为2个工作段,其计算步骤包括:(1)在I、II、III、IV、V工作面对应的变形曲线F(x)上,沿F轴方向作等高水平线,即四条水平线(F1,1,F1,2重合

视为一条),四条水平线与变形曲线F(x)的交点记为:a、b、c、d、e;上述交点投影至x轴上,其对应坐标分别为x1,1、x2,1、x3,1、x4,1、x5,1,这些坐标即为工作段的分段点位置;

(2)两相邻分段点的横坐标之差,就为每个工作面内各个工作段的水平分段长度Li,j,则可得到:

工作面I各个工作段的水平分段长度L为:L1,1=x1,1‑x0、L1,2=x1‑x1,1     (12);

工作面II各个工作段的水平分段长度L为:L2,1=x2,1‑x1、L2,2=x2‑x2,1    (13);

工作面III各个工作段的水平分段长度L为:L3,1=x3,1‑x2、L3,2=x3‑x3,1   (14);

工作面IV各个工作段的水平分段长度L为:L4,1=x4,1‑x3、L4,2=x4‑x4,1    (15);

工作面V各个工作段的水平分段长度L为:L5,1=x5,1‑x4、L5,2=x5‑x5,1    (16)。