一种主塔的下横梁抗扭构造及下横梁抗扭钢筋配置方法与流程

本申请涉及桥梁工程领域，特别涉及一种主塔的下横梁抗扭构造及下横梁抗扭钢筋配置方法。

背景技术：

1、目前斜拉桥是大跨度桥梁普遍采用的一种结构形式，主塔除承受较大的压力与弯矩外，还需要给结构提供刚度支撑。为保证结构刚度要求，一些大跨度斜拉桥主塔采用四塔肢结构，主塔在空间分成四肢，提高了结构纵、横向刚度，设置下横梁将四个塔肢连成整体。

2、在一些相关技术中，对于某些有特殊结构体系要求的斜拉桥，只在四塔肢之间设置两道横梁，横梁之间通过系梁连接，主梁支座设置于系梁之上，此类下横梁受力路径明确，造型美观；但是其并未单独进行抗扭设计，抗扭矩能力有待加强，如果单纯的在其外部增加抗扭矩结构又对其本身结构造成了巨大的改变，并且受安装空间的限制导致不易进行安装。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种主塔的下横梁抗扭构造及下横梁抗扭钢筋配置方法，以解决相关技术中四塔肢的下横梁未单独进行抗扭设计，抗扭矩能力有待加强的问题。

2、第一方面，提供了一种主塔的下横梁抗扭钢筋配置方法，其包括以下步骤：

3、建立第一模型，并加载多项荷载，以拟定出下横梁的尺寸，第一模型为斜拉桥的空间杆系有限元模型；

4、基于所述第一模型的计算结果，得到各单项荷载作用下的支座反力值；

5、基于四个塔肢、系梁和拟定的所述下横梁的尺寸建立第二模型；

6、将第一模型中与所述第二模型对应的部分替换为第二模型，以形成第三模型；

7、将各单项荷载作用下的所述支座反力值加载到所述第三模型中，并对第三模型进行切分，以获得不同断面的受力数据；

8、基于不同断面的所述受力数据，得出不同断面的箍筋和纵向钢筋的配置参数，以获得下横梁抗扭钢筋的配置数据。

9、一些实施例中，对第三模型进行切分，以获得不同断面的受力数据，包括以下步骤：

10、将所述第三模型中的第二模型沿横梁轴向按照设定距离进行切分，以获得不同断面的各单项荷载扭矩值；

11、基于每一个断面的所述各单项荷载扭矩值，得到该断面的所述受力数据，受力数据包括扭矩合值；

12、按照上述步骤得到所有断面的受力数据。

13、一些实施例中，还包括将所述第三模型中的第二模型沿横梁轴向按照设定距离进行切分，以获得不同断面的各单项荷载的剪力值；

14、基于每一个断面的单项荷载作用下的所述支座反力值，得到该断面的剪力合值；所述受力数据包括扭矩合值和剪力合值。

15、一些实施例中，基于第一公式获得不同断面的各单项荷载的剪力值，第一公式为：其中ni为单项荷载作用下的支座反力值，vi为各单项荷载的剪力值。

16、一些实施例中，基于所述受力数据，得出不同断面的箍筋和纵向钢筋的配置参数，以获得下横梁抗扭钢筋的配置数据，包括以下步骤：

17、基于所述扭矩合值，得出不同断面的箍筋的配置参数，配置参数包括箍筋单肢截面面积、箍筋内边缘所围成核心区域的面积、箍筋的抗拉强度设计值、箍筋内边缘所围成核心区域的周长、箍筋配置量和箍筋的间距；

18、根据纵向钢筋与箍筋的配筋强度比，以及所述配置参数计算出不同断面的纵向钢筋的截面面积、截面内纵向钢筋的配筋百分率；

19、将不同断面的箍筋的配置参数，以及不同断面的纵向钢筋的截面面积和截面内纵向钢筋的配筋百分率作为配置数据。

20、一些实施例中，基于所述受力数据，得出不同断面的箍筋和纵向钢筋的配置参数，以获得下横梁抗扭钢筋的配置数据包括以下步骤：

21、基于所述扭矩合值，得出配置参数，配置参数包括第一配置量、箍筋单肢截面面积、箍筋内边缘所围成核心区域的面积、箍筋的抗拉强度设计值、箍筋内边缘所围成核心区域的周长和箍筋的间距；

22、基于所述剪力合值，得出第二配置量，将第一配置量和第二配置量求和得到最终的箍筋配置量，以得到最终的配置参数；

23、根据纵向钢筋与箍筋的配筋强度比，以及最终的所述配置参数计算出不同断面的纵向钢筋的截面面积、截面内纵向钢筋的配筋百分率；

24、将不同断面的箍筋的配置参数，以及不同断面的纵向钢筋的截面面积和截面内纵向钢筋的配筋百分率作为配置数据。

25、一些实施例中，所述第二模型与第一模型的交界位置通过主从约束固结，以形成所述第三模型。

26、一些实施例中，所述第二模型的高度范围在第一高度到第二高度之间；第一高度为下横梁上缘以上塔肢截面宽度的设定倍数处；第二高度为下横梁下缘以下塔肢截面宽度的设定倍数处。

27、第二方面，提供了一种主塔的下横梁抗扭构造，其包括：

28、下横梁抗扭钢筋，其按照主塔的下横梁抗扭钢筋配置方法制造而成；

29、下横梁抗扭钢筋包括外层箍筋和内层箍筋，外层箍筋上沿其周向上设有外层纵向钢筋，内层箍筋沿其周向上设有内层纵向钢筋。

30、一些实施例中，还包括两组构造，两组构造之间通过系梁连接，每组构造包括两个塔肢，两个塔肢之间通过下横梁连接；所述下横梁抗扭钢筋设置在下横梁外周上。

31、本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

32、本申请实施例提供了一种主塔的下横梁抗扭构造及下横梁抗扭钢筋配置方法，由于先建立了第一模型，第一模型为斜拉桥的空间杆系有限元模型，可以得到模型各单项荷载作用下的支座反力值和拟定的下横梁的结构尺寸；然后根据拟定的下横梁的结构尺寸、系梁和四个塔肢建立第二模型，再将第一模型中与第二模型对应的部分替换为第二模型，以形成第三模型，第三模型为实体嵌固有限元模型；向各单项荷载作用下的支座反力值加载到第三模型中，并对第三模型进行切分，以获得不同断面的受力数据；基于不同断面的受力数据，得出不同断面的箍筋和纵向钢筋的配置参数，以获得下横梁抗扭钢筋的配置数据，从而通过以上的步骤可以得出符合抗扭矩能力的下横梁抗扭钢筋的配置数据，按照该配置数据进行制造的下横梁抗扭钢筋，满足抗扭矩能力的同时，可以不对下横梁外形造成较大的影响；

33、另外以上的过程可根据不同位置断面受力情况设置不同数量钢筋，以提高下横梁抗扭能力，既安全适用，又经济合理；通过实体嵌固有限元模型，可以考虑塔肢与下横梁交接处形成刚域对荷载分配的影响，准确计算得出下横梁各断面位置的扭矩及相应剪力值。

技术特征：

1.一种主塔的下横梁抗扭钢筋配置方法，其特征在于，其包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的主塔的下横梁抗扭钢筋配置方法，其特征在于，对第三模型进行切分，以获得不同断面的受力数据，包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的主塔的下横梁抗扭钢筋配置方法，其特征在于：

4.如权利要求3所述的主塔的下横梁抗扭钢筋配置方法，其特征在于：

5.如权利要求2所述的主塔的下横梁抗扭钢筋配置方法，其特征在于，基于所述受力数据，得出不同断面的箍筋和纵向钢筋的配置参数，以获得下横梁抗扭钢筋(4)的配置数据，包括以下步骤：

6.如权利要求3所述的主塔的下横梁抗扭钢筋配置方法，其特征在于，基于所述受力数据，得出不同断面的箍筋和纵向钢筋的配置参数，以获得下横梁抗扭钢筋(4)的配置数据包括以下步骤：

7.如权利要求1所述的主塔的下横梁抗扭钢筋配置方法，其特征在于：

8.如权利要求1所述的主塔的下横梁抗扭钢筋配置方法，其特征在于：

9.一种主塔的下横梁抗扭构造，其特征在于，其包括：

10.如权利要求9所述的主塔的下横梁抗扭构造，其特征在于：

技术总结
本申请涉及一种主塔的下横梁抗扭构造及下横梁抗扭钢筋配置方法，其包括以下步骤：建立第一模型，并加载多项荷载，以拟定出下横梁的尺寸；基于第一模型的计算结果，得到各单项荷载作用下的支座反力值；基于四个塔肢、系梁和拟定的下横梁的尺寸建立第二模型；将第一模型中与第二模型对应的部分替换为第二模型，以形成第三模型；将各单项荷载作用下的支座反力值加载到第三模型中，并对第三模型进行切分，以获得不同断面的受力数据；基于不同断面的受力数据，获得下横梁抗扭钢筋的配置数据；通过以上的步骤得出符合抗扭矩能力的下横梁抗扭钢筋的配置数据，以上的过程可根据不同位置断面受力情况设置不同数量钢筋，以提高下横梁抗扭能力。

技术研发人员：陈志涛,孙东锋,吴国强,黄细军,郑晗,刘杰,周健鸿,杨学齐
受保护的技术使用者：中铁大桥勘测设计院集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12