一种钢板结合梁预拱度设置方法及钢板结合梁与流程

本发明涉及桥梁预拱度，具体涉及一种钢板结合梁预拱度设置方法及钢板结合梁。

背景技术：

1、随着城市桥梁建设工厂化、标准化、预制化、装配化的发展趋势，钢混凝土结合桥梁能实现工厂化生产、现场快速拼装、从而有效提高施工质量，解决传统现场浇筑施工导致的交通拥堵问题，而且能充分发挥钢材及混凝土材料的各自优点，从而提高经济性，同时也能有效避免钢桥面铺装易损难题，应用前景广阔。

2、对于城市市政道路改造多采用钢板结合桥梁，其钢板梁部分采用多片纵梁结构，设置端横梁、中支点横梁、中间横梁连成整体，然后在纵梁、端横梁、中支点横梁上设置剪力钉，铺设预制板，再浇筑现浇段，形成整体受力结构。通常在端横梁、中支点横梁与每片纵梁相交处均设置支座，各支座设置于t型盖梁上方，这样使每片纵梁横向变形协调，以保证现浇湿接缝施工前已铺设的预制混凝土板之间没有较大的错台，提高现浇湿接缝浇筑质量，保证桥面铺装层铺设均匀。随着城市交通需求量的进一步加大，钢板结合桥梁的宽度、跨度进一步加大，在桥正下方无法设墩且净空受限的交叉路口t型盖梁不再适用，需采用框架式盖梁，此时钢板结合梁的中支点横梁多采用钢结构横梁形成隐形盖梁，结构高度小且受力较好。此时上部结构荷载通过每片纵梁传递至中支点横梁，再由设置于中支点钢横梁两端的支座传递至桥墩，中支点横梁在自重下将产生下挠。

3、在现有技术中，按照常规方式设置纵梁和中支点横梁的预拱度，每片纵梁的预拱度均不一致，预制混凝土桥面板施工后各纵梁横向不在一个水平面上，形成错台，造成混凝土桥面板现浇湿接缝及现浇段浇筑质量差，桥面铺装层铺设不均匀的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种钢板结合梁预拱度设置方法及钢板结合梁，能够解决现有技术中预制混凝土桥面板施工后各纵梁横向不在一个水平面上，形成错台，造成混凝土桥面板现浇湿接缝及现浇段浇筑质量差，桥面铺装层铺设不均匀的问题。

2、为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

3、一方面，本方案提供一种钢板结合梁预拱度设置方法，包括以下步骤：

4、对初始有限元模型施加钢板结合梁施工过程的第一阶段荷载，获取钢板结合梁的中支点横梁变形曲线；

5、调整初始有限元模型的中支点横梁参数，使中支点横梁在施加第一阶段荷载后的变形为零，获取更新有限元模型；

6、对更新有限元模型施加钢板结合梁施工过程的第二阶段荷载，获取钢板结合梁的各纵梁变形曲线；

7、根据中支点横梁变形曲线，确定中支点横梁预拱度，根据各纵梁变形曲线，获取各纵梁预拱度。

8、在一些可选的方案中，所述的对初始有限元模型施加钢板结合梁施工过程的第一阶段荷载，获取钢板结合梁的中支点横梁变形曲线包括：

9、根据初始有限元模型，获取各离散单元的单元刚度矩阵；

10、将单元刚度矩阵整合为整体刚度矩阵；

11、对形成整体刚度矩阵的初始有限元模型施加第一阶段荷载，获取荷载刚度矩阵；

12、根据整体刚度矩阵和荷载刚度矩阵，获取各离散单元的节点位移矩阵；

13、根据各离散单元的节点位移矩阵，获取施加第一阶段荷载后的中支点横梁变形曲线。

14、在一些可选的方案中，所述的调整初始有限元模型的中支点横梁参数包括：

15、根据中支点横梁变形曲线确定所述中支点横梁参数。

16、在一些可选的方案中，所述的对更新有限元模型施加钢板结合梁施工过程的第二阶段荷载，获取钢板结合梁的各纵梁变形曲线包括：

17、根据更新有限元模型，获取各离散单元的更新单元刚度矩阵；

18、将更新单元刚度矩阵整合为更新整体刚度矩阵；

19、对形成更新整体刚度矩阵的更新有限元模型施加第二阶段荷载，获取更新荷载刚度矩阵；

20、根据更新整体刚度矩阵和更新荷载刚度矩阵，获取各离散单元的更新节点位移矩阵；

21、根据更新节点位移矩阵，获取施加第二阶段荷载后的各纵梁变形曲线。

22、在一些可选的方案中，所述的根据中支点横梁变形曲线，确定中支点横梁预拱度，根据各纵梁变形曲线，获取各纵梁预拱度包括：

23、将中支点横梁变形曲线反向设置，作为中支点横梁预拱度；

24、将各纵梁变形曲线反向设置，作为各纵梁预拱度。

25、在一些可选的方案中，还包括：

26、在对初始有限元模型施加钢板结合梁施工过程的第一阶段荷载，获取钢板结合梁的中支点横梁变形曲线之前，根据钢板结合梁的桥跨布置及成桥状态，建立初始有限元模型。

27、在一些可选的方案中，所述初始有限元模型中，纵梁、端横梁和中支点横梁采用梁单元，混凝土桥面板采用板单元。

28、在一些可选的方案中，所述初始有限元模型中，混凝土桥面板的板单元与纵梁、端横梁、中支点横梁的梁单元之间通过刚臂连接模拟剪力钉的连接作用，形成钢板结合梁双单元有限元模型。

29、在一些可选的方案中，所述钢板结合梁的施工过程包括：

30、钢板结合梁架设、施加预制桥面板湿重、预制桥面板成型、施加现浇混凝土板湿重、现浇混凝土板成型、施加二期恒载、运营阶段；

31、其中，所述第一阶段包括施加预制桥面板湿重和预制桥面板成型，所述第二阶段包括施加现浇混凝土板湿重、现浇混凝土板成型和施加二期恒载。

32、另一方面，本方案还提供一种钢板结合梁，其预拱度根据上述的钢板结合梁预拱度设置方法设置。

33、与现有技术相比，本发明的优点在于：本方案对初始有限元模型施加钢板结合梁施工过程的第一阶段荷载，获取钢板结合梁的中支点横梁变形曲线；调整初始有限元模型的中支点横梁参数，使中支点横梁在施加第一阶段荷载后的变形为零，获取更新有限元模型；对更新有限元模型施加钢板结合梁施工过程的第二阶段荷载，获取钢板结合梁的各纵梁变形曲线；根据中支点横梁变形曲线，确定中支点横梁预拱度，根据各纵梁变形曲线，获取各纵梁预拱度。解决了现有技术中预制混凝土桥面板施工后各纵梁横向不在一个水平面上，形成错台，造成混凝土桥面板现浇湿接缝及现浇段浇筑质量差，桥面铺装层铺设不均匀的问题。

技术特征：

1.一种钢板结合梁预拱度设置方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的钢板结合梁预拱度设置方法，其特征在于，所述的对初始有限元模型施加钢板结合梁施工过程的第一阶段荷载，获取钢板结合梁的中支点横梁变形曲线包括：

3.如权利要求1所述的钢板结合梁预拱度设置方法，其特征在于，所述的调整初始有限元模型的中支点横梁参数包括：

4.如权利要求1所述的钢板结合梁预拱度设置方法，其特征在于，所述的对更新有限元模型施加钢板结合梁施工过程的第二阶段荷载，获取钢板结合梁的各纵梁变形曲线包括：

5.如权利要求1所述的钢板结合梁预拱度设置方法，其特征在于，所述的根据中支点横梁变形曲线，确定中支点横梁预拱度，根据各纵梁变形曲线，获取各纵梁预拱度包括：

6.如权利要求1所述的钢板结合梁预拱度设置方法，其特征在于，还包括：

7.如权利要求6所述的钢板结合梁预拱度设置方法，其特征在于，所述初始有限元模型中，纵梁、端横梁和中支点横梁采用梁单元，混凝土桥面板采用板单元。

8.如权利要求7所述的钢板结合梁预拱度设置方法，其特征在于，所述初始有限元模型中，混凝土桥面板的板单元与纵梁、端横梁、中支点横梁的梁单元之间通过刚臂连接模拟剪力钉的连接作用，形成钢板结合梁双单元有限元模型。

9.如权利要求1所述的钢板结合梁预拱度设置方法，其特征在于，所述钢板结合梁的施工过程包括：

10.一种钢板结合梁，其特征在于，其预拱度根据权利要求1-9任一项所述的钢板结合梁预拱度设置方法设置。

技术总结
本发明公开了一种钢板结合梁预拱度设置方法及钢板结合梁，涉及桥梁预拱度技术领域，该方法包括：对初始有限元模型施加钢板结合梁施工过程的第一阶段荷载，获取钢板结合梁的中支点横梁变形曲线；调整初始有限元模型的中支点横梁参数，使中支点横梁在施加第一阶段荷载后的变形为零，获取更新有限元模型；对更新有限元模型施加钢板结合梁施工过程的第二阶段荷载，获取钢板结合梁的各纵梁变形曲线；根据中支点横梁变形曲线，确定中支点横梁预拱度，根据各纵梁变形曲线，获取各纵梁预拱度。解决了现有技术中混凝土桥面板施工后各纵梁横向不在一个水平面上，混凝土桥面板现浇湿接缝及现浇段浇筑质量差，桥面铺装层铺设不均匀的问题。

技术研发人员：李松林,谢兰博,段雪炜,王东东,王碧波,姚璐,雷康宁,李帅帅,李恒
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