预弯组合梁的预弯力预测方法、系统及施工方法与流程

本发明涉及预弯组合梁，尤其涉及一种预弯组合梁的预弯力预测方法、系统及施工方法。

背景技术：

1、钢混组合梁因其性能优越、承载能力强而广泛应用于中小跨径桥梁；常见的组合梁施工方法有：先梁后板方法、一次成型架设方法等。先梁后板的施工方法主要为，组合梁初期荷载全部由钢梁承担，组合梁承担二期恒载及活载，一期恒载由钢梁承受，此时钢梁承受荷载作用峰值应力较大，而混凝土并未发挥自身的抗压性能，此时需要钢梁具有足够的刚度，在构造上造成了材料的浪费；而一次成型架设方法则完全是以组合梁形式受力，即钢梁和混凝土作为共同体承担自身荷载，钢梁和混凝土桥面板各自发挥着自身的材料优势，受力形式较好；但组合梁一次成桥架设时重量较大，常规架桥设备难以一次提吊架设，且需要良好的场地条件，对于跨路、跨线、跨河海等桥梁而言施工难度较大。针对钢混组合梁存在的上述问题，预弯组合梁的发展成功的解决了这一难题，预弯组合梁在确保上部结构轻巧的同时，还方便组合梁施工，且具有足够好的经济效益。

2、目前预弯组合梁常用的施工方式为架桥机临时提吊法，即在架桥机完成钢梁架设后，在架桥机上布置临时拉吊索进行钢梁临时提吊，再铺设混凝土桥面板，二次提拉锁定后浇筑桥面板湿接缝混凝土，完成组合梁叠合，待混凝土强度达到设计要求时，释放预弯力，此时组合梁下挠受力，混凝土由于钢梁回弹率先受力，原本单一的钢梁受力转变为组合梁共同受力，极大的缓解了钢梁的应力状态。其中预弯施工的实质是对组合梁一期恒载内力重分配调整，而钢梁与混凝土的分配比例受预弯力大小影响，因此预弯力的大小对于组合梁初始内力的状态影响显著。

3、现有技术在对预弯组合梁的钢梁进行预弯施工时，一般是直接基于架桥机的实际提拉能力对钢梁进行提拉，没有详细考虑预弯施工对组合梁内力的影响，从而使得确定的预弯力无法准确的反应钢梁的实际受力状态。并且基于架桥机的实际提拉能力确定的预弯力对钢梁进行提拉，还存在着预弯力过大而导致施工成本过高，或预弯力过小而导致钢梁受力不合理的现象发生。因此，如何准确的预测预弯组合梁的预弯力以实现预弯组合梁的可靠施工是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明实施例提供了一种预弯组合梁的预弯力预测方法、系统及施工方法，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。

2、本发明的一个方面提供了一种预弯组合梁的预弯力预测方法，该方法包括以下步骤：

3、获取预弯组合梁的力学参数；

4、将获取到的所述力学参数输入至预弯力预测模型，所述预弯力预测模型基于所述力学参数确定预弯力与所述预弯组合梁的钢梁的第一下缘应力之间的第一关系，基于所述第一关系确定所述预弯力与所述钢梁的安全系数之间的第二关系，所述预弯力预测模型基于所述力学参数确定预弯力与所述预弯组合梁的混凝土桥面板的第一上缘应力之间的第三关系，基于所述第三关系确定所述预弯力与所述混凝土桥面板的安全系数之间的第四关系；

5、基于所述第二关系和第四关系确定混凝土桥面板的安全系数与钢梁的安全系数相等时的预弯力值；

6、基于确定的所述预弯力值为所述预弯组合梁的钢梁施加预弯力。

7、在本发明的一些实施例中，所述预弯力预测模型基于所述力学参数确定预弯力与所述预弯组合梁的钢梁的第一下缘应力之间的第一关系，包括：

8、所述预弯力预测模型基于所述力学参数确定在一期恒载作用下预弯力与所述预弯组合梁的钢梁的第一下缘应力之间的第一关系；和/或

9、所述预弯力预测模型基于所述力学参数确定预弯力与所述预弯组合梁的混凝土桥面板的第一上缘应力之间的第三关系，包括：

10、所述预弯力预测模型基于所述力学参数确定在一期恒载作用下预弯力与所述预弯组合梁的混凝土桥面板的第一上缘应力之间的第三关系。

11、在本发明的一些实施例中，所述第一关系表示为：所述第三关系表示为：

12、其中，mt为预弯力，ms表示自重作用下所述钢梁的跨中弯矩值，mc表示混凝土桥面板作用下钢梁的跨中弯矩值，表示第一下缘应力，is表示钢梁截面惯性矩，iz表示组合梁截面惯性矩，yb表示钢梁中性轴距钢梁下缘的距离，表示第一上缘应力，ec表示混凝土桥面板弹性模量，es表示钢梁弹性模量，zb表示组合梁中性轴距组合梁下缘的距离，zt表示组合梁中性轴距组合梁上缘的距离。

13、在本发明的一些实施例中，基于所述第二关系和第四关系确定混凝土桥面板的安全系数与钢梁的安全系数相等时的预弯力值，包括：

14、基于所述第二关系确定钢梁的安全系数随所述预弯力变化的第一曲线，以及基于所述第四关系确定混凝土桥面板的安全系数随所述预弯力变化的第二曲线；

15、基于所述第一曲线和所述第二曲线确定混凝土桥面板的安全系数与钢梁的安全系数相等时的预弯力值。

16、在本发明的一些实施例中，基于所述第一曲线和所述第二曲线确定混凝土桥面板的安全系数与钢梁的安全系数相等时的预弯力值，包括：

17、确定所述第一曲线和所述第二曲线的交点；

18、将交点对应的预弯力值作为混凝土桥面板的安全系数与钢梁的安全系数相等时的预弯力值。

19、在本发明的一些实施例中，基于所述第二关系和第四关系确定混凝土桥面板的安全系数与钢梁的安全系数相等时的预弯力值，包括：

20、确定在二期恒载和活载作用下的钢梁的第二下缘应力和混凝土桥面板的第二上缘应力；

21、基于所述第二关系、第四关系、第二下缘应力以及第二上缘应力确定混凝土桥面板的安全系数与钢梁的安全系数相等时的预弯力值。

22、在本发明的一些实施例中，所述钢梁的安全系数为：其中，γs表示钢梁的安全系数，表示第一下缘应力，[σs]表示钢梁的屈服强度标准值，和/或。

23、所述混凝土桥面板的安全系数为：γc表示混凝土桥面板的安全系数，[σc]表示混凝土桥面板的抗压强度标准值，表示第一上缘应力。

24、在本发明的一些实施例中，所述预弯力值的计算公式为：

25、

26、其中，mt为预弯力，mh为二期恒载和活载作用下钢梁的跨中弯矩值，is表示钢梁截面惯性矩，iz表示组合梁截面惯性矩，zt表示组合梁中性轴距组合梁上缘的距离，yb表示钢梁中性轴距钢梁下缘的距离，zb表示组合梁中性轴距组合梁下缘的距离，ms表示自重作用下所述钢梁的跨中弯矩值，mc表示混凝土桥面板作用下钢梁的跨中弯矩值，α＝ec/es，ec表示混凝土桥面板弹性模量，es表示钢梁弹性模量，β＝[σs]/[σc]，[σs]表示钢梁的屈服强度标准值，[σc]表示混凝土桥面板的抗压强度标准值。

27、根据本发明的另一方面，还公开了一种预弯组合梁的预弯力预测系统，包括处理器、存储器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序，当所述计算机程序被执行时该系统实现如上任一实施例所述方法的步骤。

28、根据本发明的再一方面，还公开了一种预弯组合梁的施工方法，该方法包括以下步骤：

29、将钢梁成对安装，并固定在加、卸载工装内；

30、基于如上任一实施例所述的方法确定的最优预弯力对钢梁预弯施工；

31、浇筑下翼板混凝土，待下翼板混凝土的强度达到90％以上，卸载预弯力，浇筑腹板混凝土；

32、待腹板混凝土达到预设强度后，吊装就位；

33、浇筑桥面板及横梁混凝土。

34、本发明的预弯组合梁的预弯力预测方法，基于预弯力与钢梁的安全系数之间的关系、预弯力与混凝土桥面板的安全系数之间的关系确定预弯力值，并且将混凝土桥面板的安全系数与钢梁的安全系数相等时的预弯力值最为最优预弯力值，该预弯力值在预测时充分考虑到钢梁以及混凝土桥面板的具体受力，以及钢梁的材料利用率和混凝土材料的利用率，确保了预测的预弯力的准确性，进而使得预测得到的预弯力值可较准确的反映钢梁的实际受力状态，并且避免施工成本浪费，从而确保了预弯组合梁的可靠施工。

35、本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

36、本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。