確定鋼-混組合梁橋腹板邊界彈性轉(zhuǎn)動約束系數(shù)的方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種確定鋼-混組合梁橋腹板邊界彈性轉(zhuǎn)動約束系數(shù)的方法。該方法考慮混凝土橋面板、鋼翼緣板、剪力釘?shù)墓餐饔?，首先，通過計算剪力釘群的扭轉(zhuǎn)剛度，將其與混凝土橋面板扭轉(zhuǎn)剛度進行比較，將它們的較小值與鋼翼緣板扭轉(zhuǎn)剛度進行疊加，從而獲得鋼-混組合翼緣的等效抗扭剛度；其次，通過鋼-混組合梁橋腹板邊界約束方程，獲得鋼-混組合翼緣彈性轉(zhuǎn)動約束系數(shù)χ，提出一種鋼-混組合梁橋腹板的鋼-混組合邊界彈性轉(zhuǎn)動約束系數(shù)計算新方法；最后，將鋼-混組合翼緣彈性轉(zhuǎn)動約束系數(shù)代入彈性轉(zhuǎn)動邊界約束板件的臨界屈曲應(yīng)力方程，可精確獲得大跨徑鋼-混組合梁橋腹板臨界屈曲應(yīng)力。
【專利說明】確定鋼-混組合梁橋腹板邊界彈性轉(zhuǎn)動約束系數(shù)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及交通運輸業(yè)橋涵工程領(lǐng)域，具體是涉及一種確定鋼-混組合梁橋腹板邊界彈性轉(zhuǎn)動約束系數(shù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼-混組合梁橋的混凝土橋面板是通過剪力釘與鋼主梁進行連接，混凝土橋面板、剪力釘、加勁肋以及鋼翼緣均對腹板邊界產(chǎn)生彈性轉(zhuǎn)動約束作用，對腹板穩(wěn)定性分析結(jié)果具有很大影響，目前腹板穩(wěn)定性分析理論對板件邊界的簡化主要采用三種形式:(1)四邊為無彈性轉(zhuǎn)動約束的簡支板；(2)四邊為固定約束的嵌固板；(3)—邊為嵌固、其余三邊為簡支的板。實際上，鋼-混組合梁橋腹板邊界具有明顯的彈性轉(zhuǎn)動約束特征，是介于簡支與嵌固之間，顯然，上述簡化形式與實際結(jié)構(gòu)并不相符，故而確定混凝土橋面板、剪力釘、鋼翼緣對鋼-混組合梁橋腹板的彈性轉(zhuǎn)動約束系數(shù)，進而計算考慮彈性轉(zhuǎn)動邊界的腹板臨界屈曲應(yīng)力，是大跨徑鋼-混組合梁橋高腹板穩(wěn)定性分析的關(guān)鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種簡單、易行的確定鋼-混組合梁橋腹板邊界的彈性轉(zhuǎn)動約束系數(shù)的方法，根據(jù)該方法可進一步精確獲得大跨徑鋼-混組合梁橋腹板臨界屈曲應(yīng)力，以精確評估大跨徑鋼-混組合梁橋高腹板連接的穩(wěn)定性。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]本發(fā)明提供的確定鋼-混組合梁橋腹板邊界彈性轉(zhuǎn)動約束系數(shù)的方法，具體是:先根據(jù)剪力釘?shù)牟牧吓c幾何協(xié)`調(diào)特性，計算剪力釘群的等效抗扭剛度，將其與混凝土橋面板扭轉(zhuǎn)剛度進行比較，將它們的較小值與鋼翼緣板扭轉(zhuǎn)剛度進行疊加，從而獲得鋼-混組合翼緣的等效抗扭剛度；再通過鋼-混組合梁橋腹板邊界約束方程，獲得鋼-混組合梁橋腹板邊界彈性轉(zhuǎn)動約束系數(shù)X ;然后將該約束系數(shù)X代入彈性轉(zhuǎn)動邊界約束板件的臨界屈曲應(yīng)力方程，計算得到大跨徑鋼-混組合梁橋腹板臨界屈曲應(yīng)力。
[0006]所述剪力釘群的等效抗扭剛度可以由包括以下步驟的方法獲得:
[0007]I)根據(jù)組合梁腹板屈曲時，翼緣板上的剪力釘群發(fā)生扭轉(zhuǎn)，一側(cè)受拉，另一側(cè)受壓，則沿屈曲腹板翼緣邊的彎矩My與轉(zhuǎn)角□ w/ □ y成正比，單個剪力釘內(nèi)力Fs必須與剪力釘?shù)慕孛鎽?yīng)力應(yīng)變關(guān)系相協(xié)調(diào)，腹板兩側(cè)任意一對對稱的剪力釘提供的抵抗彎矩Mstl為:
【權(quán)利要求】
1.一種確定鋼-混組合梁橋腹板邊界彈性轉(zhuǎn)動約束系數(shù)的方法，其特征在于:先根據(jù)剪力釘?shù)牟牧吓c幾何協(xié)調(diào)特性，計算剪力釘群的等效抗扭剛度，將其與混凝土橋面板扭轉(zhuǎn)剛度進行比較，將它們的較小值與鋼翼緣板扭轉(zhuǎn)剛度進行疊加，從而獲得鋼-混組合翼緣的等效抗扭剛度；再通過鋼-混組合梁橋腹板邊界約束方程，獲得鋼-混組合梁橋腹板邊界彈性轉(zhuǎn)動約束系數(shù)X ;然后將該約束系數(shù)X代入彈性轉(zhuǎn)動邊界約束板件的臨界屈曲應(yīng)力方程，計算得到大跨徑鋼-混組合梁橋腹板臨界屈曲應(yīng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述剪力釘群的等效抗扭剛度由包括以下步驟的方法獲得: 1)根據(jù)組合梁腹板屈曲時，翼緣板上的剪力釘群發(fā)生扭轉(zhuǎn)，一側(cè)受拉，另一側(cè)受壓，則沿屈曲腹板翼緣邊的彎矩My與轉(zhuǎn)角□ w/ □ y成正比，單個剪力釘內(nèi)力Fs必須與剪力釘?shù)慕孛鎽?yīng)力應(yīng)變關(guān)系相協(xié)調(diào)，腹板兩側(cè)任意一對對稱的剪力釘提供的抵抗彎矩Mstl為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述混凝土橋面板扭轉(zhuǎn)剛度C。由包括以下步驟的方法獲得:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述鋼-混組合翼緣的等效抗扭剛度由包括以下步驟的方法獲得: O混凝土板、剪力釘群共同提供的抗扭剛度Cw為: Cff = min {Cs, Cj(8) 式中:C。為混凝土板抗扭剛度； 2)鋼-混組合翼緣提供的彈性轉(zhuǎn)動約束系數(shù)X為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述大跨徑鋼-混組合梁橋腹板臨界屈曲應(yīng)力系數(shù)由包括以下步驟的方法獲得: 彎曲應(yīng)力作用時:

6.權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述方法的用途，其特征是該方法在實現(xiàn)大跨徑鋼-混組合梁橋高腹板穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用途，其特征在于應(yīng)用時，其步驟為: 首先根據(jù)式(6)、(7)計算鋼-混組合梁橋鋼-組合混翼緣的剪力釘群等效抗扭剛度Cs、混凝土板抗扭剛度C。，根據(jù)式(8)計算混凝土板、剪力釘群的等效抗扭剛度Cw，再根據(jù)式(9)、( 10)計算鋼混組合翼緣彈性轉(zhuǎn)動約束系數(shù)X，最后帶入基于式(11)、( 12)、( 13)的VB計算程序中，即分別得到彎、剪荷載下的腹板臨界屈曲應(yīng)力系數(shù)kb、kcr0
【文檔編號】E01D1/00GK103696353SQ201310686380
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】劉沐宇, 陳齊風, 高宗余, 張強, 盧志芳, 王瑩, 鄧曉光, 徐鏡, 許浩檳, 王盼, 陳曦 申請人:武漢理工大學