[发明专利]一种预应力混凝土梁桥荷载效应的分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁荷载分析技术领域，更具体的，涉及一种预应力混凝土梁桥荷载效应的分析方法。

背景技术

桥梁荷载效应的研究分析是一个关系到桥梁安全运行的重要课题，目前英国、美国、日本、欧盟等国家已经进行了大量的研究工作，在各自的桥梁设计规范中都给出了相应的疲劳设计荷载谱或疲劳车辆模型，其中英国的规范疲劳荷载谱研究最为全面，其制定方法也被很多国家效仿。

相对于其他国家而言，我国公路桥梁疲劳规范的研究分析相对滞后，导致当前的公路桥梁疲劳设计大多参照国际规范或者采用静力强度设计时标准活载中的1辆重车。然而，疲劳设计的宗旨是以桥梁实际运营的车辆荷载为基准，参照国际规范或采用标准活载中的1辆重车引起的设计偏差不可忽视。

目前，国内众多学者对适用于中国的桥梁疲劳荷载谱开展了大量研究，总结了很多宝贵经验，但由于各桥梁所处的交通线位置和桥梁结构的不同，各计算分析方法的适用范围相对较小；而在实际的桥梁设计、管理和运营工作中，常常需要准确计算不同车型对不同结构类型的预应力混凝土梁桥的荷载效应，但目前国内对这方面的研究多缺乏系统性和一般性。

发明内容

为克服现有技术存在的以上缺陷，本发明提供一种预应力混凝土梁桥荷载效应的分析方法，该方法可准确分析计算不同车型对不同结构类型的预应力混凝土梁桥的荷载效应。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种预应力混凝土梁桥荷载效应的分析方法，包括以下步骤：

S1、基于待分析桥的实际交通量，等效归类获得其等效疲劳荷载谱；

S2、基于待分析桥的疲劳荷载谱，获得其主拉应力响应最不利位置处的应力时程；

S3、基于待分析桥的主拉应力时程，提取获得其实桥应力循环数据。

在上述技术方案中，步骤S1中，所述获得等效疲劳荷载谱所采用的依据为美国AASHTO规范。

进一步的，在上述技术方案中，步骤S1中，所述等效归类获得其等效疲劳荷载谱包括：

S11、利用动态称重系统统计待分析桥的车流参数；

S12、按照轴数将通过待分析桥上的车辆划分，并将其归类为5类模型车辆；

S13、依据归入各模型车辆内的实际车辆的数量和车流参数，按照等效轴重的方式，计算各模型车辆的等效轴重和等效轴距，获得其等效疲劳荷载谱。

在上述技术方案中，步骤S2中，所述获得待分析桥主拉应力响应最不利位置处的应力时程包括：

S21、基于待分析桥的设计施工图纸，建立其实桥有限元模型；

S22、基于实桥有限元模型，确定其主拉应力响应最不利位置点；

S23、获取最不利位置点的主拉应力时程，分析最不利位置点的应力状态，获得最不利位置点正应力与剪应力的比值时程。

进一步的，在上述技术方案中，步骤S22中，利用时程分析方法建立模拟车载轮重作用下的实桥有限元模型，获得待分析桥主拉应力响应最不利位置点。

在上述技术方案中，步骤S3中，利用雨流计数法提取待分析桥的主拉应力时程应力循环，获得其实桥应力循环数据。

进一步的，在上述技术方案中，步骤S3中，所述提取待分析桥的主拉应力时程应力循环包括采用Matlab程序实现数据压缩和循环提取，获得其实桥应力循环数据。

本发明的优点：本发明所提供预应力混凝土梁桥荷载效应的分析方法，基于待分析桥的实测车流数据，利用数据模拟的方法，获得待分析桥的应力循环数据，理论科学，分析结果科学可靠，适用性强，具有重要的工程意义。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例中的预应力混凝土梁桥荷载效应的分析方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中厦门至成都国家高速公路毕节至生机段观音岩1号大桥左幅第2联(B1桥)的实桥有限元模型图；

图3为本发明实施例中B1桥在M5时程工况下的主拉应力包络图；

图4为本发明实施例中B1桥在成桥工况叠加M5时程工况下的主拉应力包络图；

图5为本发明实施例中B1桥主拉应力时程分析点在截面分析位置示意图；

图6为本发明实施例中B1桥6号位置点在不同模型车辆下的主拉应力时程曲线图；