[发明专利]一种体外预应力混凝土箱梁转向构造简化设计方法

权利要求书

1.一种体外预应力混凝土箱梁转向构造简化设计方法，其特征在于，所述转向构造包括箱梁顶板、箱梁腹板、箱梁底板、转向构件和体外束转向管，简化设计方法包括以下步骤：

S1、将箱梁顶板和箱梁底板分别简化为平面杆系单元，分别记为杆系单元一、杆系单元二，将箱梁腹板简化为平面杆系单元，记为杆系单元三；

S2、设定所述杆系单元一、所述杆系单元二和所述杆系单元三的横截面宽度、高度和长度；

S3、将所述转向构件简化为平面网格模型，所述平面网格模型为若干道竖向杆单元和横向杆单元交叉固定连接形成，将所述体外束转向管简化为荷载作用点，作用于横向杆单元和竖向杆单元交叉的部分节点上；

S4、按转向构造各部件的位置关系将各简化的结构在二维平面上组合，添加荷载和边界条件，得到二维框架模型；

S5、计算所述二维框架模型的受力，根据受力结果对所述转向构件进行配筋设计。

2.根据权利要求1所述的体外预应力混凝土箱梁转向构造简化设计方法，其特征在于，两个所述转向构件相互间隔设置，所述箱梁腹板连接在所述转向构件的外侧，所述体外束转向管设于转向构件内，所述体外束转向管距所述箱梁底板的距离小于所述体外束转向管距箱梁顶板的距离，所述转向构件、所述箱梁腹板的顶部连接所述箱梁顶板，所述转向构件、所述箱梁腹板的底部连接所述箱梁底板。

3.根据权利要求1所述的体外预应力混凝土箱梁转向构造简化设计方法，其特征在于，所述步骤S2中，确定所述杆系单元二的横截面宽度时，取下列A、B两者中的最小值：

A＝1/3L；

B＝b+2b_h+12h_f；

其中，L为两个箱梁腹板中心距，b为转向构件的厚度，b_h为转向构件与箱梁顶板或箱梁底板之间的倒角宽度，h_f为箱梁顶板或箱梁底板的厚度。

4.根据权利要求3所述的体外预应力混凝土箱梁转向构造简化设计方法，其特征在于，所述杆系单元一、所述杆系单元三的横截面宽度分别取为1m，所述杆系单元二的横截面宽度取为A、B两者中的最小值。

5.根据权利要求1所述的体外预应力混凝土箱梁转向构造简化设计方法，其特征在于，所述杆系单元一、所述杆系单元二和所述杆系单元三的的横截面高度分别取对应的所述箱梁顶板、所述箱梁底板和所述箱梁腹板的实际厚度，所述杆系单元一和所述杆系单元二的长度分别取对应的所述箱梁顶板、所述箱梁底板的实际长度，所述杆系单元三的长度取所述箱梁腹板的实际高度。

6.根据权利要求1所述的体外预应力混凝土箱梁转向构造简化设计方法，其特征在于，在所述平面网格模型的边界处：所述杆系单元三与多根所述横向杆单元连接，所述杆系单元一、所述杆系单元二分别与多根所述竖向杆单元连接。

7.根据权利要求6所述的体外预应力混凝土箱梁转向构造简化设计方法，其特征在于，根据所述体外束转向管的数量和在所述转向构件中的位置，确定荷载作用点的数量和位置，所述荷载作用于转向构造的方向为体外束转向管转向弯曲的方向。

8.根据权利要求1所述的体外预应力混凝土箱梁转向构造简化设计方法，其特征在于，所述步骤S4中添加荷载，是在每根所述体外束转向管中心位置施加转向荷载P，施加转向荷载P的大小通过下列公式计算：

P＝2Fsin(α/2)

其中，F为体外束转向管的预张拉力，α为体外束转向管的转向角。

9.根据权利要求1所述的体外预应力混凝土箱梁转向构造简化设计方法，其特征在于，所述步骤S4中添加边界条件，是在所述杆系单元一和所述杆系单元三的交点处，从组合后的简化结构顶部向底部方向添加竖向支撑，所述竖向支撑用于限制组合后的简化结构的位移。

10.根据权利要求1所述的体外预应力混凝土箱梁转向构造简化设计方法，其特征在于，所述转向构件为转向竖肋、转向块、转向横肋或转向横隔板。