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专利号: 2023109873430
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种桥墩骨架曲线解析方法,其特征在于,首先获取桥墩曲率值对应的桥墩总位移,然后结合桥墩总位移计算曲率值对应的横向力,并获取桥墩总位移和横向力的映射关系作为桥墩骨架曲线;

桥墩曲率值φbase对应的桥墩总位移的获取包括以下步骤SA1‑SA4,φbase≤φu,φu为桥墩的弯矩‑曲率曲线的终止点的曲率值;

SA1、初始化参照位移Δprevious,并初始化曲率值φbase对应的参照力Fprevious;

SA2、构建桥墩的曲率分布曲线h=g(φ),g表示自变量曲率值φ到因变量桥墩高度h的映射函数;

φbase<φy时,曲率分布曲线为h=g(φ)=H‑(H/φbase)φ;H为桥墩的总高度,φy为桥墩的屈服曲率;

φbase≥φy时,在以曲率为横坐标以桥墩高程为纵坐标的坐标系中,曲率分布曲线为经过点(0,H)、点(φy,Hy)和点(φbase,0)的多段线,曲率分布曲线h=g(φ)的函数公式为:当0≤φ≤φy时,g(φ)=H‑[(H‑Hy)/φy]φ

2

当φy≤φ≤φbase时,g(φ)=aφ +bφ+c

且φbase≥φy时的曲率分布曲线满足:2aφy+b=(H‑Hy)/φy;

Hy表示屈服曲率φy对应的桥墩高度,a、b和c均为设定参数;

SA3、构建曲率值φbase的曲率分布曲线h=g(φ)的逆函数,记作φ=f(h);沿桥墩高度对逆函数φ=f(h)进行二次积分获得桥墩的弯曲位移Δflexure;

SA4、计算桥墩的总位移Δcurrent和横向力Fcurrent,总位移Δcurrent为弯曲位移Δflexure、剪切位移Δshear和钢筋滑移位移Δslip之和;判断总位移Δcurrent和参照位移Δprevious之差的绝对值是否大于设定的浮差阈值;是,则令Δprevious更新为Δcurrent,Fprevious更新为Fcurrent,然后返回SA2;否,则输出曲率值φbase对应的总位移Δcurrent。

2.如权利要求1所述的桥墩骨架曲线解析方法,其特征在于,桥墩曲率值φbase对应的横向力Fcurrent根据以下公式计算获得:2

Fcurrent=[Mbase‑Racfc’(πD/4)Δcurrent]/H其中,Mbase为弯矩‑曲率曲线中曲率值φbase对应的弯矩,Rac为轴压比,fc’为混凝土抗压强度,Rac和fc’均为桥墩的固有参数;π为圆周率,D为桥墩截面直径,H为桥墩高度。

3.如权利要求1所述的桥墩骨架曲线解析方法,其特征在于,SA2中,曲率值φbase对应的Hy根据以下公式计算;

2

φy=Fprevious×Hy+Racfc’(πD/4)ΔpreviousHy为计算值,Rac为轴压比,fc’为混凝土抗压强度,π为圆周率,D为桥墩截面直径;

Δprevious为参照位移;Mbase为弯矩‑曲率曲线中曲率值φbase对应的弯矩,H为桥墩高度,Fprevious为设定的参照力。

4.如权利要求3所述的桥墩骨架曲线解析方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、获取桥墩的弯矩‑曲率曲线,设置参照位移Δprevious;结合弯矩‑曲率曲线的确定终点曲率φu和屈服曲率φy;

S2、设置曲率集合{φ1,φ2,…,φq,…,φQ},0<φ1<φ2<…<φq<…<φQ≤φu;结合以下步骤SA1‑SA5计算曲率集合中各曲率值φq对应的总位移Δcurrent和横向力Fcurrent;

SA1、令曲率值φq作为φbase,q的初始值为1;初始化曲率值φbase对应的参照力Fprevious;

q为序数,Q为曲率集合中的曲率总数;1≤q≤Q;

SA2、构建曲率值φbase对应的曲率分布曲线h=g(φ);

SA3、构建曲率值φbase的曲率分布曲线的逆函数φ=f(h);计算桥墩的弯曲位移Δflexure、剪切位移Δshear和钢筋滑移位移Δslip;

SA4、计算总位移Δcurrent和横向力Fcurrent,判断总位移Δcurrent和参照位移Δprevious之差的绝对值是否大于设定的浮差阈值;是,则令Δprevious更新为Δcurrent,Fprevious更新为Fcurrent,然后返回SA2;否,则输出曲率值φbase对应的总位移Δcurrent和横向力Fcurrent,并执行步骤SA5;

SA5、判断q是否小于Q;是,则令q更新为q+1,然后返回步骤SA1;否,则执行步骤S3;

S3、统计曲率集合{φ1,φ2,…,φq,…,φQ}中各曲率值对应的总位移Δcurrent和横向力Fcurrent,以总位移Δcurrent为横坐标,以横向力Fcurrent为纵坐标,构建桥墩骨架曲线。

5.如权利要求4所述的桥墩骨架曲线解析方法,其特征在于,曲率值φbase对应的参照力Fprevious的初始值为 Mbase/H。

6.如权利要求4所述的桥墩骨架曲线解析方法,其特征在于,参照位移Δprevious的初始值为0。

7.如权利要求1所述的桥墩骨架曲线解析方法,其特征在于,剪切位移Δshear和钢筋滑移位移Δslip的计算公式为:Δshear=Mbase/(AvGeff)

1/2

Δslip=Hdbfsφbase/(14.4(fc’) )其中,Mbase为弯矩‑曲率曲线中曲率值φbase对应的弯矩,Av和Geff均为过渡参数,Av取85%的桥墩截面面积,Geff取混凝土弹性模量的0.21倍;H为桥墩的总高度;fs为曲率值φbase对应的纵向钢筋应力,db为纵向钢筋直径,fc’为混凝土抗压强度。

8.一种桥墩骨架曲线解析系统,其特征在于,包括存储器和处理器,存储器中存储有计算机程序,处理器与存储器连接,处理器用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1‑7任一项所述的桥墩骨架曲线解析方法。

9.一种存储介质,其特征在于,存储有计算机程序,所述计算机程序被执行时,用于实现如权利要求1‑7任一项所述的桥墩骨架曲线解析方法。