本發(fā)明涉及橋梁吊桿監(jiān)測、檢測，特別涉及一種快速實(shí)現(xiàn)吊桿應(yīng)力均等的計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

1、吊桿作為拱橋等橋梁的關(guān)鍵組成構(gòu)件與受力構(gòu)件，起到將橋面荷載直接傳遞到拱肋的作用，因此，吊桿的安全性關(guān)乎著整個(gè)橋梁的安全性。在拱橋?qū)嶋H服役期中，拱橋的吊桿可能會(huì)因?yàn)榻孛娲笮?、布置位置等因素的不同而承受不同的軸力，這種差異可能會(huì)導(dǎo)致各吊桿的壽命不均等，導(dǎo)致受力較大的吊桿提前發(fā)生斷裂現(xiàn)象。

2、現(xiàn)有工程中，吊桿更換的模式多采用“疑斷則換，一換全換”思路，即檢測到某根吊桿發(fā)生損傷后，會(huì)同時(shí)更換其余所有吊桿，這種更換方式極大浪費(fèi)資源。因此，為了改善這一現(xiàn)象，本發(fā)明提出了一種快速實(shí)現(xiàn)吊桿應(yīng)力均等的計(jì)算方法，該計(jì)算方法通過引入一個(gè)影響矩陣來量化吊桿截面積變化與吊桿截面應(yīng)力變化之間的關(guān)系，這樣，通過改變各吊桿的截面積大小，就可實(shí)現(xiàn)所有吊桿應(yīng)力均等，進(jìn)而通過依據(jù)所得的各吊桿的截面積大小選擇相應(yīng)尺寸的吊桿作為新的吊桿，將對應(yīng)吊桿更換為新的吊桿即可實(shí)現(xiàn)拱橋各吊桿的應(yīng)力均等，從而解決吊桿壽命不均的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種快速實(shí)現(xiàn)吊桿應(yīng)力均等的計(jì)算方法，該計(jì)算方法能夠快速量化各吊桿截面積變化量，依據(jù)變化量獲得各吊桿應(yīng)力均等的情況下應(yīng)當(dāng)具有的截面積大小，簡便快捷的實(shí)現(xiàn)橋梁所有吊桿的應(yīng)力均等，進(jìn)而解決因吊桿壽命不均而造成的吊桿更換過程中資源極大浪費(fèi)的問題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

3、一種快速實(shí)現(xiàn)吊桿應(yīng)力均等的計(jì)算方法，包括如下步驟：

4、(1)計(jì)算影響矩陣[k]

5、1.1、建立橋梁的midas模型，并對橋梁每一側(cè)的吊桿按順序進(jìn)行編號(hào)；

6、1.2、在模型軟件中，將橋梁所有的吊桿的截面積都縮減a?m2，獲得第i個(gè)工況下各吊桿的截面應(yīng)力值；其中，a為任意參數(shù)值，但a<πd2/4，d為橋梁所有吊桿中最小的直徑；i＝0,1,2,3,...,n，n表示橋梁一側(cè)吊桿的數(shù)量，即橋梁吊桿總數(shù)的一半；上述中，第0個(gè)工況表示原始工況，即所有吊桿的截面積不進(jìn)行縮減時(shí)的狀態(tài)，其他工況中，第i個(gè)工況表示第i號(hào)吊桿的截面積縮減a?m2、其他吊桿的截面積不縮減時(shí)對應(yīng)的狀態(tài)；

7、1.3、將第1～n個(gè)工況各吊桿的截面應(yīng)力值分別與第0個(gè)工況下對應(yīng)的吊桿的截面應(yīng)力值相減，得到第1～n個(gè)工況下吊桿截面應(yīng)力的變化量；

8、1.4、由所得的第1～n個(gè)工況下吊桿截面應(yīng)力的變化量形成n列n行的吊桿截面應(yīng)力變化量矩陣{δσ}，其中每個(gè)工況各吊桿截面應(yīng)力的變化量為一列；將步驟1.2所定的所有吊桿的截面積縮減值構(gòu)造成所有吊桿截面積變化量矩陣{δs}；然后，根據(jù)公式[k]×{δs}＝{δσ}，求得影響矩陣[k]；

9、(2)計(jì)算應(yīng)力均等下各吊桿截面積的變化量

10、2.1、根據(jù)步驟1.2所得的第0個(gè)工況下各吊桿的截面應(yīng)力值，求得原始工況下的應(yīng)力均值σ平均及各吊桿的截面應(yīng)力值與應(yīng)力均值之間的應(yīng)力差值σj-σ平均，j＝1,2,3,…,n，基于所得的應(yīng)力差值構(gòu)造得到1列n行的應(yīng)力差值矩陣{σj-σ平均}；

11、2.2、根據(jù)步驟(1)所確定的影響矩陣[k]和步驟2.1所確定的應(yīng)力差值矩陣{σj-σ平均}，根據(jù)公式[k]×{δs'}＝{σj-σ平均}，求得橋梁所有吊桿在應(yīng)力均等下各吊桿截面積的變化量；

12、(3)確定吊桿在應(yīng)力均等時(shí)各吊桿的截面尺寸

13、在吊桿原有截面積的基礎(chǔ)上加上步驟2.2所得的橋梁所有吊桿在應(yīng)力均等下各吊桿截面積的變化量，即得到各個(gè)吊桿應(yīng)力均等時(shí)的截面積和直徑。

14、優(yōu)選地，在步驟(1)中，若橋梁整體呈軸對稱分布，則i＝0,1,2,3,…,n/2，影響矩陣[k]由矩陣[k1]和矩陣[k2]構(gòu)成，[k1]根據(jù)第0～n/2個(gè)工況下吊桿截面應(yīng)力的變化量所形成的吊桿截面應(yīng)力變化量矩陣{δσ}求得，[k2]＝[k1]t，[k]＝[k1?k2]。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

16、本發(fā)明針對目前吊桿因截面大小、布置位置等因素的不同而導(dǎo)致各吊桿應(yīng)力不均致使壽命不均等的問題，給出了一種快速實(shí)現(xiàn)吊桿應(yīng)力均等的計(jì)算方法，以能夠快速量化各吊桿截面積變化量，并依據(jù)變化量的情況獲知各吊桿的截面積大小，從而快速確定出各個(gè)吊桿需要取怎樣的截面積大小就能夠使得橋梁各個(gè)吊桿的應(yīng)力均等，換言之，本發(fā)明所提出的計(jì)算方法能夠簡便快捷的實(shí)現(xiàn)橋梁所有吊桿的應(yīng)力均等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了各吊桿壽命均等，解決了因吊桿壽命不均而造成的吊桿更換過程中資源極大浪費(fèi)的問題。

17、具體來說，本發(fā)明引入一個(gè)影響矩陣[k]，該矩陣可以量化吊桿截面積變化與吊桿截面應(yīng)力變化之間的關(guān)系，即[k]×{δs}＝{δσ}，其中，{δs}為所有吊桿截面積變化量，{δσ}為所有吊桿截面應(yīng)力變化量。在關(guān)系式中影響矩陣[k]已知的基礎(chǔ)上，通過將吊桿的應(yīng)力均等做為前提，即令{δσ}等于{σj-σ平均}，帶入關(guān)系式求解各吊桿的截面積變化{δs}，即可實(shí)現(xiàn)快速求得橋梁所有吊桿的應(yīng)力均等下各吊桿截面積的變化量，其中，σj為拱橋上第j個(gè)吊桿的應(yīng)力值。通過依據(jù)變化量改變各吊桿的截面積大小，便可簡便快捷的實(shí)現(xiàn)橋梁所有吊桿的應(yīng)力均等。換言之，根據(jù)所求得的各個(gè)吊桿截面積的變化量，加之各個(gè)吊桿原有的截面積，即可得到各個(gè)吊桿應(yīng)力均等情況下的截面積尺寸，參照所得的截面積尺寸，將各吊桿更換成相應(yīng)截面積大小的吊桿就可以實(shí)現(xiàn)拱橋所有吊桿應(yīng)力均等，因此，本發(fā)明的計(jì)算方法計(jì)算簡單，方便快捷，適用性強(qiáng)，且操作便利，具有很高的推廣價(jià)值。

技術(shù)特征：

1.一種快速實(shí)現(xiàn)吊桿應(yīng)力均等的計(jì)算方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種快速實(shí)現(xiàn)吊桿應(yīng)力均等的計(jì)算方法，其特征在于，在步驟(1)中，若橋梁整體呈軸對稱分布，則i＝0,1,2,3,…,n/2，影響矩陣[k]由矩陣[k1]和矩陣[k2]構(gòu)成，[k1]根據(jù)第0～n/2個(gè)工況下吊桿截面應(yīng)力的變化量所形成的吊桿截面應(yīng)力變化量矩陣{δσ}求得，[k2]＝[k1]t，[k]＝[k1?k2]。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種快速實(shí)現(xiàn)吊桿應(yīng)力均等的計(jì)算方法，該計(jì)算方法引入一個(gè)影響矩陣[K]，該矩陣可以量化吊桿截面積變化與吊桿截面應(yīng)力變化之間的關(guān)系，即[K]×{ΔS}＝{Δσ}，其中，{ΔS}為所有吊桿截面積變化量，{Δσ}為所有吊桿截面應(yīng)力變化量。在關(guān)系式中影響矩陣[K]已知的基礎(chǔ)上，通過將吊桿的應(yīng)力均等做為前提，即令{Δσ}等于{σ<subgt;j</subgt;?σ<subgt;平均</subgt;}，帶入關(guān)系式求解各吊桿的截面積變化{ΔS}，即可實(shí)現(xiàn)快速求得橋梁所有吊桿的應(yīng)力均等下各吊桿截面積的變化量，其中，σ<subgt;j</subgt;為拱橋上第j個(gè)吊桿的應(yīng)力值。通過依據(jù)變化量改變各吊桿的截面積大小，便可簡便快捷的實(shí)現(xiàn)橋梁所有吊桿的應(yīng)力均等。

技術(shù)研發(fā)人員：王華,張子墨,王龍林,譚國金
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣西交科集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10