[发明专利]桥梁预应力分析方法及系统

摘要

本发明提供一种桥梁预应力分析方法及系统，包括：设置未施工桥梁的设计参数、预应力体系参数、预压应力施加方法；构建桥梁三维模型；构建预应力损失模型，根据预应力损失不同原因构建不同模型；根据预压应力施加方法、施工阶段对不同模型进行组合得到不同阶段的预应力损失组合模型和有效预应力模型；存储已经施工桥梁的设计参数、预应力体系参数和模型参数；将未施工的桥梁与已经施工的桥梁进行匹配，得到与未施工桥梁相似的已施工桥梁；通过相似的已施工桥梁的模型参数在设定范围内调整未施工模型的模型参数。上述方法及系统通过已经施工桥梁和未施工桥梁的匹配，可以对未施工桥梁的模型参数的设计值进行调整，大大提高了设计值的准确性。

主权项

1.一种桥梁预应力分析系统，其特征在于，包括：参数设定部，设置未施工的桥梁的设计参数、预应力体系参数、预压应力施加方法；桥梁模拟部，根据所述设计参数构建桥梁的三维模型；预应力损失模型构建部包括：第一模型构建模块，构建预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的应力损失的第一模型σ_S1，根据下式(3)构建第一模型，σ_S1＝σ_con[1‑e^‑(μθ+kx)](3)其中，σ_con为锚下张拉控制应力，x为从张拉端至计算截面的管道长度在构件纵轴上的投影长度或为三维空间曲线管道长度，θ为从张拉端至计算界面间管道平面曲线的夹角之和，μ为预应力筋与管道壁之间的摩擦系数，k为管道每米局部偏差对摩擦的影响系数；第二模型构建模块，构建锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失的第二模型σ_S2，根据下式(4)构建第二模型，其中，Δl为锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值之和，l为预应力筋束的有效长度，E_P预应力筋束的弹性模量；第三模型构建模块，构建预应力筋和台座间温差引起的应力损失的第三模型σ_S3，根据下式(5)构建第三模型，σ_s3＝α(t₂‑t₁).E_P(5)其中，α为预应力筋的线膨胀系数，t₂‑t₁为预应力筋和台座间温差；第四模型构建模块，构建混凝土弹性压缩引起的应力损失的第四模型σ_S4；第五模型构建模块，构建预应力筋松弛引起的应力损失的第五模型σ_S5；第六模型构建模块，构建混凝土收缩和徐变引起的应力损失的第六模型σ_S6；有效预应力模型构建部，根据参数设定部选择的预压应力施加方法，按照施工阶段对预应力损失模型构建部构建的不同模型进行组合得到不同阶段的预应力损失组合模型，从而结合锚下张拉控制应力得到不同阶段的有效预应力模型，其中，当预应力施加方法选择先张法时，预加应力阶段的预应力损失组合模型使用阶段的预应力损失组合模型当预应力施加方法选择后张法时，预加应力阶段的预应力损失组合模型使用阶段的预应力损失组合模型知识库，存储已经施工的桥梁的设计参数、预应力体系参数以及已经施工桥梁的预应力损失模型的模型参数，所述模型参数包括采用曲线预应力孔道摩阻实验获得管道每米长度的局部偏差对摩擦的影响系数k和预应力筋与管道壁之间的摩擦系数μ；匹配部，根据设计参数和预应力体系参数将未施工的桥梁与已经施工的桥梁进行匹配，得到与未施工桥梁相似的已施工桥梁，所述匹配部包括：聚类单元，采用聚类算法按照未施工桥梁的各设计参数和预应力体系参数对已施工桥梁进行聚类，得到不同设计参数和不同预应力体系参数对应的聚类结果集合；判断单元，判断多个聚类结果集合是否存在交集，如果存在交集，发送信号给第一匹配单元；如果不存在交集，发送信号给第二匹配单元；第一匹配单元，将交集作为相似的已施工桥梁集合，将所述相似的已施工桥梁集合中各桥梁的模型参数的平均值作为相似的已施工桥梁的模型参数；第二匹配单元，将根据桥梁跨径获得的聚类结果作为相似的已施工桥梁集合，将所述相似的已施工桥梁集合中各桥梁的模型参数的平均值作为相似的已施工桥梁的模型参数；模型参数获得部，在相似的已施工桥梁的模型参数的设定范围内调整未施工模型的模型参数。