(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210966296.7 (22)申请日 2022.08.11 (71)申请人 华南理工大 学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 381号 申请人 广州大学 (72)发明人 傅继阳　赵勇霖　王荣辉　马牛静　 陈广韬　郑泽宇　黄永辉　 (74)专利代理 机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 专利代理师 周春丽 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种大节段钢箱梁端面制造倾角的计算方 法 (57)摘要 本发明提供的一种大节段钢箱梁端面制造 倾角的计算方法， 包括： 利用大节段钢箱梁截面 的性质， 得到 得到相邻大节段钢 箱 梁匹配焊接截面位置的制造倾角 为截面C从焊接至成桥的累计曲率变化量； 制造 线形中相邻大节段匹配口的制造倾角ii本质上 是在该截面位置的一种曲率补偿； 建立大阶段钢 箱梁正装有限元模型， 并得到简化后的大节段端 面无应力制造倾角计算公式。 本发 明将桥梁工程 中常规的预拱度设置中高程补偿的概念拓展到 了曲率补偿层面， 以解决大节段钢箱梁端面制造 倾角计算的核心问题， 和实现相邻大节段钢箱梁 安装时的端面匹配 。 权利要求书3页 说明书8页 附图4页 CN 115391883 A 2022.11.25 CN 115391883 A 1.一种大节段钢箱梁端面制造倾角的计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 设相邻大节段钢箱梁的匹配截面为C‑、 C+截面， 相邻大节段钢箱梁端 面C‑、 C+截面 的制造倾角为γi‑、 γi‑， 利用大节段钢箱梁 截面的性质， 得到 步骤2： 利用大节段钢箱梁端面曲率的性质， 并结合步骤1中的公式得到相邻大节段钢 箱梁匹配焊接截面位置的制造倾角 为截面C从焊接至成桥的累计 曲率变化 量； 步骤3： 制造倾角γi决定了大节段制造线形在截面C处的曲率 该曲率于焊接后开始 在施工临时荷载、 结构自重及二期恒载等的作用下， 在各个工况不断产生变化增量 n为工况的数量， 直至成桥状态， 截面C处的曲率Ki达到了设计成桥曲率 即基于补偿原则， 有： 式中： 分别为大节段匹配口截面的无应力曲率、 曲率补偿量和设计 曲率； 在结构高程变化方面表现为： 可知， 制造线形中相邻大节段匹配口的制造倾角γi本质上是在该截面位置的一种曲率 补偿； 步骤4： 建立大阶段钢箱梁正装有限元模型， 由于大节段从无应力状态至匹配焊接状 态， 其端部均为简支梁自由端， 弯矩为零， 故匹配口处截面C的成桥弯矩即为该截面从焊接 至成桥的弯 矩增量， 则 结合 得 式中， 为匹配口处截面C的成桥弯矩， 为匹配口处截面C的成桥弯矩， 为截面从 焊接至成桥的弯 矩增量， EI 为梁的抗弯刚度； 步骤5： 基于制造倾角γi本质上是在该截面位置的一种曲率补偿， 并设大节段匹配后， 其匹配面节点与其前节点、 后节点在施工临 时荷载、 结构自重及二期恒载等的作用下， 在各 个工况产生的累计挠度的相反值分别为Δi， Δi‑1， Δi+1， 则有： α、 β 是大节段匹配面前后的小节段钢箱梁斜率变化的相对值， L1、 L2分别为两相邻大节 段钢箱梁的钢箱梁段长度； 当大节段钢箱梁匹配端口在设计成桥线形中是单坡形式时， 大节段端面无应力制造倾 角计算的简化公式为： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115391883 A 2当匹配端口处于设计线形中的竖曲线中， 需要在公式(12)的基础上计入设计线形竖曲 线中初始曲率的影响， 此时大节段端面无应力制造倾角的计算公式为： 式中： θi为设计竖曲线造成的水平夹角差； Hi‑1、 Hi、 Hi+1均为节点设计标高。 2.根据权利要求1所述的一种大节段钢箱梁端面制造倾角的计算方法， 其特征在于， 步 骤1中得到 的过程包括： 设截面C‑、 C+的中性轴曲线切线与水平面的夹角分别 为 从制造时无应力状态 至匹配焊接前， 截面C‑、 C+由于转动变形引起的夹角 的改变量分别 为 从 匹配焊接后至最终成桥状态由后续各类型荷载引起的夹角 变化量分别为 则施工全过程中 的累计变化量 分别为： 设相邻大节段钢 箱梁端面C‑、 C+腹板与铅垂线的夹角为ξi‑、 ξi+， 在无应力状态下制造时 大节段钢箱梁端面C‑、 C+腹板与铅垂线的夹角 分别满足： 则在匹配焊接工况下， 相邻大节段钢箱梁端面C‑、 C+腹板与铅垂线的夹角 分别 满足： 则要求C+、 C‑端面相互平行， 即 代入(3)式则有： 3.根据权利要求2所述的一种大节段钢箱梁端面制造倾角的计算方法， 其特征在于， 要 求C+、 C‑端面相互平行 是为了保证相邻大节段钢箱梁端面在匹配 焊接工况下自动匹配。 4.根据权利要求2所述的一种大节段钢箱梁端面制造倾角的计算方法， 其特征在于， 步 骤2中， 截面C从焊接 至成桥的累计曲率变化 量的表达式为： 将(5)式代入(4)式， 即可 得到 5.根据权利要求1所述的一种大节段钢箱梁端面制造倾角的计算方法， 其特征在于， 步 骤5中， 桥梁工程中常以直代曲的方法进行简化制造， 钢箱梁中性轴并不是一条光滑的曲 线， 因此可以建立匹配面节点和其前节点、 后节点的三节点几何模型用以简化计算匹配面 的曲率补偿量。 6.根据权利要求1 ‑5任一所述的一种大节段钢箱梁端面制造倾角的计算方法， 其特征 在于， 还包括步骤6： 以中性轴为基准， 结合所述制造倾角， 对钢箱梁顶、 底板 长度进行修 正。 7.根据权利要求6所述的一种大节段钢箱梁端面制造倾角的计算方法， 其特征在于， 当权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115391883 A 3