[发明专利]现浇钢筋混凝土管沟的设计方法与系统

权利要求书

1.一种现浇钢筋混凝土管沟的设计方法，其特征在于，包括步骤：

获取钢筋混凝土管沟尺寸参数，所述钢筋混凝土管沟尺寸参数包括管长度、管宽度、管沟高度、管净空宽、管净空高以及管壁厚度；

根据所述钢筋混凝土管沟尺寸参数，构建钢筋混凝土管沟三维模型，并根据有限元理论，将所述钢筋混凝土管沟三维模型转换为钢筋混凝土管沟二维模型；

对所述钢筋混凝土管沟二维模型进行有限元计算，所述有限元计算包括设计荷载及荷载工况组合确定、有限元网格的划分、材料参数的设定以及荷载施加与有限元静力分析；

提取所述钢筋混凝土管沟二维模型中任意截面，根据有限元计算结果，获取提取的截面上各节点的正应力和剪应力；

根据提取截面上各节点的正应力，计算提取截面等效柱截面的弯矩与轴力，根据提取截面上各节点的剪应力，计算提取截面等效柱截面的剪力值；

根据提取截面上各节点的正应力、提取截面等效柱截面的弯矩与轴力以及提取截面等效柱截面的剪力值对提取截面进行配筋计算；

对所述钢筋混凝土管沟二维模型中提取的不同截面进行配筋计算，获得所述钢筋混凝土管沟二维模型中不同截面的配筋计算结果；

根据所述钢筋混凝土管沟二维模型中不同截面的配筋计算结果以及所述钢筋混凝土管沟尺寸参数，获得现浇钢筋混凝土管沟的设计结果；

所述根据提取截面上各节点的正应力，计算提取截面等效柱截面的弯矩与轴力包括：

剔除所述提取截面上各节点的正应力中提取截面与管壁内边缘的交点处对应的正应力以及提取截面与管壁外边缘的交点处对应的正应力；

采用最小二乘法，将剔除后剩余的所述提取截面上各节点的正应力拟合为一条直线；

根据拟合的直线，重新计算提取截面与管壁内边缘的交点处对应的正应力以及提取截面与管壁外边缘的交点处对应的正应力；

根据重新计算获得的提取截面与管壁内边缘的交点处对应的正应力以及提取截面与管壁外边缘的交点处对应的正应力，计算提取截面等效柱截面的弯矩与轴力；

所述根据提取截面上各节点的剪应力，计算提取截面等效柱截面的剪力值包括：根据提取截面上各节点的剪应力，采用平均剪应力法计算提取截面等效柱截面的剪力值，其中，所述平均剪应力法计算提取截面等效柱截面的剪力值如下：

假定应力点数为N，其中，第n个点的剪应力值为τ_n，则采用平均剪应力法计算截面柱的剪力值h为管壁厚度，B为提取截面宽度。

2.根据权利要求1所述的现浇钢筋混凝土管沟的设计方法，其特征在于，提取截面等效柱截面的弯矩与轴力计算公式分别为：

式中，M为提取截面的弯矩，N提取截面的轴力，σ₁为重新计算获得的提取截面与管壁内边缘的交点处对应的正应力，σ₂为重新计算获得的提取截面与管壁外边缘的交点处对应的正应力，h为管壁厚度，B为提取截面宽度。

3.根据权利要求1所述的现浇钢筋混凝土管沟的设计方法，其特征在于，所述根据提取截面上各节点的正应力、提取截面等效柱截面的弯矩与轴力以及提取截面等效柱截面的剪力值对提取截面进行配筋计算的步骤包括：

根据提取截面上各节点的正应力、提取截面等效柱截面的弯矩与轴力以及提取截面等效柱截面的剪力值，并基于混凝土结构设计规范或水工混凝土结构设计规范，采用理正软件对提取截面进行配筋计算。

4.根据权利要求1所述的现浇钢筋混凝土管沟的设计方法，其特征在于，所述提取所述钢筋混凝土管沟二维模型中任意截面，根据有限元计算结果，获取提取的截面上各节点的正应力和剪应力之后，还包括：

建立二维平面坐标系，在二维平面坐标系中，第一轴线方向表征节点正应力，第二轴线方向表征节点距离截面与管壁内边缘的交点的距离。

5.根据权利要求4所述的现浇钢筋混凝土管沟的设计方法，其特征在于，所述第一轴线方向为Y轴方向，所述第二轴线方向为X轴方向。