[发明专利]一种大跨桥梁风与温度荷载联合设计值的确定方法有效

专利信息
申请号: 201910402688.9 申请日: 2019-05-15
公开(公告)号: CN110162862B 公开(公告)日: 2023-04-07
发明(设计)人: 张文明;王志伟;刘钊 申请(专利权)人: 东南大学
主分类号: G06F30/13 分类号: G06F30/13;G06F30/20
代理公司: 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 代理人: 梁耀文
地址: 211189 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 桥梁 温度 荷载 联合 设计 确定 方法
【说明书】:

发明公开了一种大跨桥梁风与温度荷载联合设计值的确定方法,步骤为:收集桥梁附近气象观测站的30年以上风速与气温的极值样本组;按炎热季和寒冷季将风速与气温的各个极值样本组分割成两个子样本组;建立各个子样本组中风速与气温的二维联合分布模型;根据各个子样本组的联合分布计算风速与气温的两变量重现期;绘制各个子样本组的两变量重现期等值线;按荷载规范先设定其中一个变量的取值,对应的风速与气温组合构成一组基本风速与气温联合设计值;将基本风速换算至桥梁计算基准高度处设计风速、气温换算至结构温度。本发明实现了对规范规定的大跨桥梁工程设计中应考虑的风荷载、温度荷载进行适当折减的目标,避免了大跨桥梁的设计过于保守。

技术领域

本发明属于桥梁抗风设计和研究领域,特别涉及一种大跨桥梁风与温度荷载联合设计值的确定方法。

背景技术

大跨桥梁多分布在一些非常重要的公路或铁路运输线路上,是影响到国计民生的生命线工程。在大跨桥梁建成运营期间,各种灾害性天气和极端气象事件可能会对大跨桥梁的安全造成影响,给大跨桥梁的安全运行带来一定的风险,进而影响到国家的经济建设和人民的生命财产安全。因此在大跨桥梁的设计研究阶段,风荷载以及温度荷载对大跨桥梁结构的影响应得到慎重考虑。

《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)、《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T3360-01-2018)以及《铁路桥涵设计规范》(TB 10002-2017)中规定了公路桥梁和铁路桥梁的风荷载和温度荷载的取值,并且为了保证桥梁结构足够的安全,规范规定的荷载取值往往偏于保守。在桥梁工程设计中需要同时考虑风荷载和温度荷载,两种活荷载在组合时采用简单叠加的办法,而实际工程区域大风天气、极端温度天气状况同时发生的可能性因地而异,每个工程都不一样,如果都一概地采用简单叠加规范规定的风荷载和温度荷载的办法,势必会造成大跨桥梁的设计过于保守,由此导致的构件尺寸加大会带来不必要的恒载增加、材料浪费以及造价增加等问题。因而在大跨桥梁工程设计中应考虑风荷载和温度荷载的适当折减,但规范无法给出折减系数的取值。

因此,需要一种大跨桥梁风与温度荷载联合设计值的确定方法以解决上述问题。

发明内容

发明目的:针对现有技术中无法对规范规定的大跨桥梁工程设计中应考虑的风荷载、温度荷载进行适当折减的缺陷,本发明提供大跨桥梁风与温度荷载联合设计值的确定方法,实现了对规范规定的大跨桥梁工程设计中应考虑的风荷载、温度荷载进行适当折减的目标,避免了大跨桥梁的设计过于保守。

技术方案:本发明提出一种大跨桥梁风与温度荷载联合设计值的确定方法,包括如下步骤:

(1)收集桥梁附近气象观测站的30年以上风速与气温的极值样本组;

(2)按炎热季和寒冷季将风速与气温的各个极值样本组分割成两个子样本组;

(3)建立各个子样本组中风速与气温的二维联合分布模型;

(4)根据各个子样本组的联合分布计算风速与气温的两变量重现期;

(5)以两变量重现期与单变量的设计重现期相同为原则,绘制各个子样本组的两变量重现期等值线;

(6)在两变量重现期等值线上,按荷载规范先设定其中一个变量的取值,对应的风速与气温组合构成一组基本风速与气温联合设计值;

(7)将基本风速换算至桥梁计算基准高度处设计风速、气温换算至结构温度,即为风与温度荷载的联合设计值。

进一步的,所述步骤(1)中极值样本组的收集方法采用月极值取样,所得极值样本组包括:

极值风速样本组:月极值风速以及此时对应的气温;

最高气温样本组:月最高气温以及此时对应的风速;

最低气温样本组:月最低气温以及此时对应的风速。

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