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鋼箱梁入門系列漫談(六)容許應力法和極限狀態法

  
美橋欣賞

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南京長江大橋 

 

 
 

 

 
 
有一段歷史叫南京長江大橋;
有一個故事叫南京長江大橋;
有一種精神叫南京長江大橋。
——中鐵大橋勘測設計院-諸志強
編者按:諸志強工程師,根源南京,耕回南京,情系南京長江橋。
 
 

 

容許應力法

 

《鐵路橋梁鋼結構設計規范》(TB 10091-2017)采用容許應力法,主力荷載組合系數:1.0×恒載+1.0×活載+1.0×支座沉降。荷載組合下的應力小于規范中的容許應力200MPa (以Q345為例,345/1.7=203MPa)。

 

抗力分項系數1.7=1/0.8x1.35x1(鋼材勻質系數0.8、超載系數(活載發展系數)1.35和工作條件1.0)。

 

 

極限狀態法

 

 

《公路鋼結構橋梁設計規范》(JTG D64-2015)采用極限狀態法,外荷載組合系數:1.2×恒載+1.4×活載+1.4×其它可變活載×0.75(結構重要性系數未列)。
 
綜合起來極限狀態法相比于容許應力法,荷載綜合系數采用了1.35。荷載組合下的應力小于規范中的容許應力275MPa (以Q345為例,345/1.25=275MPa)。材料分項系數1.25=1/0.8(鋼材勻質系數0.8)。
 
討論至此,大家已經發現1.7=1.35×1.25。假意或真情,容許應力法與極限狀態法在設計史上第一次如此完美的結合在一起。
 
135編輯器

 

 

由以上分析可知,我國公路規范極限狀態法與鐵路規范容許應力法在應力水平控制上基本一致。當然由于一些別的原因,現有15版公路規范設計的橋梁在很多情況下保守于采用鐵路容許應力法,后面將詳細論述。

 

此外,2019年6月11日實施的《鐵路橋涵設計規范(極限狀態法)》已和《公路鋼結構橋梁設計規范》(JTG D64-2015)統一采用極限狀態法進行鋼結構設計。

 

 

容許應力法和極限狀態法都可以設計出極具藝術美的橋梁。技術與藝術的結合,盡在設計師水平。

 

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西班牙鐵路橋  “Río Ulla” Viaduct(采用極限狀態法設計)

 

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南京鐵路橋:大勝關橋(采用容許應力法設計)
 

百木科技優勢——高效的BIM建模方案

1. 實時協同設計:對項目進行合理的分工劃分后,每位工程師只需完成各自所負責的部分;道路、橋梁、管道、橋面系分開同時建模,且分工導致更加熟練及精確高效的工作,提升建模效率。

2. 參數化建模:CATIA建模過程中通過特征參數發布,可以很方便地捕獲歷史設計和模板化。橋梁設計的本質其實是構造參數的確定,建立參數驅動的參數化模型有多種好處:

3. 模型調整變得快捷——通過參數調整模型,提高設計效率;

4. 模型可重復利用——橋梁設計不再是大量重復,而是可積累可繼承的過程。

5. 自定義模板:屬于參數化建模的高級運用。一般以參數和骨架作為輸入,定義構件跟輸入之間的幾何邏輯關系,實現批量實例化的目的,從而極大的提高建模效率。

6. 支持復雜曲面設計:對于復雜空間曲面,在傳統二維設計中是難以表達清楚,采用CATIA進行三維設計可以定義多截面曲面,從而準確表達出曲面設計。

7. 骨架驅動模型:骨架可以理解為點、線、面的參數,而這些骨架參數又是以一般參數驅動的,因此能夠實現工程模型的全參化調整。在該功能支持下,可以實現更高效率的橋梁設計。

8. 有限元分析:CATIA中的三維模型導入有限元分析軟件,對BIM模型進行二次利用,省去了在有限元軟件中前處理建模的時間,大大提高了分析效率,同時也保證分析模型與三維模型的一致性。

 

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