(19)中华 人民共和国 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 202111301562.6 (22)申请日 2021.11.04 (71)申请人 东南大学 地址 210018 江苏省南京市麒 麟科创园智 识路26号启迪城立 业园04幢 申请人 深圳市市政设计 研究院有限公司 (72)发明人 杨明　牛泽晖　张海龙　钱建奇　 朱勤　蒋华　刘敬华　许有胜　 肖为奇　何晓晖　王梦雨　于芳　 陈建森　吴歧贤　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 代理人 李想 (51)Int.Cl. G06F 30/10(2020.01)G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种预弯组合梁设计验算系统及使用方法 (57)摘要 本发明涉及一种预弯组合梁设计验算系统 及其使用方法， 属于桥梁结构电算设计领域。 该 系统输入预弯组合梁截面参数、 运行截面几何特 性计算模块中， 荷载参数输入至内力计算模块 中， 分析选项的需求发送至设计验算模块中； 由 截面几何特性计算模块及内力计算模块计算得 到结果输入至设计验算模块中， 设计验算模块自 动验算其设计结果， 由后处理模块生成最大变形 示意图、 验 算结果、 Abaqus建模表 格、 计算结果表 格、 自动计算表格、 计算结果报告。 本方案对公路 预弯组合梁结构进行自动设计验算分析及尺寸 优化的计算软件， 适用于计算预弯组合梁简支等 截面梁及变截面梁， 且可区分工程梁与试验梁两 种梁段类型。 权利要求书3页 说明书8页 附图7页 CN 114169024 A 2022.03.11 CN 114169024 A 1.一种预弯组合梁设计验算系统， 其特征在于： 包括前处理模块、 计算模块、 后处理模 块； 所述的前处 理模块用于 输入预弯组合梁 截面参数、 材料参数、 荷载参数、 分析选项； 所述的计算模块包括内力计算模块、 截面几何特性计算模块、 设计验算模块； 所述的后处 理模块用于 显示通过计算模块所计算的结果； 输入预弯 组合梁截面参数、 材料参数后， 运行截面几何特性计算模块中， 荷载参数输入 至内力计算模块中， 分析选项的需求发送至设计验算模块中； 由截面几何特性计算模块及 内力计算模块计算得到结果输入至设计验算模块中， 设计验算模块自动验算其设计结果， 设计验算全部通过后， 由后处理模块生成最大变形示意图、 验算结果、 Abaqus建模表格、 计 算结果表格、 自动计算表格、 计算结果报告。 2.根据权利要求1所述的预弯组合梁设计验算系统， 其特 征在于： 所述的 前处理模块通过截面输入 界面、 材料输入界面、 荷载输入 界面、 分析选项界面输入设计 参数。 3.根据权利要求1所述的预弯 组合梁设计验算系统， 其特征在于： 还包括施工阶段计算 参数计算模块、 正常使用极限状态计算模块、 稳定性计算模块、 承载能力极限状态计算模 块、 连接件设计计算模块、 材料用量计算模块、 试验荷载计算模块； 所述设计验算模块依据 内力计算模块、 截面几何特性计算模块提供 的参数由正常使用极限状态计算模块、 施工阶 段计算参数计算模块、 稳定性计算模块、 承载能力极限状态计算模块对设计梁进 行验算， 再 分别由连接件设计 计算模块、 材 料用量计算模块计算预弯组合梁的连接件、 材 料用量。 4.根据权利要求1所述的预弯 组合梁设计验算系统， 其特征在于： 所述的内力计算模块 用于计算恒载集度、 恒载内力、 汽车荷载横向分布系 数、 冲击系数、 活载内力计算值以及试 验荷载内力值； 所述截面几何特性计算模块用于计算预弯组合梁工字形截面、 预弯组合梁截面、 预弯 组合梁截面以及不计一期混凝土的预弯组合梁截面， 且基于是否简化二期混凝土承托提供 简化计算和精确计算两种计算方式； 所述施工阶段计算参数计算模块， 用于计算施工阶段预弯组合梁预弯力及钢梁预拱 度， 在钢梁跨中控制应力输入完成后， 自动计算预弯力和钢梁预 拱度； 所述正常使用极限状态计算模块， 用于计算并验算预弯组合梁各阶段应力值、 挠度值 以及构件类型的判定； 所述稳定性计算模块， 用于验算施工阶段钢梁整体稳定性和局部稳定性， 并给出无需 验算钢梁整体性的横向支 顶数； 所述承载能力极限状态计算模块， 用于验算预弯组合梁截面受弯承载力和受剪承载 力； 所述连接件设计计算模块， 用于计算栓钉连接件和自定义连接件两种连接件类型， 最 终基于技 术标准构造要求给定建议连接件数量； 所述材料用量计算模块， 用于估算单梁上部结构和全桥上部结构材料用量总和每平方 米用量， 基于技 术标准构造要求给 出估算普通钢筋用量； 所述试验荷载计算模块， 用于试验梁在给定加载荷载大小、 位置和比例下， 计算主梁试 验荷载内力；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114169024 A 2所有计算完成后， 系统会给 出截面参数修改建议， 并提供自动设计修改选项。 5.根据权利要求1所述的预弯 组合梁设计验算系统， 其特征在于： 所述的截面几何特性 模块， 当截面和材料输入完成后， 系统自动发送数据流信号给截面几何特性计算模块， 即时 计算截面几何特性， 并将计算结果以数据流信号发送给设计验算模块。 6.根据权利要求2所述的预弯 组合梁设计验算系统， 其特征在于： 所述的所述截面输入 界面， 当输入预弯组合梁的跨径和桥宽后， 系统自动拟定截面尺寸， 可在界面修改或直接输 入截面尺寸， 系统判定 输入尺寸是否在预设合理范围内， 自动进行核验； 所述材料输入界面， 当选择推荐截面尺寸时， 自动填入预设材料参数； 未选择时， 自行 填入材料参数； 所述荷载输入界面， 当选择完成汽车荷载等级或者试验荷载计算方式， 系统自动计算 验算截面处的恒载弯矩、 剪力及全桥的活载包络图， 并预弯组合梁中每根预弯梁以0.05米 的固定间隔进 行荷载组合逐一判断最不利截面， 并将最后最不利截面的内力值以数据流信 号发送给设计验算模块； 所述分析选项界面， 直接调用正常使用极限状态计算模块， 自动给出施工阶段计算参 数， 可选择计算选项， 施工阶段计算参数包括预弯组合梁预弯力及钢梁预拱度； 所述计算选 项包括， 计算荷载 组合方式、 构件抗裂类型、 应力计算状态、 承载能力计算方法、 稳定性计算 要求、 材料用量计算要求； 当分析选项界面发送的数据流信号， 由设计验算模块接收后， 系统对该截面处 的应力、 挠度、 承载能力、 抗裂性进 行计算， 判断主梁稳定性， 并根据构 造要求设计连接件， 最 终给出 全桥的材 料用量。 7.根据权利要求1所述的预弯 组合梁设计验算系统， 其特征在于： 当设计验算模块计算 未通过时， 系统根据未通过项主要发生原因， 自动调整截面尺寸、 材料强度， 反复循环， 直至 所有设计验算项通过或自动调整次数达 到设定值 为止； 当设计验算模块计算通过时， 系统通过承载能力判断其截面尺寸材料的富余程度， 以 材料用量最少为原则， 主要优化钢梁及一期混凝土尺寸， 直至材料用量最少且保证主梁设 计参数均通过验算或优化次数达到 设定值； 所述自动调整截面参数、 材料强度， 调整方式为 控制单一变量法， 根据该设计验算项主要影响因素和因素影响程度， 逐一进行调整， 调整 范 围上下限主要依据技 术标准设计要求和经验值范围， 截面尺寸优化原理同理。 8.根据权利要求1 ‑7任意一项所述的预弯组合梁设计验算系统的使用方法， 其特征在 于， 使用步骤如下： 步骤一： 点击截面， 调用截面输入界面， 输入跨径和桥宽， 系统自动给出基于已有尺寸 数据库和 技术标准的预弯组合梁截面尺寸， 并自动选择混凝土型号和钢 材等级， 确定材料 参数； 步骤二： 点击荷载， 调用荷载输入界面， 输入荷载参数； 当未输入参数时， 设计验算将以 最不利设计荷载及默认分析选项 进行直接计算； 步骤三： 点击分析， 调用分析选项界面， 选择计算项， 点击计算， 进入设计验算阶段； 步骤四： 系统根据设计验算结果， 自动调整主梁截面参数或材料参数， 直至所有设计验 算参数通过为止； 步骤五： 选择 是否优化， 选择优化， 以材 料用量最少为原则， 自动进行优化。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114169024 A 3