1.一种压弯剪扭作用下预制桥墩的荷载-变形确定方法,其特征在于,包括:确定压弯剪扭作用下预制桥墩扭矩-转角分析模型的第一模型阶段划分和第一模型分析假定条件,根据所述阶段划分和分析假定条件分别计算弹性阶段临界点a的扭矩与转角、临界点b的扭矩与转角和临界点c的扭矩与转角;确定压弯剪扭作用下预制桥墩剪力-位移分析模型的第二模型阶段划分,根据所述第二模型阶段划分及第二模型分析假定条件分别计算临界点A的力与位移、临界点B的力与位移和临界点C的力与位移;将扭矩-转角分析模型的临界点o、a、b、c连线,形成完整扭矩-转角曲线,将剪力-位移分析模型的临界点O、A、B、C连线,形成完整力-位移曲线,根据所述扭矩-转角曲线和力-位移曲线构建预制桥墩荷载-变形分析模型;选取不同参数的预制桥墩,利用所述荷载-变形分析模型计算其扭矩-转角曲线和力-位移曲线,将理论曲线与试验曲线对比,验证模型对预制桥墩荷载-变形规律的预测准确性。
2.根据权利要求1所述的压弯剪扭作用下预制桥墩的荷载-变形确定方法,其特征在于,确定压弯剪扭作用下预制桥墩扭矩-转角分析模型的第一模型分析假定条件,包括:构建桥墩空间桁架模型;将桥墩空间桁架模型中的混凝土被视为斜压杆,预应力筋被视为纵筋腹杆,箍筋被视为拉杆;在桥墩空间桁架模型中,混凝土斜压杆只承受压力,不承受剪力和拉力;纵筋、箍筋与斜压杆合力作用线重合;忽略预应力筋的销栓作用;桥墩抗扭刚度为各节段串联刚度。
3.根据权利要求1所述的压弯剪扭作用下预制桥墩的荷载-变形确定方法,其特征在于,所述根据所述阶段划分和分析假定条件分别计算弹性阶段临界点a的扭矩与转角,包括:根据混凝土抗拉强度和弹性阶段oa截面抵抗矩,计算弹性阶段临界点a的扭矩;根据剪切模量、截面惯性矩和折减系数,计算预制桥墩在a点的抗扭刚度;根据所述a点的抗扭刚度和弹性阶段临界点a的扭矩,计算弹性阶段临界点a的转角。
4.根据权利要求3所述的压弯剪扭作用下预制桥墩的荷载-变形确定方法,其特征在于,所述a点的抗扭刚度的计算公式如下所示:其中, 为预制桥墩在a点的抗扭刚度, 为剪切模量, 为截面惯性矩, 为a点的折减系数,取0.65。
5.根据权利要求1所述的压弯剪扭作用下预制桥墩的荷载-变形确定方法,其特征在于,根据所述阶段划分和分析假定条件分别计算临界点b的扭矩与转角,包括:根据预制桥墩接缝的截面抗扭塑性抵抗矩和极限剪应力,计算临界点b的扭矩;根据桥墩空间桁架模型在强化阶段ab中外力产生的应力和,采用虚功原理公式计算计算桥墩在强化阶段的抗扭刚度;根据所述强化阶段的抗扭刚度和临界点b的扭矩,计算临界点b的转角。
6.根据权利要求5所述的压弯剪扭作用下预制桥墩的荷载-变形确定方法,其特征在于,所述强化阶段的抗扭刚度的计算公式如下所示:其中, 为桥墩单个节段在强化阶段的抗扭刚度, 为外力产生的应力和, 为单元扭矩产生的应力, 为桥墩体积, 为桥墩弹性模量。
7.根据权利要求1所述的压弯剪扭作用下预制桥墩的荷载-变形确定方法,其特征在于,所述临界点A点的力的计算公式和位移的计算公式如下所示: 为临界点A点的力,I为截面惯性矩, 为桥墩节段宽度, 为桥墩计算高度, 为预应力筋初始张拉力, 为施加在桥墩的上部荷载, 为桥墩截面面积;其中, a为临界点A点的位移, 为桥墩曲率,E为桥墩弹性模量, 为临界点A点的力,I为截面惯性矩,h为桥墩计算高度。
8.根据权利要求1所述的压弯剪扭作用下预制桥墩的荷载-变形确定方法,其特征在于,所述临界点B点的力的计算公式和位移的计算公式如下所示:其中, 为临界点B点的力, 为与加载方向平行的一个面内裂缝顶部至受压区形心的垂直距离; 为与加载方向平行的另一个面内裂缝顶部至受压区形心的垂直距离; 为箍筋间距, 为箍筋拉力, 为与加载方向平行的一个面的裂缝与沿墩高方向的夹角, 为与加载方向平行的另一个面的裂缝与沿墩高方向的夹角;其中, 为临界点B点的位移, 为预应力筋无粘结段的伸长量,D为截面宽度,c为受压区高度, 为临界点B点的力, 为预应力筋应力分布长度 和屈服应变 的乘积, 为抗弯刚度, 为剪切刚度。
9.根据权利要求1所述的压弯剪扭作用下预制桥墩的荷载-变形确定方法,其特征在于,所述选取不同参数的预制桥墩,利用所述荷载-变形分析模型计算其扭矩-转角曲线和力-位移曲线,将理论曲线与试验曲线对比,验证模型对预制桥墩荷载-变形规律的预测准确性,包括:采用正向的荷载-变形曲线与理论所计算的曲线进行对比,以对模型的准确性进行验证。
10.一种压弯剪扭作用下预制桥墩的荷载-变形确定系统,其特征在于,包括:第一确定单元,用于确定压弯剪扭作用下预制桥墩扭矩-转角分析模型的第一模型阶段划分和第一模型分析假定条件,根据所述阶段划分和分析假定条件分别计算弹性阶段临界点a的扭矩与转角、临界点b的扭矩与转角和临界点c的扭矩与转角;第二确定单元,用于确定压弯剪扭作用下预制桥墩剪力-位移分析模型的第二模型阶段划分,根据所述第二模型阶段划分及第二模型分析假定条件分别计算临界点A的力与位移、临界点B的力与位移和临界点C的力与位移;处理单元,用于将扭矩-转角分析模型的临界点o、a、b、c连线,形成完整扭矩-转角曲线,将剪力-位移分析模型的临界点O、A、B、C连线,形成完整力-位移曲线,根据所述扭矩-转角曲线和力-位移曲线构建预制桥墩荷载-变形分析模型;验证单元,用于选取不同参数的预制桥墩,利用所述荷载-变形分析模型计算其扭矩-转角曲线和力-位移曲线,将理论曲线与试验曲线对比,验证模型对预制桥墩荷载-变形规律的预测准确性。