(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 202111525634.5 (22)申请日 2021.12.14 (71)申请人 石家庄铁道大 学 地址 050048 河北省石家庄市北二环东路 17号 (72)发明人 张吉仁　卜建清　孟令佩　张立平　 郭至博　邹健　张子卓　韩浩　 (74)专利代理 机构 北京思创大成知识产权代理 有限公司 1 1614 代理人 高爽 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种钢-混凝土组合梁剩余承 载力有限元计 算方法 (57)摘要 本发明公开了一种钢 ‑混凝土组合梁剩余承 载力有限元计算方法， 涉及桥梁技术领域， 该方 法包括： S1、 建立钢 ‑混凝土组合梁有限元模型， 将栓钉与钢梁顶面合并在一起； S2、 计算所述钢 ‑ 混凝土组合梁有 限元模型承受设定次数的疲劳 荷载后的本构参数， 并更新其中的材料属性； S3、 将静力荷载取疲劳荷载上限值， 定义分析步， 并 提交分析； S4、 根据组合梁 疲劳破坏准则判断钢 ‑ 混凝土组合梁是否发生疲劳破坏， 若钢 ‑混凝土 组合梁未发生疲劳破坏， 则以位移加载控制得到 荷载‑位移曲线， 并输出此时钢 ‑混凝土组合梁的 剩余承载力值， 并增加加载次数， 重复S2 ‑S3步 骤， 直至钢 ‑混凝土组合梁发生疲劳破坏为止； 简 化疲劳加载 过程， 提高计算效率。 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 CN 114169206 A 2022.03.11 CN 114169206 A 1.一种钢‑混凝土组合梁剩余承载力有限元计算方法， 其特 征在于， 所述方法包括： S1、 建立钢 ‑混凝土组合梁有限元模型， 其中将栓钉与钢梁顶面 合并在一 起； S2、 计算钢 ‑混凝土组合梁有限元模型承受设定次数的疲劳荷载后的本构参数， 并更新 钢‑混凝土组合梁有限元模型中的材 料属性； S3、 将静力荷载 取疲劳荷载 上限值， 定义分析步， 并提交分析； S4、 根据组合梁疲劳破坏准则判断钢 ‑混凝土组合梁是否发生疲劳破坏， 若钢 ‑混凝土 组合梁未发生疲劳破坏， 则以位移加载控制得到荷载 ‑位移曲线， 并输出此时钢 ‑混凝土组 合梁的剩余承载力值， 并增加加载次数， 重复S2 ‑S3步骤， 直至钢 ‑混凝土组合梁发生疲劳破 坏为止。 2.根据权利要求1所述的钢 ‑混凝土组合梁剩余承载力有限元计算方法， 其特征在于， 步骤S1在ABAQUS软件中进行。 3.根据权利要求2所述的钢 ‑混凝土组合梁剩余承载力有限元计算方法， 其特征在于， 步骤S1包括以下步骤： S11、 选定单元类型， 混凝 土板、 钢梁和栓钉采用C 3D8R实体单元， 钢筋采用T3D2单 元； S12、 赋予材料属性， 混凝土板采用混凝土塑性损伤模型模拟， 钢梁、 栓钉和钢筋采用塑 性模型模拟； S13、 定义接触关系， 将栓钉和钢筋内置于混凝土板中， 钢梁顶面和混凝土板的底面采 用基于表面建立接触的方式； S14、 定义边界条件， 在钢 ‑混凝土组合梁有限元模型的下方设置第一参考点， 在钢梁的 底端设置有第一支撑座， 第一支撑座的下表面与第一参考点为运动耦合， 并对第一参考点 施加约束条件； S15、 进行网格划分， 对混凝 土板、 钢梁、 栓钉和钢筋选择不同的网格尺寸进行划分； S16、 选择加载 方式， 加载 方式可采用荷载或位移控制加载； S17、 定义分析步。 4.根据权利要求3所述的钢 ‑混凝土组合梁剩余承载力有限元计算方法， 其特征在于， 在步骤S12中， 混凝土板采用混凝土塑性损伤模型作为本构模型， 钢梁、 栓钉及钢筋的本构 模型采用弹 塑性双折线模型。 5.根据权利要求3所述的钢 ‑混凝土组合梁剩余承载力有限元计算方法， 其特征在于， 在步骤S13中， 钢梁顶面和混凝土板底面采用基于表 面建立接触的方式中， 法向作用采用硬 接触形式， 切向作用采用 “罚摩擦”。 6.根据权利要求3所述的钢 ‑混凝土组合梁剩余承载力有限元计算方法， 其特征在于， 在步骤S16中， 荷载控制加载包括集中力加载方式和均布力加载方式， 在钢 ‑混凝土组合梁 有限元模型 的上方设置第二参考点， 所述第二参考点为荷载控制加载 的位置， 混凝土板的 顶端设置有第二支撑座， 第二支撑座的上表面与第二 参考点为运动耦合。 7.根据权利要求1所述的钢 ‑混凝土组合梁剩余承载力有限元计算方法， 其特征在于， 在步骤S3中， 钢 ‑混凝土组合梁有限元模型承受的静力荷载为 疲劳荷载的上限值。 8.根据权利要求1所述的钢 ‑混凝土组合梁剩余承载力有限元计算方法， 其特征在于， 在步骤S4中， 钢 ‑混凝土组合梁有限元模型发生疲劳破坏的条件为混凝土、 钢梁、 钢筋及栓 钉中任何一个构件 满足疲劳破坏准则即可。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114169206 A 29.根据权利要求1所述的钢 ‑混凝土组合梁剩余承载力有限元计算方法， 其特征在于， 在步骤S4中， 对钢 ‑混凝土组合梁有限元模型进行位移加载控制后， 需要由所述钢 ‑混凝土 组合梁有限元模型的荷载 ‑挠度曲线中提取剩余承载力值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114169206 A 3