买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

龙图腾网恭喜长沙市规划设计院有限责任公司;中铁建工集团有限公司申请的专利一种基于空间拉压杆模型的独柱墩帽梁结构设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115495811B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-10发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210525493.5，技术领域涉及：G06F30/13；该发明授权一种基于空间拉压杆模型的独柱墩帽梁结构设计方法是由常柱刚;罗晓光;成丕富;黄天立;王正军;丁磊设计研发完成，并于2022-05-16向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于空间拉压杆模型的独柱墩帽梁结构设计方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种基于空间拉压杆模型的独柱墩帽梁结构设计方法。本发明方法首先建立了一种针对独柱墩帽梁的空间拉压杆模型的基本构型；然后将该基本构型采用独柱墩帽梁中6个结构尺寸进行参数化表达。基于最小能量法则，建立起独柱墩帽梁的参数化表达的最优空间拉压杆模型并计算空间拉压杆模型的各空间杆件内力；利用各空间杆件内力的计算结果来替代现行规范方法中平面设计方法来对帽梁结构进行配筋设计。本发明基于最优空间拉压杆模型进行结构设计，由于考虑了结构受力的空间效应，其原理科学合理，对于结构安全合理设计具有重大意义；不仅如此，本发明还大大提高了独柱墩帽梁结构的设计效率并填充了现有规范中的空白。

本发明授权一种基于空间拉压杆模型的独柱墩帽梁结构设计方法在权利要求书中公布了：1.一种基于空间拉压杆模型的独柱墩帽梁结构设计方法，其特征在于：基于独柱墩帽梁的结构尺寸参数建立结构的空间拉压杆模型，以最小能量准则计算并建立最优空间拉压杆模型的构型，以此计算模型中拉杆及压杆内力从而进行配筋设计，实现独柱墩帽梁的空间化设计；其具体包括下述步骤：步骤一：建立独柱墩帽梁的空间拉压杆模型的基本构型；所述基本构型包括：帽梁1、墩柱节段2、双支座钢板3、支座反力4、拉杆5、压杆6；所述帽梁1的结构尺寸分别为横桥向宽度b、顺桥向厚度t、高度h；所述墩柱节段2的结构尺寸为墩柱直径d，墩柱节段高度d；所述双支座钢板3为矩形板，宽度为a，双支座钢板于顺桥向上均位于帽梁1的中轴线上，横桥向上双支座钢板的中心间距为s；所述支座反力4为Pd；所述拉杆5包括节点A、D连接构成的拉杆，由节点A’、D’连接构成的拉杆，由节点G、G’连接构成的拉杆，由节点H、H’连接构成的拉杆；所述压杆6包括由节点A、G构成的压杆，由节点G、B构成的压杆，由节点B、C构成的压杆，由节点D、H构成的压杆，由节点H、E构成的压杆，由节点E、F构成的压杆，由节点G、H构成的压杆，由节点B、E构成的压杆，节点A’、G’构成的压杆，由节点G’、B’构成的压杆，由节点B’、C’构成的压杆，由节点D’、H’构成的压杆，由节点H’、E’构成的压杆，由节点E’、F’构成的压杆，由节点G’、H’构成的压杆，由节点B’、E’构成的压杆，由节点A、A’构成的压杆，由节点D、D’构成的压杆，由节点B、B’构成的压杆，由节点E、E’构成的压杆；节点A、B、C、D、E、F、G、H与A’、B’、C’、D’、E’、F’、G’、H’在帽梁1顺桥向上的中轴线上是对称的；其中，连接拉杆5以及压杆6的各节点位置具有以下特征：1A、D、A’、D’的竖向位置位于帽梁1顶部的同一平面上，其平面位置对应支座反力4的作用位置；2C、F、C’、F’的竖向位置位于墩柱节段2底部的同一平面上，其平面位置对应墩柱节段14半径的位置；3G、H、G’、H’的竖向位置位于距离帽梁1顶部为x的平面上，其平面位置在横桥向视角位于夹角为θ的位置，在顺桥向视角位于夹角为α的位置；4B、E、B’、E’分别为压杆G-B、B-C的交点，压杆H-E、E-F的交点，压杆G’-B’、B’-C’的交点，压杆H’-E’、E’-F’的交点；B、E、B’、E’的平面位置对应C、F、C’、F’节点，其竖向位置与顺桥向上中部水平拉杆距离帽梁1顶部的距离x有关，是关于x的求解函数；步骤二：建立由模型压杆决定的应变能公式： 式中：Vε为应变能，Kl为压杆刚度，El为杆件材料的弹性模量，l为杆件长度，Al为杆件的截面积，Fl为杆件轴力，li、Ali以及Fli则分别为第i根杆件的长度、面积和杆件轴力；其中，计算压杆面积时需要定义压杆宽度、厚度，其定义遵循以下原则：1由于力流自支座钢板3下方发出，故A-B压杆、A-A’压杆的顶面宽度分别为支座整宽度a以及支座半宽度a2；2自水平压杆B-E或B-B’往下，力流的方向为垂直，布满整个桥墩截面，故B-C压杆的顶面宽度，亦即G-B压杆的底面宽度为d2，d为墩柱节段2的直径；3A-G压杆底面及G-B压杆顶面宽度在顺桥向宽度上布满整个截面，为t2；4对于墩柱节段2，由于其截面为圆形，故其B-C压杆的面积Abc可用下式表达： 步骤三：以压杆A-G在横桥向上的倾角θ，以及在顺桥向上的倾角α为参数，计算空间拉压杆模型中各压杆的内力、长度以及压杆面积；其中：1压杆A-G在单位集中荷载作用下的压杆内力，其计算方法为：压杆A-G的压杆长度，其计算方法为：压杆A-G的压杆面积，其计算方法为：其中θ、α分别为压杆A-G在横桥向上及顺桥向上的倾角，t为帽梁1的顺桥向厚度，a为支座钢板3的宽度，d为墩柱节段2的直径；2压杆G-B在单位集中荷载作用下的压杆内力，其计算方法为：压杆G-B的压杆长度，其计算方法为：压杆G-B的压杆面积，其计算方法为：其中θ、α分别为压杆A-G在横桥向上及顺桥向上的倾角，t为帽梁1的顺桥向厚度，a为支座钢板3的宽度，d为墩柱节段2的直径；3压杆B-C在单位集中荷载作用下的压杆内力为1；压杆B-C的压杆长度，其计算方法为：压杆B-C的压杆面积，其计算方法为：其中θ、α分别为压杆A-G在横桥向上及顺桥向上的倾角，t为帽梁1的顺桥向厚度，h为帽梁1的高度，a为支座钢板3的宽度，d为墩柱节段2的直径；4压杆B-B’在单位集中荷载作用下的压杆内力，其计算方法为：cotα；压杆B-B’的压杆长度，其计算方法为：压杆B-B’的压杆面积，其计算方法为：其中θ、α分别为压杆A-G在横桥向上及顺桥向上的倾角，d为墩柱节段2的直径；步骤四：按公式1计算空间拉压杆模型的应变能Vε，表达如下式： 将应变能Vε表达为单一未知量——顺桥向上中部水平拉杆距离帽梁顶部的距离x的函数，得到以下表达式： 其中：θ、α分别为压杆A-G在横桥向上及顺桥向上的倾角，t为帽梁1的顺桥向厚度，h为帽梁1的高度，a为支座钢板3的宽度，s为双支座钢板3的中心间距，d为墩柱节段2的直径，x为顺桥向上中部水平拉杆距离帽梁顶部的距离；步骤五：依据拉压杆模型最优简化构形的最小能量准则，最优简化构形的应变能应取最小值，即应变能Vε对x的导数为0，表达如下： 由于应变能Vε为单一变量x的函数，因此据式7解出未知量x，为独柱墩帽梁中6个结构尺寸的函数，其表达式简化表达如下：x＝fa,b,d,h,s,t8步骤六：根据x计算各杆件内力： 式中：Fd为每个支座上的支座反力；Ny为斜压杆A-G的杆件内力；拉杆A-D、以及拉杆G-G’的拉杆内力分别为Tth，d、Tts，d；所述柱墩帽梁中6个结构尺寸为：帽梁横桥向宽度b、帽梁顺桥向厚度t、帽梁高度h、墩柱节段直径d、帽梁横桥向支座中心间距s以及支座钢板宽度a；步骤七：根据拉杆A-D、以及拉杆G-G’的拉杆内力Tth，d、Tts，d进行配筋计算：As1＝γ0Tth,dfsd12As2＝γ0Tts,dfsd13式中：γ0为结构重要系数，按现行规范取值；As1为帽梁顶部横向受拉配筋面积；As2为支座下劈裂配筋面积；所述设计方法适用于宽厚比为1～1.5的独柱墩墩帽的结构设计。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术，可联系本专利的申请人或专利权人长沙市规划设计院有限责任公司;中铁建工集团有限公司，其通讯地址为：410000 湖南省长沙市芙蓉区东岸街道人民东路469号长房东云台花园商业S2栋101；或者联系龙图腾网官方客服，联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。