(19)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 202210608362.3 (22)申请日 2022.05.31 (71)申请人 中铁二院工程 集团有限责任公司 地址 610031 四川省成 都市金牛区通锦路 三号 (72)发明人 张敏　董俊　陈克坚　曾永平　 杨国静　刘力维　宋晓东　郑晓龙　 陶奇　庞林　徐昕宇　陈星宇　 周川江　颜永逸　 (74)专利代理 机构 四川力久律师事务所 512 21 专利代理师 方清 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01)E01D 19/00(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种铁路桥梁耗能防落梁 装置的设计方法 (57)摘要 本发明提供的一种铁路桥梁耗能防落梁装 置的设计方法， 本设计方法无需先设计耗能防落 梁装置的结构尺寸， 而是先确定装置的第一力学 参数， 再据此设计结构尺寸， 因而能够灵活的根 据现场墩梁之间的空间来设计， 对于墩梁之间空 间的狭小或者其他特殊空间的情况， 能够有针对 性的设计结构尺寸， 相比其它现有常用的铁路防 落梁装置必须要有一定的空间宽度和空间高度， 利于扩大本装置的应用场景和推广前景， 并且本 方法从调整本构曲线出发， 减少了步骤， 设计效 率更高， 调整更方便， 便于有针对性的调整关键 参数， 避免多参数同时调整的繁杂反复， 参数调 整也更有依据， 便于工程应用， 为近断层地震区 铁路桥梁的抗震设计有效提供依据。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 114880750 A 2022.08.09 CN 114880750 A 1.一种铁路桥梁耗能防落梁装置的设计方法， 其特征在于， 耗能防落梁装置包含波纹 板和限位框架， 包括如下步骤： a、 根据桥梁实际需求确定桥梁结构变形和受力的控制目标； b、 结合工程经验， 拟定波纹板的第一力学参数和限位框架的第一力学参数， 得到波纹 板的第一本构曲线和限位框架的第一本构曲线， 其中， 波纹板的第一力学参数包含波纹板 的屈服力、 波纹板的屈服位移、 波纹板的屈服后硬化比和波纹板的设计位移， 限位框架的第 一力学参数包 含限位框架的刚度、 限位框架的屈服力和限位框架与波纹板的间隙； c、 将波纹板的第一本构曲线和限位框架的第 一本构曲线模拟到全桥有限元模型中， 判 断是否满足桥梁结构变形和受力的控制目标； d、 若满足结构变形和受力的控制目标， 则根据波纹板的第 一力学参数确定波纹板的结 构尺寸参数， 根据限位框架的第一力学参数确定限位框架的结构尺寸 参数； e、 根据波纹板的结构尺寸参数得到波纹板的第 二力学参数， 根据限位框架的结构尺寸 参数得到限位框架的第二力学参数； f、 若波纹板的第二力学参数与波纹板的第一力学参数之间满足预设误差要求， 且限位 框架的第二力学参数与限位框架的第一力学参数之 间满足预设误差要求， 然后 将波纹板的 第二力学参数对应的本构曲线和限位框架的第二力学参数对应的本构曲线模拟到全桥有 限元模型中， 若满足桥梁结构变形和受力的控制目标， 则完成耗能防落梁 装置的设计。 2.如权利要求1所述的设计方法， 其特征在于， 在步骤d中， 若不满足控制目标， 则对应 调整波纹板的第一力学参数或限位框架的第一力学参数， 然后重复步骤b ‑c。 3.如权利要求2所述的设计方法， 其特征在于， 控制目标包含主梁位移控制目标和桥墩 地震力控制目标， 若主梁位移控制目标不满足要求， 则增大波纹板的屈服力、 波纹板的屈服 后硬化比或限位框架的刚度中的至少一项； 若桥墩地震力目标不满足要求， 则降低限位框 架的刚度或波纹板的屈服力中的至少一项； 若主梁位移控制目标和桥墩地震力控制目标均 不满足要求， 则先调整第一力学参数使主梁位移控制目标满足要求， 再调整第一力学参数 使桥墩地震力目标满足要求。 4.如权利要求1所述的设计方法， 其特征在于， 波纹板的结构尺寸参数包含波纹板的形 状、 波纹板的片数、 波纹板的厚度和波纹板的波形的数量， 波纹板的形状包 含波幅和波长 。 5.如权利要求4所述的设计方法， 其特征在于， 步骤d中， 根据波纹板的第 一力学参数确 定波纹板的结构尺寸 参数包含如下步骤： 根据工程经验拟定波纹板的形状； 根据布置空间拟定波纹板的片数； 根据单个波纹板的屈服力拟定波纹板的厚度； 根据波纹板的设计位移拟定波纹板的波形的数量。 6.如权利要求5所述的设计方法， 其特征在于， 若波纹板的设计位移大于10cm且小于或 等于20cm， 则波形的数量取3 ‑4个， 若波纹板的设计位移小于或等于10cm， 则波形的数量取 1‑2个。 7.如权利要求1所述的设计方法， 其特征在于， 所述步骤f中， 根据波纹板的结构尺寸参 数得到波纹板的第二本构曲线， 然后根据波纹板的第二本构曲线确定波纹板的第二力学参 数。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114880750 A 28.如权利要求7 所述的设计方法， 其特 征在于， 将每 个波形划分为至少20 0个单元节段； 当波纹板的波形为半圆形时， 第二本构曲线为： 其中， w表示波纹板单个波形的水平 变形， R表示单个波形的半径， Δθ表示单个波形中相邻两个单元节段的夹角， 第i单元节段 中心截面转角为θi＝(i‑1)×Δθ(i＝1Λn+1)， n表示单个波形沿圆弧方向上划分的单元节 段数； 当波纹板的波形为 正弦形时， 第二本构曲线为： 其中， w表示波纹板单个波 形的水平变形， M(xi)表示第i单元节段承受 的弯矩， ρ(xi)表示第 i单元节段的曲率半径， E表示波纹板的弹性模量， I表 示波纹板横截面的惯 性矩， Δx表 示第 i单元节段在水平方向的投影长度， xi表示第i单元节段的绝对坐标， H表示单个波形的幅 值， D表示单个波形的半波弦长， n表示单个波形沿正弦线方向上划分的单 元节段数。 9.如权利要求1 ‑8任一所述的设计方法， 其特征在于， 若波纹板的第 二力学参数与波纹 板的第一力学参数之间不满足预设误差要求， 则调整波纹板的结构尺寸参数， 然后重复步 骤e‑f； 若限位框架的第二力学参数与限位框架的第一力学参数之间不满足预设误差要求， 则调整限位框架的结构尺寸 参数， 然后重复步骤e ‑f。 10.如权利要求1 ‑8任一所述的设计方法， 其特征在于， 步骤f中的预设误差要求为 ± 10％以内。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114880750 A 3