[發明專利]吊索張拉計算方法

有效

• 申請號: 201611033161.6
• 申請日: 2016-11-16
• 公開（公告）號: CN106777501B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 楊繼承;魏家樂;馬玲
• 申請（專利權）人: 楊繼承;魏家樂
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 50222 重慶棱鏡智慧知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 周維鋒<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種吊索張拉計算方法，根據現有吊索張拉模擬方法的局限性，將桁架單元索力張拉和無應力索長張拉相結合而得出的“臨時吊桿”法。在結構離散時，吊索按桁架單元和索單元兩種方法同時模擬，但不同時激活。當吊索張拉到某一索力時，通過激活桁架單元并施加初張力；當吊索需要張拉到位時，鈍化該桁架單元，激活對應索單元即可。本方法中的桁架單元僅起“臨時吊桿”作用，最終吊索張拉到位錨固時均按無應力索長予以實現。通過臨時桁架單元和索單元結合，既充分利用了桁架單元索力張拉操作的方便性，同時張拉完成時通過索長張拉僅需將下料長度的吊索予以安裝，不需求解張拉到位的具體索力值。

技術領域

本發明涉及一種吊索張拉計算方法。

背景技術

自錨式懸索橋施工多采用“先梁后纜”的施工順序，然后通過吊索的安裝實現體系轉換，其中吊索張拉法是體系轉換中最為常見的施工方法。

受經濟，環境等諸多因素制約，自錨式懸索橋吊索不可能全部同時進行張拉，需要逐漸有序的分多個步驟完成。而張拉過程中主纜非線性關系突出，吊索索力相互影響，且全部吊索無法一次張拉到位，需要進行多次張拉才能實現整個體系轉換過程，吊索張拉過程十分復雜。為使吊索張拉過程可控，施工前需對全過程進行數值模擬。目前，吊索張拉模擬方法有桁架單元“索力”張拉和無應力“索長”張拉兩種計算方法。

方法一：桁架單元“索力”張拉法

按照有限元計算方法，首先將結構進行離散，吊索按桁架單元進行模擬。桁架單元“索力”張拉法即吊索的每步張拉通過桁架單元施加初張力予以實現。如圖1所示，吊索①張拉到位時，此時索力為A1，模擬計算時激活該單元并賦予初張力A1或初應變εa1，同理，步驟二和步驟三吊索②、③張拉到位時，分別激活對應桁架單元并賦予初始值B1(εb1)和C1(εc1)即可，其它未張拉吊索索力將自動予以計算得出。本方法可較好的模擬吊索一次張拉到位整個過程。(A1(εa1),B1(εb1),C1(εc1)為已知，可通過到拆模型計算得出)

若吊索需要兩次及兩次以上才能張拉到位時，采用方法一張拉到某一固定索力仍容易實現，但當張拉到位時很難知道所張吊索的具體索力值。如圖2所示，步驟一張拉吊索①到固定索力A1時，可通過上述方法賦予該吊索初值A1(εa1)，步驟二張拉吊索②到固定索力B1時也可較容易實現，但當步驟三需要將吊索①張拉到位時，則很難知道吊索①應張拉的索力值(因該狀態吊索①、②索力均未知，到拆分析也無法求出任意一個索力值)，因此，桁架單元“索力”張拉法僅限于一次張拉到位，對需多次張拉時不適用。

方法二：無應力“索長”張拉法

按照有限元計算方法，該方法在結構離散時，吊索按索單元進行處理。無應力“索長”張拉法即利用索力與無應力索長的一一對應關系，將索力等代為無應力索長進行施加。如圖3，步驟一吊索①張拉到位，模擬時激活對應無應力索長為a0的單元即可，同理，步驟二、三激活吊索②、吊索③無應力索長為b0和c0的單元，其它未張拉的吊索不進行操作。利用本方法可較容易的模擬1次張拉整個過程。(a0、b0、c0為吊索的下料長度，可直接由成橋狀態計算得出)

如圖4，若吊索需要兩次及兩次以上才能張拉到位時，按照無應力索長張拉法，當吊索張拉到索力A1時，激活吊索①的同時，賦予該吊索索力A1對應的初始無應力索長a1,步驟二采用相同方法賦予吊索②初始無應力索長b1，當步驟三吊索①張拉到位時，僅需將吊索①的初始無應力索長更改為其下料長度a0即可。該方法對兩次及兩次以上的張拉仍然有效。但在實際應用中，由于主纜非線性較為突出，若要找到步驟一索力A1和步驟二索力B1中對應的無應力索長a1和b1并非容易，需要進行反復迭代計算方能找到一個較為接近的無應力索長值，操作難度大。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種吊索張拉計算方法，該方法整個計算原理清晰，操作簡單，計算結果準確，不需反算無應力索長，減少了工作量。