[發明專利]無應力狀態法的肋拱橋拱肋節段分肋安裝施工控制方法

在審

• 申請號: 201710508845.5
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107142835A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 田維鋒;董宗;陳瑜
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學
• 主分類號: E01D4/00
• 分類號: E01D4/00;E01D21/00
• 代理公司: 重慶中之信知識產權代理事務所(普通合伙)50213
• 代理人: 涂強

技術領域

本發明涉及橋梁工程領域，具體涉及一種無應力狀態法的肋拱橋拱肋節段分肋安裝施工控制方法。

背景技術

無應力狀態控制法是解決橋梁結構分階段施工的理論方法，通過建立分階段施工結構的力學平衡方程，從理論上闡明橋梁構件單元的無應力狀態量是影響分階段施工結構內力和位移的本質因素，并得出無應力狀態控制法原理：在結構外荷載、結構體系、支承邊界條件、單元無應力長度、無應力曲率一定的情況下，其對應的結構內力和位移是惟一的，與結構的形成過程無關。

大跨徑肋拱橋受纜索吊裝系統起吊能力的限制，拱圈節段采用分肋吊裝的施工方法；為了保證拱圈施工期間的穩定性，隨著拱肋安裝，肋間橫系梁也依次施工。由于橫系梁的影響，一側拱肋安裝并張拉對應扣錨索后，相鄰的拱肋也會隨之移動。為了保證后繼橫系梁水平安裝，這就要求對每個拱肋節段施加恰當的索力和合適的預抬量，使肋間橫系梁安裝時，各條拱肋位于同一水平位置。在已有的技術方法中，采用循環迭代的方法來計算索力和預抬量，存在著計算耗時、精度低的問題。

發明內容

針對現有技術中所存在的不足，本發明的目的在于提供一種無應力狀態法的肋拱橋拱肋節段分肋安裝施工控制方法，以解決現有技術中計算耗時、精度低的問題。

為實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案：無應力狀態法的肋拱橋拱肋節段分肋安裝施工控制方法，包括以下步驟：

步驟一：建立肋拱橋拱肋節段施工整體有限元模型，提取整體有限元模型的拱肋單元格節的拱肋上扣索扣點坐標扣塔上扣索扣點坐標和拱肋節點坐標

步驟二：通過拱肋上扣索扣點坐標和扣塔上扣索扣點坐標計算整體有限元模型對應于目標成橋狀態的最大懸臂狀態下各拱肋節段扣索索力及扣索有應力長度

步驟三：通過扣索索力和扣索有應力長度計算扣索無應力長度

步驟四：通過扣索無應力長度建立肋拱橋拱肋節段施工分階段有限元模型；

步驟五：通過分階段有限元模型，計算拱肋節點安裝坐標和拱肋上扣索扣點坐標且通過坐標變換確保拱肋節段無應力狀態量不變，計算拱肋安裝位置采用公式為：

其中，Δx^i,n,Δy^i,n,Δδ^i,n為拱肋單元懸臂端位移；

步驟六：通過拱肋上扣索扣點坐標和扣塔上扣索扣點坐標計算當前拱肋對應扣索的掛索長度

步驟七：通過上述步驟，安裝拱肋單元及安裝對應的扣索單元，對扣索單元施加溫度荷載的方法模擬扣索張拉，張拉量為：扣索的掛索長度-該扣索無應力長度，得到扣索索力和對應拱肋節段位移；

步驟八：根據步驟七的計算結果，進行拱肋節段安裝和扣索張拉；

步驟九：按步驟八進行后繼拱肋節段安裝和扣索張拉。

相比于現有技術，本發明具有如下有益效果：1、更好地適應分肋安裝控制的需要，提高施工控制的準確度，且可靠性高、計算速度快、精度高；2、擴展了該方法在肋拱橋施工領域的適用范圍，有力推動該方法的工程應用，提高工程施工效率，增加經濟效益；3、此方法不僅能用于雙肋拱分肋安裝情況，也能用于多肋拱分肋安裝情況，應用范圍廣。

附圖說明

圖1為本發明施工控制方法的流程示意圖；

圖2為本發明實施例的三肋拱橋施工整體有限元模型；

圖3為本發明實施例的最大懸臂狀態下三肋拱橋施工有限元模型；

圖4為本發明實施例的肋拱橋拱肋節段分肋施工有限元模型；

具體實施方式

下面通過具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：

本實施例采用圖1中施工控制方法，以一座三肋拱橋，第一節段三片拱肋已施工完成，分肋施工第二節段的三片拱肋，進行施工控制說明：

步驟一：建立一座三肋拱橋施工整體有限元模型，如圖2所示，提取第二節段第一片拱肋上扣索扣點坐標扣塔上扣索扣點坐標和拱肋節點坐標(x^1,1,y^1,1)。

計算1#扣索幾何長度：

步驟二：計算對應于目標成橋狀態的最大懸臂狀態下各拱肋節段對應的扣索索力及扣索有應力長度如圖3所示；

步驟三：計算1#扣索無應力長度

中，E為扣索彈性模量，A為各扣索截面積；

步驟四：建立肋拱橋拱肋節段分階段施工有限元模型，如圖4所示；

步驟五：安裝第一片拱肋，該拱肋安裝坐標扣索扣點坐標