[發明專利]一種用于大跨度懸索橋主纜內力識別的方法

在審

• 申請號: 201811511540.0
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109583120A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 蔡祿榮
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G01L5/04
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 吳瑞芳

本發明公開了一種用于大跨度懸索橋主纜內力識別的方法，涉及懸索成橋主纜養護技術領域。本發明包括獲取主纜下料時單位長度的無應力徑向荷載集度q，主纜索股的等效彈性模量E和主纜的凈面積A，以及吊索的索力Pi和吊點的豎向和縱向相對座標。由于纜索抗彎剛度很小，沒有固定的形狀，所以對于懸索橋的索結構計算可采用如下假設：①索是理想柔性的，不能抗壓，也不能抗彎；②索材料符合胡克定律；③索單元荷載的作用方向與索曲線在同一豎直平面內。本發明通過推導主纜內力與結構系統參數的關系，只需實測主纜結構系統參數，就可以準確地獲得成橋主纜的內力，解決了現有大跨度懸索橋主纜內力巨大而不便識別的問題。

技術領域

本發明屬于懸索成橋主纜養護技術領域，特別是涉及一種用于大跨度懸索橋主纜內力識別的方法。

背景技術

懸索橋主纜是懸索橋結構主要且為最重要的構件，它承擔著將主梁的自重荷載和活載傳遞至主塔和錨碇的重任。由預制平行高強鋼絲索股組成的主纜，不僅可以通過自身彈性變形，而且可以通過其幾何形狀的改變來影響體系平衡，表現出大位移非線性力學特征。主纜線形主要由主纜的水平張力、吊索索力及其本身荷載集度確定，即非拋物線，也非純懸鏈線，而是由多段懸鏈線組成的曲線。在成橋狀態，主纜線形能反映出吊索的索力，同時還能反映出其本身的內力分布。因而，成橋主纜的真實線形，是研究懸索橋索結構受力狀態的關鍵，對成橋長期健康監測具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于大跨度懸索橋主纜內力識別的方法，通過推導主纜內力與結構系統參數的關系，只需實測主纜結構系統參數，就可以準確地獲得成橋主纜的內力，解決了現有大跨度懸索橋主纜內力巨大而不便識別的問題。

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明為一種用于大跨度懸索橋主纜內力識別的方法，包括獲取主纜下料時單位長度的無應力徑向荷載集度q，主纜索股的等效彈性模量E和主纜的凈面積A，以及吊索的索力P_i和吊點的豎向和縱向相對座標；包括以下步驟：

1)由于纜索抗彎剛度很小，沒有固定的形狀，所以對于懸索橋的索結構計算可采用如下假設：①索是理想柔性的，不能抗壓，也不能抗彎；②索材料符合胡克定律；③索單元荷載的作用方向與索曲線在同一豎直平面內，且只受索端集中力和沿索長均勻分布的自重荷載作用；

2)假定q₀為成橋主纜徑向的荷載集度，主纜的軸力(即內力)為T，則有q₀＝q/(1+T/EA)；

3)將主纜每節段劃分為一個單元，對各節點列豎向和縱向平衡方程，并列邊界條件求解，可以得到主纜各節段的線形方程；

4)由節點處豎向力和縱向水平力與線形方程的微分關系，可以用縱向水平力和節段線形微分表示節點處豎向力；

5)主纜的軸力(內力)通過主纜的豎向力和縱向水平力合成可以求解。

進一步地，通過綜合求解上述各方程，可以識別出主纜的內力。

進一步地，所述主纜下料時單位長度的無應力徑向荷載集度q通過主纜下料重量除以長度，獲得平均值代替。

進一步地，所述主纜索股的等效彈性模量E通過出廠試驗中獲得。

進一步地，所述主纜的凈面積A直接量取。

進一步地，所述吊索的索力P_i通過頻率法識別獲得。

進一步地，所述吊點的豎向和縱向相對座標通過水準儀和全站儀測試求得。

進一步地，所述識別某一段的主纜的內力時，測量連續三個吊點的吊索內力以及吊點的豎向和縱向座標。

本發明具有以下有益效果：