[發明專利]一種確定懸索橋主纜線形的方法

有效

• 申請號: 202010118482.6
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111222193B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 張文明;常佳琦;田根民;劉釗
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;E01D19/16;E01D11/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 梁耀文

1.一種確定懸索橋主纜線形的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)用彈簧代替橋塔：用水平和豎向彈簧代替橋塔，令水平彈簧和豎向彈簧的剛度分別和橋塔的側彎剛度和壓縮剛度相等；

(2)循環調整三跨橋-彈簧模型：循環調整主跨和左右兩邊跨的三跨橋-彈簧模型，具體的調整主纜跨中高程和調整左塔IP點橫坐標、調整右塔IP點橫坐標、調整兩塔IP點縱坐標和調整上吊點橫坐標；令主纜跨中高程、左右橋塔IP點的橫縱坐標、所有上吊點的橫坐標和所有下吊點的橫縱坐標都滿足精度要求；

(3)循環調整左右兩個錨跨：循環調整左右兩個錨跨，令在受力后散索點在計算中不發生移動，并且散索鞍的傾角和第一邊跨單元的應變保持不變；

(4)整合五跨橋-彈簧模型：整合包含主跨、左右邊跨、左右錨跨的五跨橋-彈簧模型，在重力荷載下計算一次，驗證整合后模型處于平衡態；

(5)建立有初始內力的橋塔模型：建立有初始內力的橋塔模型，令橋塔在受到與豎向彈簧內力等大的豎向壓力時，橋塔不產生新的壓縮變形；

(6)整合全橋模型：整合全橋模型，在重力荷載下計算一次，驗證整合后全橋模型處于平衡態，并獲取成橋狀態的主纜線形；

(7)拆除部件退回空纜狀態：拆除部件退回空纜狀態，并獲取空纜狀態的主纜線形和主索鞍預偏量、散索鞍預偏角、索夾安裝位置等施工關鍵參數。

2.根據權利要求1所述的一種確定懸索橋主纜線形的方法，其特征在于，所述步驟(1)中用水平和豎向彈簧代替橋塔的具體方法如下：首先分別建立左塔和右塔的裸塔模型，在無重力的情況下通過在塔頂施加單位水平力和豎向力計算出橋塔的側彎剛度和壓縮剛度，然后設置合適的彈簧參數，包括彈簧的長度、橫截面積和彈性模量，使得水平彈簧和豎向彈簧的剛度分別和橋塔的側彎剛度和壓縮剛度相。

3.根據權利要求1所述的一種確定懸索橋主纜線形的方法，其特征在于，所述步驟(2)中循環調整主跨和左右兩邊跨的三跨橋-彈簧模型的具體步驟如下：

(2.1)調整主纜跨中高程和調整左塔IP點橫坐標：在上一次計算的結果坐標中，如果左塔IP點偏向外側、主纜跨中高程偏向下方，則主跨主纜初應變＝上次主跨主纜終應變*主跨放大系數；如果左塔IP點偏向內側、主纜跨中高程偏向下方，則左邊跨主纜初應變＝上次左邊跨主纜終應變*左邊跨放大系數；如果左塔IP點偏向外側、主纜跨中高程偏向上方，則左邊跨主纜初應變＝上次左邊跨主纜終應變*左邊跨縮小系數；如果左塔IP點偏向內側、主纜跨中高程偏向上方，則主跨主纜初應變＝上次主跨主纜終應變*主跨縮小系數；其余所有節點坐標和單元初應變即不含主梁均采用上次結果值；其中主梁上的節點仍采用設計坐標值，主梁單元不賦予初應變，重新建模計算并進行精度判別；

(2.2)調整右塔IP點橫坐標：在上一次計算的結果坐標中，如果右塔IP點偏向內側，則右邊跨主纜初應變＝上次右邊跨主纜終應變*右邊跨放大系數；如果右塔IP點偏向外側，則右邊跨主纜初應變＝上次右邊跨主纜終應變*右邊跨縮小系數；其余所有節點坐標和單元初應變即不含主梁均采用上次結果值；主梁上的節點仍采用設計坐標值，主梁單元不賦予初應變，重新建模計算并進行精度判別；

(2.3)調整兩塔IP點縱坐標：左、右塔IP點初始縱坐標＝上次左、右塔IP點結果縱坐標+上次左、右塔IP點縱坐標誤差值；左、右側豎向彈簧支點縱坐標＝上次左、右側豎向彈簧支點縱坐標+上次左、右塔IP點縱坐標誤差值，上述縱坐標誤差值＝設計縱坐標-上一次計算的結果縱坐標；其余所有節點坐標和單元初應變即不含主梁均采用上次結果值；主梁上的節點仍采用設計坐標值，主梁單元不賦予初應變，重新建模計算并進行精度判別；

(2.4)調整上吊點橫坐標：主跨上吊點初始橫坐標＝上次主跨上吊點初始橫坐標+上次主跨上吊點橫坐標誤差值，上述橫坐標誤差值＝設計橫坐標-上一次計算的結果橫坐標；其余所有節點坐標和單元初應變均采用上次初始值，重新建模計算并進行精度判別；經過對三跨橋-彈簧模型多次循環調整運算，使得主纜跨中高程、左右橋塔IP點的橫縱坐標、所有上吊點的橫坐標和所有下吊點的橫縱坐標都滿足精度要求。