[發明專利]一種斜拉橋鋼主梁無應力制造線形計算方法

在審

• 申請號: 202210202520.5
• 申請日: 2022-03-02
• 公開（公告）號: CN114417679A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 陳常松;顏東煌;李瑞祥;傅亞軍;陳思銘;凌李華;黃茛
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/13;E01D11/04;G06F119/14;E01D101/30
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 李發軍;曾利平

本發明公開的一種斜拉橋鋼主梁無應力制造線形計算方法，包括在正裝計算過程中采用節段安裝法進行當前n梁段的安裝；按照既定施工工況順序，采用索力張拉或索長張拉進行當前次正裝計算，得到當前成橋狀態；當當前次正裝計算的成橋主梁線形和成橋索力不滿足收斂條件時，根據當前次正裝計算成橋后主梁結點i的坐標與設計成橋主梁線形中結點i的坐標的差值對主梁安裝時的結點i的坐標進行修正；根據最后一輪正裝計算時安裝線形的梁段空間位置計算得到各梁段的制造無應力梁長和梁段制造夾角，進而確定主梁的制造線形。本發明在計算過程中既可采用索力張拉，又可采用索長張拉進行計算，精度高，適用性強。

技術領域

本發明屬于斜拉橋施工控制技術領域，尤其涉及一種斜拉橋鋼主梁無應力制造線形計算方法。

背景技術

目前，在橋梁計算中有兩種方法模擬斜拉橋鋼主梁的架設：

(1)一次安裝法(或稱切線安裝法)，該方法將懸臂主梁或索塔一次性全部安裝上去，懸臂主梁或索塔節段的重量隨施工過程逐段施加。這種方法的梁塔初始線形就處于無應力狀態，通過多次大循環正裝迭代計算得到懸臂主梁或索塔的制造線形。

(2)節段安裝法(或稱折線安裝法)，該方法將梁塔單元和自重隨施工過程逐段施加，是為了克服一次安裝法采用索長張拉的困難而發展起來的新方法。

一次安裝法宜采用索力張拉方式進行正裝計算，一般經過幾次施工全過程正裝迭代就可以收斂至設計線形。但是，一次安裝法需事先已知斜拉索的張拉控制力，否則當設計僅給出斜拉索成橋無應力索長時，其成橋狀態可能與設計值差別較大，需反復地調整正裝計算中斜拉索的控制張拉力。節段安裝法在正裝計算中則既可以采用索力張拉又可采用無應力索長張拉進行計算，比較靈活方便。

目前制造線形通常使用的計算方法是切線拼裝迭代法。對采用懸臂施工的橋梁，新施工梁段的安裝標高受已安裝梁端標高的影響；對切線拼裝，新增單元的新結點隨著老結點平動和轉動；對于新增單元，根據簡單的幾何關系即可推算出新結點按切線拼裝法時的虛擬位移或者初始位移；按切線拼裝逐階段計算，得到恒載撓度曲線，將其反號作為下一輪迭代的無應力構形，直到滿足指定收斂精度，即可得到結構的無應力構形。這種方法需要事先已知斜拉索的張拉控制力，否則當設計僅給出斜拉索成橋無應力索長時，其成橋狀態可能與設計值差別較大，需反復地調整正裝計算中斜拉索的控制張拉力。

名詞解釋：

設計線形主要指主梁的理論成橋線形，即理論上主梁在成橋狀態時的線形；安裝線形主要指斜拉橋懸臂拼裝過程中新建節段自由端連接形成的線形；制造線形主要指節段在工廠制作時的線形。

發明內容

本發明的目的在于提供一種斜拉橋鋼主梁無應力制造線形計算方法，以解決采用斜拉索索長張拉時無法計算鋼主梁制造線形的計算難題。

本發明是通過如下的技術方案來解決上述技術問題的：一種斜拉橋鋼主梁無應力制造線形計算方法，包括以下步驟：

步驟1：以設計成橋主梁線形中結點的坐標和設計無應力索長作為第一輪正裝計算中主梁安裝時的結點坐標位置；其中結點的坐標是指在橋梁結構有限元模型的直角坐標系下的坐標，所述直角坐標系以橋軸線為x軸，以豎直方向為y軸；

步驟2：在正裝計算過程中采用節段安裝法進行當前n梁段的安裝；根據當前n梁段與n－1梁段之間的相對位置確定當前次的安裝線形；

步驟3：按照既定施工工況順序，采用索力張拉或索長張拉進行當前次正裝計算，得到當前成橋狀態，所述當前成橋狀態包括成橋主梁線形和成橋索力；

步驟4：判斷當前次正裝計算的成橋主梁線形和成橋索力是否滿足收斂條件，如果滿足，則轉入步驟5；

否則根據當前次正裝計算成橋后主梁結點i的坐標與設計成橋主梁線形中結點i的坐標的差值對主梁安裝時的結點i的坐標進行修正，然后轉入步驟2；