一种缆索协作体系桥成桥索力确定方法技术

本发明专利技术公开了一种缆索协作体系桥成桥索力确定方法，包括以下步骤：初步确定斜拉索、吊杆、主缆的索力及主缆的竖向轴压力,斜拉悬吊重叠区段进行初步重量分配；将协作体系模型沿主缆分开，形成斜拉部分和悬索部分；斜拉部分中去掉主缆，并约束吊杆顶端，确定斜拉索力和吊杆力；悬索部分中只保留主缆和吊杆，更新主缆的线形和内力；更新斜拉部分模型中主缆传递至塔顶的竖向分力，直至误差满足要求,得到斜拉索力、吊杆力和主缆内力。本发明专利技术，通过该方法可以综合解决斜拉索及吊杆的索力分配问题，简化步骤，并经过少量的迭代次数可快速达合理的成桥状态，并精确确定索力值；加快工作效率，节约材料用量，降低工程造价。

【技术实现步骤摘要】
一种缆索协作体系桥成桥索力确定方法
本专利技术涉及桥梁工程
，具体涉及一种缆索协作体系桥成桥索力确定方法。
技术介绍
斜拉悬索协作体系桥梁是在传统斜拉桥和悬索桥基础上发展起来的组合体系，兼具斜拉桥刚度大和悬索桥跨越能力大的优点。斜拉区段主梁刚度大，悬吊区段主梁刚度小，为了过渡斜拉区段和悬吊区段的刚度，设计时一般会将一定数量的斜拉索与吊杆交叉重叠布置，形成斜拉悬吊重叠区段。目前斜拉桥和悬索桥的成桥索力确定方法已经很成熟，但由于协作体系兼具斜拉桥和悬索桥的特性，且两者之间有交叉重叠区段，导致已有的索力优化方法无法应用确定协作体系的成桥索力。中国专利技术专利CN105404721A中公开了一种考虑刚度分配的协作桥合理成桥状态确定方法，该专利技术以斜拉-悬索协作体系桥梁的重叠区内吊索承担的主梁自重载荷比例作为参数对协作体系桥梁进行有限元仿真从而得到初次合理成桥状态。采用该方法需人为指定重叠区段内吊索与斜拉索的分配比例，且该比例分配与边跨辅助墩的布置有关，重叠区段内斜拉索对应的边跨梁段范围内密布辅助墩，或采用部分地锚斜拉方案，步骤复杂、增加施工的成本，否则将会导致边跨梁段内力分布不均匀，达不到“塔直梁平”的合理成桥状态；且该方法即使初步指定了重叠区的分配比例，由于斜拉部分和悬索部分为两种不同的结构，斜拉部分调索即可，而悬索部分需要重新找形，采用该专利技术专利里的索力调整方法对整个斜拉悬索协作体系模型一起进行计算确定合理成桥状态会出现计算效率低、经常无法找到最优的合理成桥状态的情况，同时不能精确确定最终的成桥索力值。有鉴于此，急需对现有的缆索协作体系桥成桥方法进行改进，简化步骤、提出确定协作体系桥梁最优的合理成桥状态的方法，并提高计算成桥索力值的效率和精度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有的缆索协作体系桥成桥方法存在步骤复杂、无法确定最优的合理成桥状态，同时不能确定成桥的索力值的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是提供一种缆索协作体系桥成桥索力确定方法，包括以下步骤：S1，初步确定斜拉索、吊杆、主缆的索力及主缆传递给塔顶的竖向轴压力,斜拉悬吊重叠区段可根据是否压重决定初步重量分配；S2，将协作体系模型沿主缆分开，形成斜拉部分和悬索部分；S3，斜拉部分中去掉主缆，并约束吊杆顶端，形成斜拉桥分析模型,模型塔顶施加主缆的竖向分力，考虑结构的几何非线性效应，确定斜拉索力和吊杆力；S4，悬索部分中只保留主缆和吊杆，形成悬索桥分析模型,悬索部分将步骤S3中的吊杆力作为荷载施加至吊杆底，并对主缆进行重新找形更新主缆的线形和内力；S5，更新斜拉部分模型中主缆传递至塔顶的竖向分力，重复步骤S3和S4，直至误差满足要求,将S3中确定的斜拉索力及S4中确定的吊杆力和主缆内力施加至整体模型中，进行结构分析。在上述方案中，在所述步骤S1中，根据梁段的节段重量，通过恒载平衡法初步确定斜拉索的索力及吊杆力，再根据吊杆力和矢跨比确定主缆的缆力。在上述方案中，在所述步骤S1中，斜拉悬吊重叠区段的重量分配方式为：设计时增加配重，通过压重的方式增加吊杆力，则让斜拉索承担梁段重量，吊杆承担配重重量；设计时未增加配重，则斜拉索与吊杆竖向分力各占节段重的50％。在上述方案中，在步骤S3中，根据斜拉桥索力优化方法，确定斜拉索力和吊杆力。在上述方案中，在步骤S4中，通过恒载平衡法初步确定缆索的内力。在上述方案中，在步骤S5中，判断主缆传递至塔顶的竖向力P与前次计算所给的P值的偏差是否小于设定误差值，如果小于设定误差值，将S3中确定的斜拉索力及S4中确定的吊杆力和主缆内力施加至整体模型中，进行结构分析，如果不小于设定误差值，则重复步骤S3、S4。与现有技术相比，本专利技术通过该方法可以综合解决斜拉索及吊杆的索力分配问题，简化步骤，并经过少量的迭代次数可快速达合理的成桥状态，并精确确定索力值；加快工作效率，节约材料用量，降低工程造价。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为本专利技术的结构示意图；图3为本专利技术的区段划分示意图；图4为本专利技术的斜拉模型的结构示意图；图5为本专利技术的悬索模型的结构示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种缆索协作体系桥成桥索力确定方法，通过该方法可以综合解决斜拉索及吊杆的索力分配问题，简化步骤，并经过少量的迭代次数可快速达合理的成桥状态，并精确确定索力值；加快工作效率，节约材料用量，降低工程造价。下面结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术做出详细说明。如图1～图5所示，本专利技术提供的一种缆索协作体系桥成桥索力确定方法，包括以下步骤：S1，初步确定斜拉索、吊杆、主缆的索力及主缆传递给塔顶的竖向轴压力,斜拉悬吊重叠区段可根据是否压重决定初步重量分配。其中可根据梁段的节段重量，通过恒载平衡法初步确定斜拉索的索力及吊杆力，再根据吊杆力和矢跨比确定主缆的缆力。斜拉悬吊重叠区段的重量分配方式分为以下两种第一种分配方式，设计时增加配重，通过压重的方式增加吊杆力，则让斜拉索承担梁段重量，吊杆承担配重重量；第二种分配方式，设计时未增加配重，则斜拉索与吊杆竖向分力各占节段重的50％。通过这种设置方式，无需认为分配斜拉悬吊重叠区段内的斜拉索和吊杆的承重比例，步骤简单，便于实施。S2，如图2和图3所示，将协作体系模型沿主缆分开，形成斜拉部分和悬索部分；S3，如图4所示，斜拉部分中去掉主缆，并约束吊杆顶端，形成斜拉桥分析模型,模型塔顶施加主缆的竖向分力，考虑结构的几何非线性效应，采用斜拉桥索力优化方法确定斜拉索力和吊杆力；S4，如图5所示，悬索部分中只保留主缆和吊杆，形成悬索桥分析模型,悬索部分将步骤S3中的吊杆力作为荷载施加至吊杆底，并对主缆进行重新找形更新主缆的线形和内力，主缆的内力通过恒载平衡法进行初步确定，其中找形是桥梁的专业术语，是针对悬索桥主缆节点坐标的计算方法。S5，更新斜拉部分模型中主缆传递至塔顶的竖向分力，重复步骤S3和S4，直至误差满足要求,将S3中确定的斜拉索力及S4中确定的吊杆力和主缆内力施加至整体模型中，进行结构分析。具体地，判断主缆传递至塔顶的竖向力P与前次计算所给的P值的偏差是否小于设定误差值，如果小于设定误差值，将S3中确定的斜拉索力及S4中确定的吊杆力和主缆内力施加至整体模型中，进行结构分析，如果不小于设定误差值，则重复步骤S3、S4。本专利技术中，主缆传递至塔顶的竖向分力与步骤S1中初步确定的值偏差不大，且斜拉部分模型位于理想状态时，塔处于小偏位状态，P-Δ效应不明显，因此一般可不迭代，增加效率。本专利技术，通过该方法可以综合解决斜拉索及吊杆的索力分配问题，简化步骤，并经过少量的迭代次数可快速达合理的成桥状态，并精确确定索力值；加快工作效率，节约材料用量，降低工程造价。本专利技术并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本专利技术的启示下做出的结构变化，凡是与本专利技术具有相同或相近的技术方案，均落入本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种缆索协作体系桥成桥索力确定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，初步确定斜拉索、吊杆、主缆的索力及主缆传递给塔顶的竖向轴压力,斜拉悬吊重叠区段可根据是否压重决定初步重量分配；S2，将协作体系模型沿主缆分开，形成斜拉部分和悬索部分；S3，斜拉部分中去掉主缆，并约束吊杆顶端，形成斜拉桥分析模型,模型塔顶施加主缆的竖向分力，考虑结构的几何非线性效应，确定斜拉索力和吊杆力；S4，悬索部分中只保留主缆和吊杆，形成悬索桥分析模型,悬索部分将步骤S3中的吊杆力作为荷载施加至吊杆底，并对主缆进行重新找形更新主缆的线形和内力；S5，更新斜拉部分模型中主缆传递至塔顶的竖向分力，重复步骤S3和S4，直至误差满足要求,将S3中确定的斜拉索力及S4中确定的吊杆力和主缆内力施加至整体模型中，进行结构分析。

【技术特征摘要】
1.一种缆索协作体系桥成桥索力确定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，初步确定斜拉索、吊杆、主缆的索力及主缆传递给塔顶的竖向轴压力,斜拉悬吊重叠区段可根据是否压重决定初步重量分配；S2，将协作体系模型沿主缆分开，形成斜拉部分和悬索部分；S3，斜拉部分中去掉主缆，并约束吊杆顶端，形成斜拉桥分析模型,模型塔顶施加主缆的竖向分力，考虑结构的几何非线性效应，确定斜拉索力和吊杆力；S4，悬索部分中只保留主缆和吊杆，形成悬索桥分析模型,悬索部分将步骤S3中的吊杆力作为荷载施加至吊杆底，并对主缆进行重新找形更新主缆的线形和内力；S5，更新斜拉部分模型中主缆传递至塔顶的竖向分力，重复步骤S3和S4，直至误差满足要求,将S3中确定的斜拉索力及S4中确定的吊杆力和主缆内力施加至整体模型中，进行结构分析。2.根据权利要求1所述的一种缆索协作体系桥成桥索力确定方法，其特征在于，在所述步骤S1中，根据梁段的节段重量，通过恒载平衡法初步确定斜拉索的索力及吊杆力，再根据吊...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖海珠，何东升，许磊平，霍学晋，刘俊锋，傅战工，
申请(专利权)人：中铁大桥勘测设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42