一种塔梁固结体系斜拉桥的悬臂拼装施工方法技术

本发明专利技术实施例提供一种塔梁固结体系斜拉桥的悬臂拼装施工方法，简化了施工步骤，降低了施工作业的难度，张拉结果更加接近期望状态。本发明专利技术实施例方法，通过建立斜拉桥的有限元模型，在有限元模型基础上，求解得到每个斜拉索的索力目标值，并采用悬臂拼装法进行拼装，拼装过程中张拉斜拉索时直接调节至求得的索力目标值，不用关注该斜拉索张拉对其他斜拉索的索力以及各端点挠度的影响，无需反复多次张拉即可达到成桥后期望状态，简化了施工步骤，降低了施工作业的难度。求解的索力目标值更接近桥梁线形和索力期望值，使得张拉结果更加准确，符合期望状态。

【技术实现步骤摘要】
一种塔梁固结体系斜拉桥的悬臂拼装施工方法
本专利技术涉及斜拉桥施工
，具体涉及一种塔梁固结体系斜拉桥的悬臂拼装施工方法。
技术介绍
目前在实际斜拉桥拉索张拉施工中，通常采用多次张拉法，最终得到索力期望值。但这种方法张拉过程复杂、可能需要反复调节索力、且要求技术人员经验丰富等问题，较难被桥梁工程技术人员所掌握和运用。此外，在斜拉索张拉过程中，多次张拉法较难考虑施工过程中温度场对索力的影响，导致实际张拉结果与索力期望值相差很大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种塔梁固结体系斜拉桥的悬臂拼装施工方法，简化了施工步骤，降低了施工作业的难度，张拉结果更加接近期望状态。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种塔梁固结体系斜拉桥的悬臂拼装施工方法，包括以下步骤：步骤10、建立待建斜拉桥的有限元模型；所述有限元模型包括n根主梁节段Mi,i＝0,1,…,n-1和n+1根斜拉索Lj,j＝0,0',1,…,m，所述斜拉索分别安装在主梁节段的n+1个端点Dh,h＝0,0',1,…,m上，m＝n-1；步骤20、根据所述有限元模型，采用有限元模拟分析方法，依次计算得到每个主梁节段的挠度参数和索力参数；所述挠度参数包括每拼装一根主梁节段时由于温度变化引起的各端点的第一挠度变化量，拼装所述主梁节段时由于自重引起的各端点的第二挠度变化量，张拉所述主梁节段上的斜拉索时由于温度变化引起的各端点的第三挠度变化量，以及张拉所述主梁节段上的斜拉索时对各端点的挠度影响系数；所述索力参数包括每拼装一根主梁节段时由于温度变化引起的各斜拉索的第一索力变化量，拼装所述主梁节段时由于自重引起的各斜拉索的第二索力变化量，张拉所述主梁节段上的斜拉索时由于温度变化引起的其它斜拉索的第三索力变化量，以及张拉所述主梁节段上的斜拉索时对其它斜拉索的索力影响系数；步骤30、根据成桥后期望状态，结合所述挠度参数和索力参数，求解得到n+1根斜拉索的索力目标值；步骤40、采用对称悬臂拼装法进行施工，施工过程中每安装一根斜拉索，将所述斜拉索的索力调节至所述斜拉索的索力目标值。作为本专利技术实施例的进一步改进，所述步骤10具体包括：参照待建斜拉桥的桥梁尺寸，使用有限元分析软件，采用对称悬臂拼装法建立待建斜拉桥的有限元模型。作为本专利技术实施例的进一步改进，所述步骤20中，根据所述有限元模型，采用有限元模拟分析方法，计算得到拼装主梁节段Mr时由于温度变化引起的各端点的第二挠度变化量和各斜拉索的第二索力变化量，r表示大于等于1的整数，具体包括：根据所述有限元模型，采用温度场全寿命模拟方法，预测得到拼装主梁节段Mr时有限元模型的整体温度为Tr，采用有限元模拟分析方法分析得到各端点的挠度分别为各斜拉索的索力分别为计算得到温度由Tr-1'变为Tr引起的各端点的第二挠度变化量分别为：引起的各斜拉索的第二索力变化量分别为：作为本专利技术实施例的进一步改进，所述步骤20中，根据所述有限元模型，采用有限元模拟分析方法，计算得到拼装主梁节段Mr时由于自重引起的各端点的第一挠度变化量和各斜拉索的第一索力变化量，r表示大于等于1的整数，具体包括：在所述有限元模型上施加主梁节段Mr的自重Gr，采用有限元模拟分析方法分析得到各端点的挠度分别为各斜拉索的索力分别为计算得到拼装主梁节段Mr时由自重引起的各端点的第一挠度变化量分别为：引起的各斜拉索的第一索力变化量分别为：作为本专利技术实施例的进一步改进，所述步骤20中，根据所述有限元模型，采用有限元模拟分析方法，计算得到张拉主梁节段Mr上的斜拉索Lr时由于温度变化引起的各端点的第三挠度变化量和其它斜拉索的第三索力变化量，r表示大于等于1的整数，具体包括：根据所述有限元模型，采用温度场全寿命模拟方法，预测得到张拉主梁节段Mr上的斜拉索Lr时温度为Tr'，采用有限元模拟分析方法分析得到温度为Tr'时各端点的挠度分别为各斜拉索的索力分别为温度由Tr变为Tr'引起的各端点的第三挠度变化量分别为：引起的其它斜拉索的第三索力变化量分别为：作为本专利技术实施例的进一步改进，所述步骤20中，根据所述有限元模型，采用有限元模拟分析方法，计算得到张拉主梁节段Mr上的斜拉索Lr时对各端点的挠度影响系数和对其它斜拉索的索力影响系数，r表示大于等于1的整数，具体包括：在所述有限元模型中对主梁节段Mr上的斜拉索Lr施加初拉力，斜拉索Lr在主梁节段Mr上的锚固点为Dr，采用有限元模拟分析方法分析得到斜拉索Lr回缩后的索力为Fr，其它斜拉索的索力分别为以及各端点的挠度分别为计算得到主梁节段Mr上斜拉索Lr张拉对各端点的挠度影响系数分别为：对其它斜拉索的索力影响系数分别为：作为本专利技术实施例的进一步改进，所述步骤30具体包括：如果成桥后期望状态为各端点的挠度值等于期望挠度值，结合所述期望挠度值、第一挠度变化量、第二挠度变化量、第三挠度变化量和挠度影响系数，建立n+1个挠度方程，得到挠度方程组，求解挠度方程组得到斜拉索的索力目标值Xe,e＝0,0',1,…,m；如果成桥后期望状态为各斜拉索的索力值等于期望索力值，结合所述期望索力值、第一索力变化量、第二索力变化量、第三索力变化量和索力影响系数，建立n+1个索力方程，得到索力方程组，求解索力方程组得到斜拉索的索力目标值Xe,e＝0,0',1,…,m；如果成桥后期望状态为各端点的挠度值等于期望挠度值且各斜拉索的索力值等于期望索力值，结合所述期望挠度值、第一挠度变化量、第二挠度变化量、第三挠度变化量和挠度影响系数，建立n+1个挠度方程，结合所述期望索力值、第一索力变化量、第二索力变化量、第三索力变化量和索力影响系数，建立n+1个索力方程，得到挠度-索力方程组，求解挠度-索力方程组得到斜拉索的索力目标值Xe,e＝0,0',1,…,m。作为本专利技术实施例的进一步改进，所述步骤40具体包括：将主梁节段M0与桥塔固结，在主梁桥段M0的端点D0处安装斜拉索L0，在斜拉索L0上安装索力传感器并张拉，调节斜拉索L0的索力值至索力目标值X0；在主梁桥段M0的端点D0'处安装斜拉索L0'，在斜拉索L0'上安装索力传感器并张拉，调节斜拉索L0'的索力值至索力目标值X0'；在主梁桥段M0的端点D0处拼装主梁桥段M1，在主梁桥段M1的端点D1处安装斜拉索L1，在斜拉索L1上安装索力传感器并张拉，调节斜拉索L1的索力值至索力目标值X1；在主梁节段M0的端点D0'处拼装主梁桥段M2，在主梁桥段M2的端点D2处安装斜拉索L2，在斜拉索L2上安装索力传感器并张拉，调节斜拉索L2的索力值至索力目标值X2；依此拼装，直至在主梁节段Mn-1的端点Dm处安装斜拉索Lm，在斜拉索Lm上安装索力传感器并张拉，调节斜拉索Lm的索力值至索力目标值Xm。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：本专利技术实施例提供一种塔梁固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种塔梁固结体系斜拉桥的悬臂拼装施工方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤10、建立待建斜拉桥的有限元模型；所述有限元模型包括n根主梁节段M

【技术特征摘要】
1.一种塔梁固结体系斜拉桥的悬臂拼装施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤10、建立待建斜拉桥的有限元模型；所述有限元模型包括n根主梁节段Mi,i＝0,1,…,n-1和n+1根斜拉索Lj,j＝0,0',1,…,m，所述斜拉索分别安装在主梁节段的n+1个端点Dh,h＝0,0',1,…,m上，m＝n-1；
步骤20、根据所述有限元模型，采用有限元模拟分析方法，依次计算得到每个主梁节段的挠度参数和索力参数；
所述挠度参数包括每拼装一根主梁节段时由于温度变化引起的各端点的第一挠度变化量，拼装所述主梁节段时由于自重引起的各端点的第二挠度变化量，张拉所述主梁节段上的斜拉索时由于温度变化引起的各端点的第三挠度变化量，以及张拉所述主梁节段上的斜拉索时对各端点的挠度影响系数；
所述索力参数包括每拼装一根主梁节段时由于温度变化引起的各斜拉索的第一索力变化量，拼装所述主梁节段时由于自重引起的各斜拉索的第二索力变化量，张拉所述主梁节段上的斜拉索时由于温度变化引起的其它斜拉索的第三索力变化量，以及张拉所述主梁节段上的斜拉索时对其它斜拉索的索力影响系数；
步骤30、根据成桥后期望状态，结合所述挠度参数和索力参数，求解得到n+1根斜拉索的索力目标值；
步骤40、采用对称悬臂拼装法进行施工，施工过程中每安装一根斜拉索，将所述斜拉索的索力调节至所述斜拉索的索力目标值。


2.根据权利要求1所述的塔梁固结体系斜拉桥的悬臂拼装施工方法，其特征在于，所述步骤10具体包括：
参照待建斜拉桥的桥梁尺寸，使用有限元分析软件，采用对称悬臂拼装法建立待建斜拉桥的有限元模型。


3.根据权利要求1所述的塔梁固结体系斜拉桥的悬臂拼装施工方法，其特征在于，所述步骤20中，根据所述有限元模型，采用有限元模拟分析方法，计算得到拼装主梁节段Mr时由于温度变化引起的各端点的第二挠度变化量和各斜拉索的第二索力变化量，r表示大于等于1的整数，具体包括：
根据所述有限元模型，采用温度场全寿命模拟方法，预测得到拼装主梁节段Mr时有限元模型的整体温度为Tr，采用有限元模拟分析方法分析得到各端点的挠度分别为各斜拉索的索力分别为计算得到温度由Tr-1'变为Tr引起的各端点的第二挠度变化量分别为：



引起的各斜拉索的第二索力变化量分别为：





4.根据权利要求3所述的塔梁固结体系斜拉桥的悬臂拼装施工方法，其特征在于，所述步骤20中，根据所述有限元模型，采用有限元模拟分析方法，计算得到拼装主梁节段Mr时由于自重引起的各端点的第一挠度变化量和各斜拉索的第一索力变化量，r表示大于等于1的整数，具体包括：
在所述有限元模型上施加主梁节段Mr的自重Gr，采用有限元模拟分析方法分析得到各端点的挠度分别为各斜拉索的索力分别为计算得到拼装主梁节段Mr时由自重引起的各端点的第一挠度变化量分别为：



引起的各斜拉索的第一索力变化量分别为：





5.根据权利要求4所述的塔梁固结体系斜拉桥的悬臂拼装施工方法，其特征在于，所述步骤20中，根据所述有限元模型，采用有限元模拟分析方法，计算得到张拉主梁节段Mr上的斜拉索Lr时由于温度变化引起的各端点的第三挠度变化量和其它斜拉索的第三索力变化量，r表示大于等于1的整数，具体包...

【专利技术属性】
技术研发人员：王高新，邵婧舒，东兆星，叶继红，王大刚，周鑫，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32