钢桁梁斜拉悬索协作体系桥的主梁合龙口的确定方法技术

本申请涉及一种钢桁梁斜拉悬索协作体系桥的主梁合龙口的确定方法，涉及桥梁施工技术领域，其包括以下步骤：建立全桥的两个有限元模型，并分别在两个有限元模型中的交叉区梁段内选取一个合龙口；对两个合龙口执行判断步骤；若有一个满足第二条件，则选取满足条件的合龙口作为最终合龙口；若两个合龙口都满足第二条件，则选取一个合龙口作为最终合龙口；若都不满足第二条件，则执行插值步骤；插值步骤包括以下步骤：采用插值法，根据两个合龙口的位置获取下一合龙口的位置；对该合龙口执行判断步骤；若满足第二条件，则将该合龙口作为最终合龙口；否则，将该合龙口取代两个合龙口中的一个，并返回插值步骤的第一步，直至确定最终合龙口。

【技术实现步骤摘要】
钢桁梁斜拉悬索协作体系桥的主梁合龙口的确定方法
本申请涉及桥梁施工
，特别涉及一种钢桁梁斜拉悬索协作体系桥的主梁合龙口的确定方法。
技术介绍
斜拉悬索协作体系是一种集合了斜拉桥和悬索桥两者优势的新型结构体系，可以保证在结构具有更大跨度的同时提高结构的整体受力性能。公铁合建桥梁二期恒载占所有恒载的比重较大，因此施工时主梁竖向变位幅度较大，对于千米级斜拉悬索组合体系桥往往可以达到几米甚至几十米，当主梁采用钢桁梁时，由于主梁刚度较大，所以合龙时梁端转角及位移可调的范围都较小，这些因素给公铁合建钢桁梁斜拉悬索协作体系桥的主梁的安装及合龙带来了较大困难。斜拉桥主梁的合龙口一般位于跨中附近，施工时可通过斜拉索主动调整合龙口姿态，主梁合龙一般难度较小；悬索桥主梁合龙口一般位于跨中或者靠近桥塔的部位。当合龙口位于靠近桥塔的部位，可通过调整边跨侧主梁高程和转角来实现主梁合龙，当二期恒载较小时，合龙口也可以选择跨中位置，此时可通过局部压重调整合龙口姿态。公铁合建钢桁梁斜拉悬索协作体系桥的二期恒载较大，且主梁刚度很大，当合龙口位于跨中时，难以通过压重将合龙口调整到位；当合龙口位于中跨靠近桥塔位置时，靠近中跨一侧主梁斜拉索无法安装，所以此侧主梁端部下挠将远大于桥塔侧主梁，主梁难以合龙。因此确定公铁合建钢桁梁斜拉悬索协作体系桥的主梁合龙口的位置十分重要。相关技术中，其中一种斜拉悬索协作体系桥梁的合龙方法，直接选定靠近斜拉区的重叠区作为合龙口，然后利用桥面吊机和缆载吊机协同调整合龙口形态来实现主梁的合龙。但是该方法未对所选合龙口的合理性作进一步说明，采用的调整措施也只是一种被动的调整手段。而且该方法也没给出桥面吊机和缆载吊机对合龙口的高程及转角的可调范围大小，也不能证明桥面吊机和缆载吊机一定能将合龙口调整到位。事实上桥面吊机和缆载吊机对合龙口的高程和转角调整范围都非常有限，实际主梁合龙时还要用斜拉索的放张来调整合龙口。另外该方法也没有给出合龙口纵向位移差的调整方案，实际可操作性存在一定疑问。另外一种确定协作体系桥合龙段位置的方法，采用二分法确定合龙段位置的计算效率较低，且该方法同样没考虑合龙口的纵向位移差，仅考虑了合龙口竖向高差及转角差。另外该方法比较适合主梁为钢箱梁的情况，对于主梁为钢桁梁的情况并未说明上弦杆和下弦杆各自的高程及转角如何确定，因此未能解决公铁合建钢桁梁斜拉悬索协作体系桥的主梁合龙口位置确定的问题。
技术实现思路
本申请实施例提供一种钢桁梁斜拉悬索协作体系桥的主梁合龙口的确定方法，以解决相关技术中采用二分法确定合龙段位置的计算效率较低，且不适用于主梁为钢桁梁的问题。第一方面，提供了一种钢桁梁斜拉悬索协作体系桥的主梁合龙口的确定方法，其包括以下步骤：建立全桥的两个有限元模型，并分别在两个所述有限元模型中的交叉区梁段内选取一个合龙口；对两个所述合龙口执行判断步骤；所述判断步骤包括以下步骤：-100：获取所述合龙口的合龙参数，并根据所述合龙参数，计算得到所述合龙口的竖向距离差Hs、纵向距离差ls和等效转角差Ds；-101：判断所述合龙口是否满足第一条件；其中，所述第一条件为：-5mm≤Hs≤5mm，且-10mm≤ls≤10mm；-102：若满足，则转入步骤104；-103：若不满足，则调整所述合龙口，并获取更新后的合龙参数，直至该合龙口满足所述第一条件，并转入步骤104；-104：判断所述合龙口是否满足第二条件，所述第二条件为：-15mm≤Ds≤15mm；若两个所述合龙口中有一个满足所述第二条件，则选取满足条件的合龙口作为最终合龙口；若两个所述合龙口都满足所述第二条件，则从两个所述合龙口中选取一个合龙口作为最终合龙口；若两个所述合龙口都不满足所述第二条件，则执行插值步骤；所述插值步骤包括以下步骤：-采用插值法，根据两个所述合龙口的位置获取下一合龙口的位置；-建立全桥的有限元模型，并将该下一合龙口作为该有限元模型的合龙口；-对该合龙口执行所述判断步骤；-若满足所述第二条件，则将该合龙口作为最终合龙口；-否则，将该合龙口取代两个所述合龙口中的一个，并返回采用插值法，根据两个所述合龙口的位置获取下一合龙口的位置的步骤，直至确定最终合龙口。一些实施例中，步骤103中：若不满足，则调整所述合龙口，具体包括以下步骤：若所述合龙口不满足-5mm≤Hs≤5mm，则采用放张斜拉索的方式，对该合龙口桥塔侧的主梁线形进行调整；并更新该合龙口的合龙参数，直至该合龙口满足-5mm≤Hs≤5mm；判断所述合龙口是否满足-10mm≤ls≤10mm；若所述合龙口满足-10mm≤ls≤10mm，则转入步骤104；若所述合龙口不满足-10mm≤ls≤10mm，则在该合龙口对应的有限元模型中的桥塔处，给主梁施加大小为ls的纵向强迫位移，并更新该合龙口的合龙参数，直至该合龙口满足-10mm≤ls≤10mm。一些实施例中，若两个所述合龙口都满足所述第二条件，则从两个所述合龙口中选取一个合龙口作为最终合龙口；具体为：若两个所述合龙口都满足所述第二条件，则选取两个所述合龙口中Ds较小的合龙口作为最终合龙口。一些实施例中，采用如下公式计算所述竖向距离差Hs：式中：y1为所述合龙口的桥塔侧上弦节点的竖向位移；y2为所述合龙口的桥塔侧下弦节点的竖向位移；t1为所述合龙口的跨中侧上弦节点的竖向位移；t2为所述合龙口的跨中侧下弦节点的竖向位移；p1为所述合龙口两侧上弦节点的设计纵向距离；p2为所述合龙口两侧下弦节点的设计纵向距离；β1为所述合龙口的跨中侧上弦节点的转角；β2为所述合龙口的跨中侧下弦节点的转角。一些实施例中，采用如下公式计算所述纵向距离差ls：式中：s1为所述合龙口的跨中侧上弦节点的纵向位移；s2为所述合龙口的跨中侧下弦节点的纵向位移；x1为所述合龙口的桥塔侧上弦节点的纵向位移；x2为所述合龙口的桥塔侧下弦节点的纵向位移。一些实施例中，采用如下公式计算所述等效转角差Ds：式中：α1为所述合龙口的桥塔侧上弦节点的转角；α2为所述合龙口的桥塔侧下弦节点的转角；β1为所述合龙口的跨中侧上弦节点的转角；β2为所述合龙口的跨中侧下弦节点的转角。一些实施例中：分别在两个所述有限元模型中的交叉区梁段内选取一个合龙口，两个所述合龙口分别位于斜拉区梁段最外侧斜拉索和交叉区梁段最内侧吊杆中间，以及悬索区梁段最外侧吊杆和交叉区梁段最外侧斜拉索中间。一些实施例中，采用插值法，根据两个所述合龙口的位置获取下一合龙口的位置，具体包括以下步骤：式中：Lx为所述下一合龙口到主梁的对称中心线距离；L1和L2分别为两个所述合龙口到主梁的对称中心线的距离；和分别为两个所述合龙口的等效转角差。一些实施例中，否则，将该合龙口取代两个所述合龙口中的一个，具体包括以下步骤：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢桁梁斜拉悬索协作体系桥的主梁合龙口的确定方法，其特征在于，其包括以下步骤：/n建立全桥的两个有限元模型，并分别在两个所述有限元模型中的交叉区梁段内选取一个合龙口(15)；/n对两个所述合龙口(15)执行判断步骤；/n所述判断步骤包括以下步骤：/n-100：获取所述合龙口(15)的合龙参数，并根据所述合龙参数，计算得到所述合龙口(15)的竖向距离差H

【技术特征摘要】
1.一种钢桁梁斜拉悬索协作体系桥的主梁合龙口的确定方法，其特征在于，其包括以下步骤：
建立全桥的两个有限元模型，并分别在两个所述有限元模型中的交叉区梁段内选取一个合龙口(15)；
对两个所述合龙口(15)执行判断步骤；
所述判断步骤包括以下步骤：
-100：获取所述合龙口(15)的合龙参数，并根据所述合龙参数，计算得到所述合龙口(15)的竖向距离差Hs、纵向距离差ls和等效转角差Ds；
-101：判断所述合龙口(15)是否满足第一条件；其中，所述第一条件为：-5mm≤Hs≤5mm，且-10mm≤ls≤10mm；
-102：若满足，则转入步骤104；
-103：若不满足，则调整所述合龙口(15)，并获取更新后的合龙参数，直至该合龙口(15)满足所述第一条件，并转入步骤104；
-104：判断所述合龙口(15)是否满足第二条件，所述第二条件为：-15mm≤Ds≤15mm；
若两个所述合龙口(15)中有一个满足所述第二条件，则选取满足条件的合龙口(15)作为最终合龙口；
若两个所述合龙口(15)都满足所述第二条件，则从两个所述合龙口(15)中选取一个合龙口(15)作为最终合龙口；
若两个所述合龙口(15)都不满足所述第二条件，则执行插值步骤；
所述插值步骤包括以下步骤：
-采用插值法，根据两个所述合龙口(15)的位置获取下一合龙口的位置；
-建立全桥的有限元模型，并将该下一合龙口作为该有限元模型的合龙口(15)；
-对该合龙口(15)执行所述判断步骤；
-若满足所述第二条件，则将该合龙口(15)作为最终合龙口；
-否则，将该合龙口(15)取代两个所述合龙口(15)中的一个，并返回采用插值法，根据两个所述合龙口(15)的位置获取下一合龙口的位置的步骤，直至确定最终合龙口。


2.如权利要求1所述的钢桁梁斜拉悬索协作体系桥的主梁合龙口的确定方法，其特征在于，步骤103中：若不满足，则调整所述合龙口(15)，具体包括以下步骤：
若所述合龙口(15)不满足-5mm≤Hs≤5mm，则采用放张斜拉索的方式，对该合龙口(15)桥塔(2)侧的主梁(1)线形进行调整；并更新该合龙口(15)的合龙参数，直至该合龙口(15)满足-5mm≤Hs≤5mm；
判断所述合龙口(15)是否满足-10mm≤ls≤10mm；
若所述合龙口(15)满足-10mm≤ls≤10mm，则转入步骤104；
若所述合龙口(15)不满足-10mm≤ls≤10mm，则在该合龙口(15)对应的有限元模型中的桥塔(2)处，给主梁(1)施加大小为ls的纵向强迫位移，并更新该合龙口(15)的合龙参数，直至该合龙口(15)满足-10mm≤ls≤10mm。


3.如权利要求1所述的钢桁梁斜拉悬索协作体系桥的主梁合龙口的确定方法，其特征在于，若两个所述合龙口(15)都满足所述第二条件，则从两个所述合龙口(15)中选取一个合龙口(15)作为最终合龙口；具体为：
若两个所述合龙口(15)都满足所述第二条件，则选取两个所述合龙口(15)中Ds较小的合龙口(15)作为最终合龙口。


4.如权利要求1所述的钢桁梁斜拉悬索协作体系桥的主梁合龙口的确定方法，其特征在于，采用如下公式计算所述竖向距离差Hs：



式中：y1为所述合龙口(15)的桥...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖海珠，谢兰博，高宗余，邱峰，黄玲，
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