一种精确计算拱肋安装节段预抬值方法、施工方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种精确计算拱肋节段预抬值方法、施工方法及系统，包括：建立拱肋裸拱自重模型获取目标线形；建立拱肋整段安装模型，赋予初始扣索力，获取预抬值；判断所述预抬值与目标线形之差是否在允许误差以内；若否，调整所述初始扣索力，直至所述预抬值在允许误差以内；若是，输出扣索力；建立拱肋分段安装模型，获得基于所述单位扣索力和锚索力作用下的位移影响矩阵；基于所述扣索力作为初始索力获取位移量、所述位移影响矩阵和所述预抬值，获得拱肋分段安装扣索力差；基于所述扣索力差和所述扣索力，获得实际扣索力；基于所述实际扣索力，获得实际预抬值。本发明专利技术解决了拱肋分段安装施工中存在的上、下游相同节段安装高程不一致的问题。一致的问题。一致的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种精确计算拱肋安装节段预抬值方法、施工方法及系统


[0001]本专利技术涉及拱桥分段施工
，尤其涉及一种精确计算拱肋节段预抬值方法、施工方法及系统。

技术介绍

[0002]钢管混凝土拱桥、劲性骨架混凝土拱桥、钢拱桥和混凝土拱桥，绝大多数采用斜拉扣挂悬臂拼装法施工。为了减轻节段吊装重量，将拱肋沿跨径方向划分为若干个吊装节段。拱肋安装时通过缆索吊机将节段运输到安装位置，通过扣索将节段临时扣挂在塔架或桥墩上，利用锚索平衡扣索。按照确定的施工顺序进行拱肋节段的安装，直至完成所有节段并合龙，同步拆除扣索和锚索，形成最终的拱肋结构。目前计算扣索力和预抬值的方法很多，但这些方法大多是针对整段安装的情况，即将同一岸上、下游相同节段号一起安装。然而，实际施工中更多采取单节段安装方法，先安装上游/下游的节段，再安装下游/上游的节段。为增强拱肋和施工过程中的稳定性，需要在安装节段的过程中安装横系梁。拱肋横系梁将两条拱肋连接在一起，由此造成先安装的节段会影响后安装节段的线形，后安装的节段又影响先安装节段的线形。更重要的是，后安装节段的扣索张拉会使先安装节段的扣索力变小，最终导致两个节段安装后的线形均比整段安装的线形要低，达不到预期的效果，且费时费力，因此，不能直接用整段安装时的扣索力和预抬值作为分段安装时的扣索力和预抬值，必须重新计算分段安装的扣索力和预抬值。
[0003]申请号为CN202211395522.7的专利文件中公开了一种考虑非线性效应的拱桥斜拉扣挂优化计算方法包括计算拱肋节段的施工预抬值u1；建立拱肋安装施工过程的非线性有限元模型并输入u1；根据非线性有限元模型计算拱肋节段的实际位移；根据拱肋节段的实际位移计算松索线形u
n
；判断松索线形偏差Δu是否满足施工控制要求，若不满足，令u1＝u1+Δu，并重新输入非线性有限元模型进行计算，直至Δu满足施工控制要求，输出扣索力T、拱肋节段的施工预抬值u1、松索线形u
n
。
[0004]上述中所述的考虑非线性效应的拱桥斜拉扣挂优化计算方法，由于模型中未能将塔架(或/和桥墩)建立在同一个模型中，计算时只能忽略塔架(或/和桥墩)变形对拱肋节段预抬值的影响，导致计算精度低，利用一个模型不能同时得到所有结果，计算过程比较繁琐、容易出错。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中所存在的不足，本专利技术提供了一种精确计算拱肋节段预抬值方法、施工方法及系统，其解决了现有技术中存在的问题。
[0006]基于本专利技术的实施例，一种精确计算拱肋节段预抬值方法，包括：
[0007]S1、建立拱肋裸拱自重模型、拱肋整段安装模型和拱肋分段安装模型，利用所述拱肋裸拱自重模型的线形作为拱肋分段安装模型和拱肋整段安装模型的目标线形；
[0008]S2、在所述拱肋裸拱自重模型的线形与所述拱肋整段安装模型的线形一致的情况
下，计算标准扣索力T1和预抬值Δ1；
[0009]S3、在所述拱肋分段安装模型的线形与所述拱肋整段安装模型的线形一致的情况下，基于所述标准扣索力T1与所述预抬值Δ1，获得所述拱肋分段安装模型中各拱肋节段的实际扣索力T2与实际预抬值Δ2。
[0010]本专利技术的技术原理为：建立所述拱肋裸拱自重模型，以所述拱肋裸拱自重模型的线形为目标线形，使最后计算出的实际扣索力T2与实际预抬值Δ2的值更加准确，精度更高；通过建立与所述自重拱桥模型的线形一致的所述拱肋整段安装模型，通过所述拱肋整段安装模型计算出所述标准扣索力T1和预抬值Δ1；然后建立与所述拱肋整段安装模型线形一致的所述拱肋分段安装模型，利用所述标准扣索力T1和预抬值Δ1通过所述拱肋分段安装模型计算出所述拱肋分段安装模型中各拱肋节段的实际扣索力T2与实际预抬值Δ2。
[0011]相比于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0012](1)通过采用以拱肋裸拱自重模型的线形为目标线形，来计算实际扣索力和实际预抬值，所得到的实际扣索力和实际预抬值更加准确，精度更高。
[0013](2)在施工时只需要保证同一侧的两个节段安装后的线形与整段安装时的线形一致，就能实现成拱松索后的安装目标，把整个施工过程变得更加简单。
[0014](3)通过位移影响矩阵建立分段安装时两个节段线形的影响关系，以整段安装的预抬值为目标，以整段安装的扣索力为初始值，建立分段安装时扣索力与预抬值之间的位移方程；通过求解该位移方程，即可得到拱肋各个节段分别安装时的扣索力，通过各个节段分别安装时的扣索力就可以得到每段的预抬值，从而实现了分段安装与整段安装的线形一致，解决了在施工中存在的实际拱桥线形比预期拱桥线形低/高的问题。
[0015](4)在计算拱肋分段安装预抬值时，只需根据整段安装结果和位移影响矩阵，一次性计算出精确的扣索力和预抬值，并且能同时得到锚扣索力、塔架(或/和桥墩)内力及其变形结果，克服了现有技术中只能先建立仅有拱肋和通过等效模量折减的扣索模型所带来的计算误差，以及只能在每个节段的扣索力和预抬量求解后，再反复建立不同施工阶段的锚索和塔架模型所带来的计算过程偏于复杂的问题，也缩短了工期，使得施工过程更加安全。
[0016](5)在本专利技术的所有模型中同时包含有拱肋(含横系梁)、扣索、锚索、塔架(或/和桥墩)，可以直接的得到锚索力和塔架(或/和桥墩)内力与变形；相比于其他方法，本专利技术无需对扣索进行弹性模量折减，模型能同时反映锚索变形和塔架(或/和桥墩)变形对拱肋节段预抬值的影响，提高了计算效率和计算精度。
[0017](6)可在施工时事先指定几组扣索力和锚索力来进行施工，使施工更容易方便，更安全。
附图说明
[0018]图1为本专利技术流程示意图。
[0019]图2为本专利技术扣索、锚索和塔架的关系示意图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图及实施例对本专利技术中的技术方案进一步说明。
[0021]实施例1
[0022]如图1所示，一种精确计算拱肋节段预抬值方法，包括：
[0023]S1、建立拱肋裸拱自重模型、拱肋整段安装模型和拱肋分段安装模型，利用所述拱肋裸拱自重模型的线形作为拱肋分段安装模型和拱肋整段安装模型的目标线形；所述拱肋裸拱自重模型是指仅有拱肋(含横系梁)在无铰拱状态下的线形。所述拱肋整段安装模型是指同一岸上、下游相同节段号一起进行安装的计算模型；拱肋分段安装模型是指同一岸上、下游相同节段号先后进行安装的计算模型。在计算所述实际扣索力T2与实际预抬值Δ2时，利用所述拱肋裸拱自重模型的线形作为拱肋分段安装模型和拱肋整段安装模型的目标线形，其计算目标高，因此所计算出来的所述实际扣索力T2与实际预抬值Δ2会更加精确，精度较高；通过所述实际扣索力T2与实际预抬值Δ2进行分段安装钢管拱施工，可以得到与裸拱自重拱桥线形一致的钢管拱分段安装拱桥线形。
[0024]S2、在所述拱肋裸拱自重模型的线形与所述拱肋整段安装模型的线形一致的情况下，计算标准扣索力T1和预抬值Δ1；在所述拱肋裸拱自重模型的线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种精确计算拱肋节段预抬值方法，其特征在于，包括：S1、建立拱肋裸拱自重模型、拱肋整段安装模型和拱肋分段安装模型，利用所述拱肋裸拱自重模型的线形作为拱肋分段安装模型和拱肋整段安装模型的目标线形；S2、在所述拱肋裸拱自重模型的线形与所述拱肋整段安装模型的线形一致的情况下，计算标准扣索力T1和预抬值Δ1；S3、在所述拱肋分段安装模型的线形与所述拱肋整段安装模型的线形一致的情况下，基于所述标准扣索力T1与所述预抬值Δ1，获得所述拱肋分段安装模型中各拱肋节段的实际扣索力T2与实际预抬值Δ2。2.如权利要求1所述的一种精确计算拱肋节段预抬值方法，其特征在于，计算所述标准扣索力T1和预抬值Δ1的步骤包括：a、基于所述拱肋裸拱自重模型，获取拱肋变形量Δ0；b、利用所述拱肋整段安装模型，赋予初始扣索力T0，获取预抬值Δ1；c、利用公式|Δ0‑
Δ1|≤ε来判断所述预抬值Δ1是否在允许误差ε以内；d、若否，调整所述初始扣索力T0，直至所述预抬值Δ1在允许误差ε以内；若是，输出初始扣索力T0，此时的所述初始扣索力T0即为所述标准扣索力T1。3.如权利要求2所述的一种精确计算拱肋节段预抬值方法，其特征在于，获得实际扣索力T2的步骤包括：基于所述拱肋分段安装模型，给扣索和锚索施加单位索力，计算拱肋分段安装的单位位移量δ，从而获得所述位移影响矩阵[C]；根据所述标准扣索力T1作为初始索力计算拱肋分段安装的位移量δ1；根据公式δ1+[C]ΔT＝Δ1，获得出扣索力差ΔT；根据公式T...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁星，周水兴，董萍林，张敏，吴伟，刘栋，周泽林，刘洋，陈芮，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：