【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桥梁工程，尤其是一种高速铁路多塔部分斜拉桥参数化设计方法。
技术介绍
1、部分斜拉桥是一种介于连续梁或连续刚构桥和传统斜拉桥之间的组合桥梁体系，是以主梁、拉索共同承受竖向荷载的结构体系。由于部分斜拉桥独特的受力机理，使得它的结构基本参数与一般斜拉桥和梁式桥有所不同，并且桥塔的高度，主梁的截面形式以及边、中跨跨径等都是影响部分斜拉桥结构力学特性的重要参数，也是评估部分斜拉桥力学性能的重要指标，具有很大的研究价值。
2、多塔部分斜拉桥的一般设计过程中，目前关于部分斜拉桥的优化设计研究，大部分局限在斜拉索索力优化和局部构件优化上，但上述优化效果有限，且易出现非最优的情况。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种高速铁路多塔部分斜拉桥参数化设计方法，用于优化大跨度多塔部分斜拉桥边中跨比、塔跨比和高跨比等重要参数，并为设计方案提供理论依据，减少了现有技术中设计参数易出现非最优的情况，降低设计人员主观经验的影响，提升了设计的精细化程度、合理性。
2、本专利技术目的实现由以下技术方案完成：
3、一种高速铁路多塔部分斜拉桥参数化设计方法，其特征在于：包括如下步骤：
4、根据高速铁路多塔部分斜拉桥的设计影响条件，根据地面线到桥面的高度以及跨越航道、深水区、交通线路情况初步确定桥梁主桥长度初值lt；
5、提出所述高速铁路多塔部分斜拉桥的主跨跨径li的取值序列；
6、根据拟定的桥梁主桥长
7、结合主跨跨径li的取值序列和边中跨比系数，确定边跨跨径，并根据主跨跨径和边跨跨径布置，调节主桥长度lti；
8、根据主跨跨径li的取值序列计算桥塔高度；
9、结合主跨跨径li的取值序列和高速铁路设计要求以及主梁断面形式确定主梁截面梁高；
10、根据主跨跨径li的取值序列，结合铁路线路标高及梁高，并假定基础承台位于地面线处，确定各方案下桥墩高度及水下深度；
11、根据主跨序列、边跨长度、桥塔高度和桥墩高度的全部设计方案，计算总造价；
12、计算不同方案工程技术难度；
13、综合考虑总造价与工程技术难度，确定高速铁路多塔部分斜拉桥的优选方案。
14、所述设计影响条件包括桥址地形条件、水文情况、通航要求、跨越交通线路情况、铁路等级与设计时速、铁路线路标高。
15、高速铁路多塔部分斜拉桥主跨跨径li的取值序列为：l0，l0+10，l0+20，l0+30，……，350；其中，l0表示主跨跨径最小值，取航道最小宽度限值及200m两者的大值；序列中各项表示不同主跨跨径取值，用li表示，li中角标i表示主跨跨径序列的第i项，i＝1,2,3,4,......；即：l1＝l0，l2＝l0+10，l3＝l0+20……。
16、所述主跨数目的计算的公式为：
17、对于主跨跨径序列中不同的取值，按此公式计算对应的主跨数目ni：n1，n2，n3，......；
18、式中，n为主跨数目，并对其进行向下取整；lt为桥梁主桥长度初值；li为主跨跨径序列的中的取值。
19、所述边跨跨径的计算公式为：
20、lsi＝ξli；针对主跨跨径的取值序列中的每一项，按该边跨跨径计算公式取ξ中的低、中、高值分别再确定边跨跨径lsi1、lsi2、lsi3三种方案；
21、式中，lsi为边跨跨径；ξ为边中跨比系数，取值0.55-0.60，优选为0.55、0.575、0.60；li为主跨跨径序列的中的取值。
22、所述桥塔高度的计算公式为：
23、其中，ψ根据主塔和边塔是否等高取值，当主塔和边塔采取等高设计时，ψ取值为2.5，当主塔和边塔采取不等高设计时，边塔ψ取值为1.5，主塔ψ取值为2.0；
24、式中，hi为桥塔高度；li为主跨跨径序列的中的取值；ψ为取值系数；μ表示斜拉索对桥塔高度的影响系数，由单个桥塔上张拉的斜拉索数量结合斜拉索边索与主梁的夹角计算得出。
25、所述主梁截面梁高的计算公式为：
26、
27、式中，hi为主梁截面高度；b为桥面宽度，根据高速铁路标准轨距和轨道数量、检修通道宽度确定；γ根据截面所处位置取值，墩顶处截面取3.6，跨中处截面取1.8，墩顶与跨中之间的截面按线性变化取值；λ根据主梁断面形式取值。
28、所述总造价的计算公式为：
29、si＝c1k1bhilti+c2(ni+1)hi+c3(ni+3)gi+rk2(ni+1)tli；
30、式中，si表示不同方案的总造价；c1表示主桥混凝土综合造价；c2表示平均每米桥塔综合造价；c3表示平均每米桥墩综合造价；r表示平均每米斜拉索综合造价；t表示单个桥塔上的斜拉索数量；li表示边索长度，根据边索与主梁夹角和桥塔高度拟定；c1、c2、c3和r具体根据实际混凝土造价、钢绞线造价、材料运输条件和结构尺寸参数确定；k1表示主梁截面面积折减系数，考虑到主梁采取的是变截面，取0.6；k2表示斜拉索长度的折减系数，考虑到统一按边索长度计算，取0.6。
31、所述工程技术难度的计算公式为：
32、βi＝ai×bi×ci×di；
33、式中，βi为工程技术难度；工程ai表示主跨跨径影响系数；bi表示桥塔高度影响系数；ci表示桥墩高度影响系数；di表示桥梁基础类型影响系数；公式中各系数具体确定方法为：建立主跨跨径li与ai的非线性函数，ai根据主跨跨径取值，ai∈(0,1]；建立桥塔高度hi与bi的非线性函数，bi根据桥塔高度取值，bi∈(0,1]；建立桥墩高度gi与ci的非线性函数，ci根据桥墩高度取值，ci∈(0,1]；di根据基础类型取值：基础类型为桩基础，di取1.0；基础类型为管柱基础，di取1.1；基础类型为沉井基础，di取1.2。
34、对设计方案的总造价进行归一化处理：使结果映射到(0,1]之间；再将归一化后的总造价系数φi与工程技术难度系数βi进行加权平均，建立方案决策公式：其中，φi表示归一化处理后得到的各设计方案的造价系数；βi表示工程技术难度系数；表示权重系数，根据当地地势条件、运输条件和材料供应情况进行调节；εi表示方案决策系数；si表示总造价样本值，simax表示总造价样本最大值。按此公式计算不同方案的决策系数εi，取εi较小值拟定2-3个优选设计方案。
35、表1权重系数表
36、
37、在本专利技术中，工程技术难度系数计算公式，其中，ai根据主跨跨径影响系数关系图确定，具体见图3；bi根据桥塔高度影响系数关系图确定，具体见图4；ci根据桥墩高度影响系数关系图确定，具体见图5。
38、本专利技术的优点是：据提出的主跨跨径序列，建立相关设计参数的函数关系式本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高速铁路多塔部分斜拉桥参数化设计方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高速铁路多塔部分斜拉桥参数化设计方法，其特征在于：所述设计影响条件包括桥址地形条件、水文情况、通航要求、跨越交通线路情况、铁路等级与设计时速、铁路线路标高。
3.根据权利要求1所述的一种高速铁路多塔部分斜拉桥参数化设计方法，其特征在于：高速铁路多塔部分斜拉桥主跨跨径Li的取值序列为：L0，L0+10，L0+20，L0+30，……，350；其中，L0表示主跨跨径最小值，取航道最小宽度限值及200m两者的大值；序列中各项表示不同主跨跨径取值，用Li表示，Li中角标i表示主跨跨径序列的第i项，i＝1,2,3,4,......；即：L1＝L0，L2＝L0+10，L3＝L0+20……。
4.根据权利要求1所述的一种高速铁路多塔部分斜拉桥参数化设计方法，其特征在于：所述主跨数目的计算的公式为：
5.根据权利要求1所述的一种高速铁路多塔部分斜拉桥参数化设计方法，其特征在于：所述边跨跨径的计算公式为：
6.根据权利要求1所述的一种高速铁
7.根据权利要求1所述的一种高速铁路多塔部分斜拉桥参数化设计方法，其特征在于：所述主梁截面梁高的计算公式为：
8.根据权利要求1所述的一种高速铁路多塔部分斜拉桥参数化设计方法，其特征在于：所述总造价的计算公式为：
9.根据权利要求1所述的一种高速铁路多塔部分斜拉桥参数化设计方法，其特征在于：所述工程技术难度的计算公式为：
10.根据权利要求1所述的一种高速铁路多塔部分斜拉桥参数化设计方法，其特征在于：对设计方案的总造价进行归一化处理：使结果映射到(0,1]之间；再将归一化后的总造价系数φi与工程技术难度系数βi进行加权平均，建立方案决策公式：其中，φi表示归一化处理后得到的各设计方案的造价系数；βi表示工程技术难度系数；表示权重系数，根据当地地势条件、运输条件和材料供应情况进行调节；εi表示方案决策系数；Si表示总造价样本值，Simax表示总造价样本最大值。按此公式计算不同方案的决策系数εi，取εi较小值拟定2-3个优选设计方案。
...【技术特征摘要】
1.一种高速铁路多塔部分斜拉桥参数化设计方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高速铁路多塔部分斜拉桥参数化设计方法，其特征在于：所述设计影响条件包括桥址地形条件、水文情况、通航要求、跨越交通线路情况、铁路等级与设计时速、铁路线路标高。
3.根据权利要求1所述的一种高速铁路多塔部分斜拉桥参数化设计方法，其特征在于：高速铁路多塔部分斜拉桥主跨跨径li的取值序列为：l0，l0+10，l0+20，l0+30，……，350；其中，l0表示主跨跨径最小值，取航道最小宽度限值及200m两者的大值；序列中各项表示不同主跨跨径取值，用li表示，li中角标i表示主跨跨径序列的第i项，i＝1,2,3,4,......；即：l1＝l0，l2＝l0+10，l3＝l0+20……。
4.根据权利要求1所述的一种高速铁路多塔部分斜拉桥参数化设计方法，其特征在于：所述主跨数目的计算的公式为：
5.根据权利要求1所述的一种高速铁路多塔部分斜拉桥参数化设计方法，其特征在于：所述边跨跨径的计算公式为：
6.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈怀智，刘建红，陈东巨，张欣欣，潘湘文，路小雨，吝永亮，杨雪成，郑存笔，陈杰，
申请(专利权)人：中铁上海设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。