一种悬索桥整体桥面线形调整与索力调整的实现方法技术

本发明专利技术公开了一种悬索桥整体桥面线形调整与索力调整的实现方法；实施步骤如下；步骤1，现场量测识别；步骤2，建立有限元分析模型；步骤3，结构敏感性分析；步骤4，建立关系矩阵；步骤5，确定基础调整目标；步骤6，制定方案；步骤7，制定解法；步骤8，效果模拟验证；步骤9，现场实施；步骤10，成果验证。本发明专利技术主要解决悬索桥桥面线形调整与吊索索力调整规划协调、同步进行，将要达到的多目标计划进行规划，一次性将桥面线形和吊索索力同时调整到位，改善现场多次试调、调整结果不理想、调整不能兼顾线形与索力等情况。

【技术实现步骤摘要】
一种悬索桥整体桥面线形调整与索力调整的实现方法
本专利技术涉及悬索桥实施相关的
，具体来讲涉及的是一种悬索桥整体桥面线形调整与索力调整的实现方法。
技术介绍
为满足西部山区的复杂地形和较大的交通运输需求，中国早期在西部山区修建了一些小跨径悬索桥，受当时建设条件、后期管养、运营环境、超载等系列因素影响，这些桥梁相继出现桥面线形下挠、索力分布不均的情况，为防止这一病害继续发展影响车辆通行，当地管理部门采取了相应的措施对这一问题桥梁进行了整治，本专利就是在这个背景下，结合国道559线波密至墨脱公路整治改建工程达国大桥、西莫河大桥改造实例，专利技术一种悬索桥改造过程中桥面线形和吊索索力规划调整计算方法。在的悬索桥新桥建设和旧桥改造施工中，经常会出现已经建设的悬索桥桥面线形差和吊索索力未达到设计要求状态。桥面线形差影响行车舒适，同时，桥面线形差和索力分布不合理即是悬索桥当前状态受力不合理而影响其使用寿命。为解决这一问题，需要通过改变吊索长度的方法对桥面线形和吊索索力进行调整，但悬索桥具有强烈几何非线性的超静定结构，以单一的索力和索长调整通常达不到需要的调整效果。同时，单个的索力和索长变化调整会牵一发而动全身，改变悬索桥其他部位索力与桥面线形，调整过程往往会形成顾此失彼、越调越乱的恶性循环。为解决上述问题，从计算的角度整体规划调整悬索桥桥面线形与吊索索力，一次性确定所有吊索的调整量，目标是达到设计状态，使桥梁线形和索力更合理。随着科技的进步与发展，计算机得到广泛的应用，数值模拟成为桥梁工程结构分析必不可少的一部分，通过数值模拟可以很方便的计算出单一变量变化对结构内力和线形的影响，也就是通常所指的结构参数敏感性分析。但在现实工程处理中，仅仅通过参数敏感性分析发现规律是远远不够的，还得通过参数敏感性分析数据快速确定调整方法，就如同悬索桥的桥面线形调整和吊索索力调整，单个索力调整和一次性的索长调整能较好实现，但对整个桥面线形进行调整以达到目标状态同时确保索力均匀是很难一次性完成的。传统的数值模拟不能满足工程快速确定方案的需要，这就需要开拓一种新的思路，在精确参数敏感性分析的基础上，对参数影响量进行矩阵分析，运筹计算，以多目标规划求解的方式快速确定吊索调整方案，一次性解决悬索桥桥面线形和索力调整的问题，避免重复操作，以节约工期与成本。
技术实现思路
因此，为了解决上述不足，本专利技术在此提供一种悬索桥整体桥面线形调整与索力调整的实现方法。本专利技术主要解决悬索桥桥面线形调整与吊索索力调整规划协调、同步进行，将要达到的多目标计划进行规划，一次性将桥面线形和吊索索力同时调整到位，改善现场多次试调、调整结果不理想、调整不能兼顾线形与索力等情况。本专利技术是这样实现的，构造一种悬索桥整体桥面线形调整与索力调整的实现方法，其特征在于；实施步骤如下；步骤1，现场量测识别：对悬索桥当前桥面线形、吊索索力、主缆线形、桥塔偏位和索鞍位置、锚跨张力等进行测量测试；步骤2，建立有限元分析模型：根据设计图纸，建立桥梁有限元分析模型，初步将有限元分析模型调整到设计要求的目标成桥状态；再根据测量时现场情况，增加计算工况，将模型调整到现场实际状态，将测量测试结果与设计目标进行比较，确定当前状态和设计要求的状态的误差，将所有误差进行量化识别，如每根吊索索力误差值、支座和吊点处线形误差值，桥塔偏位和索鞍位置坐标；步骤3，结构敏感性分析：在当前工况状态模型的基础上，进行结构敏感性分析，依次改变吊索单位长度(假设1cm为吊索改变的单位长度)，计算在当前吊索单位长度改变下，可以计算出其他所有吊索索力变化、所有桥面位置线形变化等；步骤4，建立关系矩阵：根据结构敏感性分析结果，吊索索力变量和桥面线形变量可以与吊索长度变量形成一套影响关系矩阵，在影响矩阵的基础上建立规划计算模型；步骤5，确定基础调整目标：对已经建成悬索桥而言，最为关切的问题是行车舒适性和结构受力的合理性，对桥梁结构本身而言即关心是成桥桥面线形与吊索索力的合理与均匀性，对悬索桥缆索结构是受力主要构件，吊索受力合理与均匀能反应整体结构体系受力合理；所以本方案确定悬索桥的两个主要目标是：吊索索力误差20％以内，控制加劲梁总体下挠量，控制桥面上下游高程差在2cm范围内；步骤6，制定方案：通过调整吊索索长的方式对桥面线形与索力调整，在调整之前，识别当前索力、桥面线形，确定索力应该调整空间、桥面线形应该调整空间，即初步建立调整约束关系；步骤7，制定解法：用线形规划进行初始规划计算，在线形规划的基础上，以演化规划方式再进行精确求解；步骤8，效果模拟验证：由于在对悬索桥进行有限元分析时，已经将悬索桥的状态调整到设计要求的状态，而实际测量测试结果是桥梁偏离了设计状态，将目前调整结果反向作用于当前设计要求状态的有限元模型，如果得出得结果和当前测量测试结果一致，说明此调整方案可行，当把调整量正向施加到实际桥梁结构中时，实际结构刚好达到预想的设计状态。本专利技术具有如下优点：采用本专利技术进行桥面线形和吊索索力调整，将原来复杂的桥梁结构关系进行拆分简化，寻找最佳调整方案，同时可以让结构在一次性调整到位，避免出现多次调整、重复调整、来回调整，节约成本与工期，为同类型桥梁改造调整提供参考。同时，通过预先的规划分析，可以明确桥梁能达到的最终目标状态，可以避免因为要达到一个不可能完成的目标而造成资源浪费。附图说明图1是本专利技术对应的工艺流程图；图2达国大桥改造后桥面线形误差状态示意图；图3达国大桥吊索长度调整量(正为放长，负为缩短)示意图；图4达国大桥桥面标高改变量示意图；图5成桥后达国大桥实测桥面标高误差示意图；图6成桥后达国大桥实测吊索索力值示意图。具体实施方式下面将结合附图1-图6对本专利技术进行详细说明，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术通过改进在此提供一种悬索桥整体桥面线形调整与索力调整的实现方法；本专利技术理论介绍分为两个部分，本专利技术主要解决悬索桥桥面线形调整与吊索索力调整规划协调、同步进行，将要达到的多目标计划进行规划，一次性将桥面线形和吊索索力同时调整到位，改善现场多次试调、调整结果不理想、调整不能兼顾线形与索力等情况。一，悬索桥吊索索力与线性关系(小变化范围内的线性关系)：悬索桥属于较复杂的桥梁结构，结构几何非线形较强烈，但在一定的小范围调整还是可以遵循线形变化规律，在此基础上，识别单个吊索变化对桥梁的结构内力和线形影响，然后再将所有吊索改变影响进行叠加计算成为可能。对悬索桥结构而言，每个吊索不同的长度形态会对桥梁结构线形、内力产生影响，寻找吊索长度变化和悬索桥桥面线形、索力、主缆线形的关系是关键。对于已经架设的悬索桥而言，对于每个吊索索长改变会引起自身吊索索力和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种悬索桥整体桥面线形调整与索力调整的实现方法，其特征在于；实施步骤如下；/n步骤1，现场量测识别：对悬索桥当前桥面线形、吊索索力、主缆线形、桥塔偏位和索鞍位置、锚跨张力等进行测量测试；/n步骤2，建立有限元分析模型：根据设计图纸，建立桥梁有限元分析模型，初步将有限元分析模型调整到设计要求的目标成桥状态；再根据测量时现场情况，增加计算工况，将模型调整到现场实际状态，将测量测试结果与设计目标进行比较，确定当前状态和设计要求的状态的误差，将所有误差进行量化识别，如每根吊索索力误差值、支座和吊点处线形误差值，桥塔偏位和索鞍位置坐标；/n步骤3，结构敏感性分析：在当前工况状态模型的基础上，进行结构敏感性分析，依次改变吊索单位长度(假设1cm为吊索改变的单位长度)，计算在当前吊索单位长度改变下，可以计算出其他所有吊索索力变化、所有桥面位置线形变化等；/n步骤4，建立关系矩阵：根据结构敏感性分析结果，吊索索力变量和桥面线形变量可以与吊索长度变量形成一套影响关系矩阵，在影响矩阵的基础上建立规划计算模型；/n步骤5，确定基础调整目标：对已经建成悬索桥而言，最为关切的问题是行车舒适性和结构受力的合理性，对桥梁结构本身而言即关心是成桥桥面线形与吊索索力的合理与均匀性，对悬索桥缆索结构是受力主要构件，吊索受力合理与均匀能反应整体结构体系受力合理；所以本方案确定悬索桥的两个主要目标是：吊索索力误差20％以内，控制加劲梁总体下挠量，控制桥面上下游高程差在2cm范围内；/n步骤6，制定方案：通过调整吊索索长的方式对桥面线形与索力调整，在调整之前，识别当前索力、桥面线形，确定索力应该调整空间、桥面线形应该调整空间，即初步建立调整约束关系；/n步骤7，制定解法：用线形规划进行初始规划计算，在线形规划的基础上，以演化规划方式再进行精确求解；/n步骤8，效果模拟验证：由于在对悬索桥进行有限元分析时，已经将悬索桥的状态调整到设计要求的状态，而实际测量测试结果是桥梁偏离了设计状态，将目前调整结果反向作用于当前设计要求状态的有限元模型，如果得出得结果和当前测量测试结果一致，说明此调整方案可行，当把调整量正向施加到实际桥梁结构中时，实际结构刚好达到预想的设计状态。/n...

【技术特征摘要】
1.一种悬索桥整体桥面线形调整与索力调整的实现方法，其特征在于；实施步骤如下；
步骤1，现场量测识别：对悬索桥当前桥面线形、吊索索力、主缆线形、桥塔偏位和索鞍位置、锚跨张力等进行测量测试；
步骤2，建立有限元分析模型：根据设计图纸，建立桥梁有限元分析模型，初步将有限元分析模型调整到设计要求的目标成桥状态；再根据测量时现场情况，增加计算工况，将模型调整到现场实际状态，将测量测试结果与设计目标进行比较，确定当前状态和设计要求的状态的误差，将所有误差进行量化识别，如每根吊索索力误差值、支座和吊点处线形误差值，桥塔偏位和索鞍位置坐标；
步骤3，结构敏感性分析：在当前工况状态模型的基础上，进行结构敏感性分析，依次改变吊索单位长度(假设1cm为吊索改变的单位长度)，计算在当前吊索单位长度改变下，可以计算出其他所有吊索索力变化、所有桥面位置线形变化等；
步骤4，建立关系矩阵：根据结构敏感性分析结果，吊索索力变量和桥面线形变量可以与吊索长度变量形成一套影响关系矩阵，在影响矩阵的基础上建立规划计算模型；
步骤5，确定基...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨飞龙，唐茂林，郭浩然，谢攀登，谭沸良，陈小雨，董江华，江建秋，
申请(专利权)人：中铁十局集团第二工程有限公司，西南交通大学，成都林立宇坤勘察设计有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41