【技术实现步骤摘要】
一种三主缆悬索桥恒载沿横桥向任意分配的计算方法
[0001]本专利技术涉及桥梁设计领域，特别是一种三主缆悬索桥恒载沿横桥向任意分配的计算方法。
技术介绍
[0002]随着经济技术的不断发展以及交通量的不断增大，悬索桥朝着更长、更宽的方向发展。在近些年的研究中，设计者大多采用超宽桥面系或者双层桥面的形式来满足悬索桥的发展要求。但是在桥面系加宽的同时，横桥向跨中挠度就成为了设计时不可忽略的问题，梁高也需要相应的增大，对经济性和桥梁美观都会产生影响。而双层桥面悬索桥也有其自身的缺点，该类悬索桥梁高一般较大，用钢量多，但是桥面宽度相较于相同车道数的单层桥面较窄，横向刚度小，在桥梁美学以及经济性上也存在一定的问题。
[0003]三主缆悬索桥方案可以有效解决以上方案的不足，该方案不需要通过增大梁高的方式降低横桥向跨中挠度，同时用钢量也得到了相应的减小。三主缆悬索桥不仅可以用在新建桥梁方案中，在桥梁维修加固方面也是一个不错的选择，如德国科隆市的罗登基兴悬索桥加宽工程便是利用一根超静定主缆，以较轻的钢桥面代替原有混凝土桥面，将该桥加...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三主缆悬索桥恒载沿横桥向任意分配的计算方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、获得各横截面吊点的总支反力F
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：三主缆悬索桥沿纵桥向均具有n个吊点，共形成n个横截面吊点，每个横截面吊点均具有三个吊点，分别为左吊点、中吊点和右吊点；其中，n≥3；采用n点刚性支撑连续梁法，获得每个横截面吊点的总支反力；其中，第i个横截面吊点的总支反力为F
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，1≤i≤n；步骤2、建立简化等效横梁模型，具体包括以下步骤：步骤21、确定纵桥向受荷区间：利用竖向力平衡条件和n点刚性支撑连续梁法，计算得到每个横截面吊点的纵桥向受荷区间；其中，第i个横截面吊点的纵桥向受荷区间为L
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；步骤22、计算截面特性和材料特性：对步骤21确定的每个纵桥向受荷区间，计算相应节段横桥向的截面特性和材料特性；步骤23、建立简化等效横梁模型：将每个纵桥向受荷区间的三主缆悬索桥空间模型均转化为带有三根吊杆的平面横梁模型；同时，平面横梁模型具有步骤22计算得出的截面特性和材料特性；此时，获得的平面横梁模型也称为简化等效横梁模型；纵桥向受荷区间L
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对应的简化等效横梁模型为O
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；简化等效横梁模型O
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中三根吊杆分别为左吊杆、中吊杆和右吊杆；左吊杆、中吊杆和右吊杆的无应力长度分别为h1、h2和h3；步骤24、确定横桥向吊杆区间：令简化等效横梁模型O
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的左侧面为零点，横桥向总长度为l；则左吊杆左侧的横桥向吊杆区间为[0,l1]、左吊杆和中吊杆之间的横桥向吊杆区间为[l1,l1+l2]、中吊杆和右吊杆之间的横桥向吊杆区间为[l1+l2,l1+l2+l3]、右吊杆右侧的横桥向吊杆区间为[l1+l2+l3,l]；步骤3、建立横向各吊杆处的位移协调方程，具体包括如下步骤：步骤31、计算截面弯矩：根据力矩平衡条件，求得简化等效横梁模型O
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中任一截面的弯矩M(x)；步骤32、计算截面转角挠度：根据梁的挠曲线微分方程和步骤31得到的弯矩M(x)，求得简化等效横梁模型O
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中任一截面的转角w
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(x)和挠度w(x)；步骤33、建立位移协调方程：根据简化等效横梁模型O
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中三根吊杆处的转角、挠度相等的条件，建立位移协调方程；步骤4、建立求解无应力长度的补充方程，具体包括如下步骤：步骤41、对于对称截面横梁，由对称条件补充方程1：在简化等效横梁模型O
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中，左吊杆和右吊杆的轴向刚度相等；步骤42、对于非对称截面横梁，作为能量封闭体系，根据能量守恒，补充方程2：外力功等于内力功，其中，内力功为简化等效横梁模型O
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结构自身所存储的应变能，包括横梁弯曲应变能和支座弹性应变能，外力功为外荷载所做的功；步骤5、求解各吊杆无应力长度：联立步骤3中的位移协调方程和步骤4中的补充方程，求解得到各个简化等效横梁模型O
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中三根吊杆的无应力长度h1、h2和h3。2.根据权利要求1所述的三主缆悬索桥恒载沿横桥向任意分配的计算方法，其特征在于：步骤31中，截面弯矩M(x)的计算公式为：
式(2)中：q(x)表示简化等效横梁模型O
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中x截面处的恒载集度；P1表示简化等效横梁模型O
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中左吊杆的轴向力，单位kN；P2表示简化等效横梁模型O
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内中吊杆的轴向力，单位kN；P3表示简化等效横梁模型O
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中右吊杆的轴向力，单位kN。3.根据权利要求2所述的三主缆悬索桥恒载沿横桥向任意分配的计算方法，其特征在于：步骤32中，截面转角w
′...
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