一种悬索桥AS法架设主缆成型器单元综合节点设计方法技术

本发明专利技术公开了一种悬索桥AS法架设主缆成型器单元综合节点设计方法，步骤包括；基本假定，建立有限元分析模型，架设基准丝，提取基准丝切线角，确定成型器虚拟单元安装空间角度，安装成型器综合节点单元，初始丝股单元安装，调整丝股长度匹配索力，提取数据验证假定实现，确定锚靴安装位置，确定猫道调整方案。本专利针对主缆AS法纺丝过程计算，提高计算效率，并将理论计算结果用于指导施工，提供AS法主缆架设施工的各项控制参数。本专利主要依托贵黄高速阳宝山特大桥主缆AS法施工计算，对阳宝山特大桥主缆AS法架设提供了关键施工参数，同时由阳宝山特大桥现场反馈实际监测数据进一步验证计算的可靠性。验证计算的可靠性。验证计算的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种悬索桥AS法架设主缆成型器单元综合节点设计方法


[0001]本专利技术涉及悬索桥架设主缆成型器相关的
，具体来讲涉及的是一种悬索桥AS法架设主缆成型器单元综合节点设计方法。

技术介绍

[0002]主缆是悬索桥最重要的受力构件，目前主缆成索方法有预制平行钢丝法(以下简称PPWS法)和空中纺线法(以下简称AS法)两种，国内悬索桥基本采用 PPWS法，主缆丝股架设计算方法与思路研究也仅限于用PPWS法架设的主缆，对 AS法架设主缆的理论计算方法研究甚少。
[0003]常规的PPWS法(PPWS法：索股是在厂内预制好后到现场进行安装悬索桥索股施工方法)架设主缆，索股在工厂制造，索股中钢丝的长度及精度能很好控制，现场架设只需要将索股安装到适当的位置就可以了。而AS法(AS法：索股在施工现场纺织成股并安装索股施工方法)是用施工现场纺织索股代替了工厂制造，制造索股的胎架由施工现场的猫道、成型器、索鞍等构成，制造过程中的纺丝张力、胎架的变形、索股的滑动等都会影响纺丝的长度从而影响索股的精度。对于AS法纺丝过程的计算，利用当前中国常规的PPWS法架设索股的计算思路与计算方法难以实现，为此应增加特殊结构单元、特殊假定条件研究AS法架设索股过程的理论计算，填补国内关于AS法架设索股纺丝过程理论计算的空白。
[0004]悬索桥主缆AS法纺丝过程，相对于PPWS法架设索股，AS法增加了纺丝过程计算，将厂内误差控制带到施工现场控制，而施工现场环境多变，如何将理论与现场环境相结合，并由理论分析计算结果指导施工，这就对理论计算的准确性和效率提出了更高的要求，使得合理的丝股状态假定是计算与现场实际能吻合的关键。

技术实现思路

[0005]因此，为了解决上述不足，本专利技术在此提供一种悬索桥AS法架设主缆成型器单元综合节点设计方法；设计特殊计算单元解决悬索桥AS法纺丝过程中钢丝在成型器中自由滑动的状态和重量自动分配的问题。
[0006]本专利技术是这样实现的，构造一种悬索桥AS法架设主缆成型器单元综合节点设计方法，其特征在于，实施步骤如下；
[0007](1)基本假定：根据现场施工情况设置特殊假定，对恒张力AS法纺丝施工特殊假定是：a、在钢丝纺丝过程中钢丝与成型器和索鞍之间的摩擦忽略不计； b、纺丝按照索鞍内的索股排列顺序一层一层的进行，索股层与层之间有相互竖向作用关系且忽略相互纵向摩擦作用，同一层之中丝股之间无相互影响；c、丝股在纺丝过程中的张力损失忽略不计；
[0008](2)建立有限元分析模型：利用有限元分析软件建立包含猫道系统及纺丝系统的综合模型，模型中包含的主要构件有桥塔、索鞍、猫道、基准索、基准丝、成型器和纺丝过程的其他构件，形成猫道缆索结构一体的有限元分析模型；
[0009](3)架设基准丝：架设基准丝，基准丝作为定位钢丝，其作用类似基准索股，基准丝
线形可为1#基准索股最底部钢丝线形，在此基准丝高度下定位的成型器高度能较均匀的传递纺丝过程中钢丝部分重量，同时此线形也可以作为基准索股调索依据；
[0010](4)提取基准丝切线角：在基准丝有限元架设线形的基础上，提取每个成型器位置处基准丝切线角，以此角度作为计算虚拟成型器单元空间位置的依据；
[0011](5)确定成型器虚拟单元安装空间角度：成型器虚拟单元安装空间角度应与基准丝切线方向垂直，通过设置等长L的成型器单元求得虚拟点坐标，结合之前确定成型安装高度位置，此时综合成型器所有坐标参数都已确定；
[0012](6)安装成型器综合节点单元：安装成型器单元，成型器纺丝过程中与丝股底部接触处高度与基准丝高度相同；
[0013](7)初始丝股单元安装：按照全张力法架设初始丝股，初始丝股架设线形同基准丝线形；此时初始丝股与成型器刚好接触且钢丝通过成型器向下传递荷载为0，提取此状态下丝股在各个位置处的索股张力及索长；
[0014](8)调整丝股长度匹配索力：以一边的散索鞍处为基准点，通常选择配重塔所在的边跨，向此边跨调入丝股，此时成型器与第一层丝股接触并将部分钢丝重量荷载传递到猫道，当散索鞍处钢丝张力为全张力法钢丝张力的80％时停止调入钢丝，此刻已经确定纺丝为自由悬挂时所需张力的80％作为纺丝输出张力，当前状态纺丝线形确定；
[0015](9)提取数据验证假定实现：提取成型器两侧索力，查看两侧索力是否一致，验证丝股在成型器中自由滑动的假定；提取成型器连接节点处反力变化量，验证丝股一部分重量通过成型器传给猫道承担；
[0016](10)确定锚靴安装位置：通过设定的猫道变形值和丝股架设部分张力引起的长度增量，计算确定最终索股架设长度增量，从而确定锚靴安装预偏量，即锚靴实际施工安装位置；
[0017](11)确定猫道调整方案：计算猫道变形与纺丝层数的关系，考虑丝股长度误差对成桥后丝股受力均匀性的影响，确定猫道下挠控制值；当猫道下挠量超过此限值，应进行猫道调整绳张拉，直到猫道变形值恢复到纺丝前水平。
[0018]本专利技术具有如下优点：本专利技术在此提供一种悬索桥AS法架设主缆成型器单元综合节点设计方法；设计特殊计算单元解决悬索桥AS法纺丝过程中钢丝在成型器中自由滑动的状态和重量自动分配的问题。
[0019]本专利技术对应的有益效果体现为：本专利主要针对主缆AS法纺丝过程计算，通过理论分析寻找计算方法、通过设置特殊单元简化计算步骤，提高计算效率，并将理论计算结果用于指导施工，提供AS法主缆架设施工的各项控制参数。
[0020]本专利主要依托贵黄高速阳宝山特大桥主缆AS法施工计算，对阳宝山特大桥主缆AS法架设提供了关键施工参数，同时由阳宝山特大桥现场反馈实际监测数据进一步验证计算的可靠性。
[0021]1、在理论计算的基础上，确定锚靴的预偏安装位置，当索股调整完成后，锚靴应回到设计位置，表1为对索股最终锚靴复位情况的统计，最终锚靴复位情况良好，总体纺丝长度理论计算与实际情况吻合度高。
[0022]2、AS法纺过程中，计算猫道跨中下挠位移如图7所示，理论计算中跨跨中猫道在架设完第10层丝股下挠量为5.5cm，实测猫道中跨跨中下挠为5.3cm，猫道变形理论计算与实
际情况吻合度高。
[0023]本专利技术对悬索桥主缆架设AS法计算方法具有很好的指导意义和参考意义，填补中国悬索桥AS法架设施工过程计算方法空白，对国内研究悬索桥主缆施工计算方法具有深远意义。
[0024]本专利以贵黄高速阳宝山特大桥项目为依托，解决恒张力AS法(恒张力法：通常采用低张力控制法进行主缆架设，在纺丝过程中，通过平衡塔输出恒定的丝股张拉力，使钢丝张力限定为自由悬挂时所需张力的80％～85％，剩余部分重量通过成型器装置由猫道支承)架设的主缆丝股与成型器和猫道相互影响与作用。在现有有限元基础单元类型的之上，通过设置特殊构造单元，实现AS法丝股滑动与重力作用的重新分配与变形协调问题。
附图说明
[0025]图1AS法架设索股关键结构构造示意图；
[0026]图2在无猫道系统及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种悬索桥AS法架设主缆成型器单元综合节点设计方法，其特征在于，实施步骤如下；（1）基本假定：根据现场施工情况设置特殊假定，对恒张力AS法纺丝施工特殊假定；（2）建立有限元分析模型：利用有限元分析软件建立包含猫道系统及纺丝系统的综合模型；（3）架设基准丝：架设基准丝，基准丝作为定位钢丝，其作用类似基准索股；（4）提取基准丝切线角：在基准丝有限元架设线形的基础上，提取每个成型器位置处基准丝切线角，以此角度作为计算虚拟成型器单元空间位置的依据；（5）确定成型器虚拟单元安装空间角度：成型器虚拟单元安装空间角度应与基准丝切线方向垂直，通过设置等长L的成型器单元求得虚拟点坐标，结合之前确定成型安装高度位置，此时综合成型器所有坐标参数都已确定；（6）安装成型器综合节点单元：安装成型器单元，成型器纺丝过程中与丝股底部接触处高度与基准丝高度相同；（7）初始丝股单元安装：按照全张力法架设初始丝股，初始丝股架设线形同基准丝线形；（8）调整丝股长度匹配索力：以一边的散索鞍处为基准点，通常选择配重塔所在的边跨，向此边跨调入丝股，此时成型器与第一层丝股接触并将部分钢丝重量荷载传递到猫道，当散索鞍处钢丝张力为全张力法钢丝张力的80%时停止调入钢丝，此刻已经确定纺丝为自由悬挂时所需张力的80％作为纺丝输出张力，当前状态纺丝线形确定；（9）提取数据验证假定实现：提取成型器两侧索力，查看两侧索力是否一致；（10）确定锚靴安装位置：通过设定的猫道变形值和丝股架设部分张力引起的长度增量，计算确定最终索股架设长度增量，从而确定锚靴安装预偏量，即锚靴实际施工安装位置；（11）确定猫道调整方案：计算猫道变形与纺丝层数的关系，考虑丝股长度...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭沸良，唐茂林，施津安，翟晓亮，郭瑞，王冠青，董江华，陈小雨，江建秋，
申请(专利权)人：西南交通大学中交二公局第二工程有限公司，
类型：发明
国别省市：