斜拉桥拉索张拉控制方法和装置制造方法及图纸

本申请实施例提供了一种斜拉桥拉索张拉控制方法和装置。其中，该方法包括：基于锚头拔出量将每根拉索张拉至无应力索长；基于每根拉索的索力偏差，确定非施调索和施调索；基于拉索整体影响矩阵和二次型规划法，对非施调索进行锁定，确定施调索的调幅；基于施调索的调幅与锚头拔出量修正值的转换关系，调整施调索的无应力索长。本申请实施例利用无应力索长、锚头拔出量进行调索，并且基于拉索整体影响矩阵和二次型规划法，对非施调索进行锁定，有利于得到更准确的调索的调幅，进而获得更准确的调整量，可以减少调索次数，提高调索效率。提高调索效率。提高调索效率。

【技术实现步骤摘要】
斜拉桥拉索张拉控制方法和装置


[0001]本申请涉及土建工程
，尤其涉及一种斜拉桥拉索张拉控制方法和装置。

技术介绍

[0002]斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。斜拉桥主要由索塔、主梁、斜拉索等组成。
[0003]伴随经济社会发展，具有空间造型美学感染力的斜拉桥梁层出不穷。此类桥梁一般采取非对称结构，且多采用支架法施工，建造过程中三维变形特征突出，主梁中跨与边跨刚度差异明显，结构受力高度不对称，不同拉索张拉行为相互印证性差，拉索张拉过程中，斜拉桥的塔梁与支架接触状态及其演变进程难以精准模拟，亟需对传统斜拉桥索力控制方法进行改善。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种斜拉桥拉索张拉控制方法和装置。
[0005]根据本申请的一实施例，提供了一种斜拉桥拉索张拉控制方法，包括：
[0006]基于锚头拔出量将每根拉索张拉至无应力索长；
[0007]基于每根拉索的索力偏差，确定非施调索和施调索；
[0008]基于拉索整体影响矩阵和二次型规划法，对非施调索进行锁定，确定施调索的调幅；
[0009]基于施调索的调幅与锚头拔出量修正值的转换关系，调整施调索的无应力索长。
[0010]根据本申请的另一实施例，提供了一种斜拉桥拉索张拉控制装置，包括：
[0011]控制单元，用于基于锚头拔出量将每根拉索张拉至无应力索长；
[0012]第一确定单元，用于基于每根拉索的索力偏差，确定非施调索和施调索；
[0013]第二确定单元，用于基于拉索整体影响矩阵和二次型规划法，对非施调索进行锁定，确定施调索的调幅；
[0014]第三确定单元，用于基于施调索的调幅与锚头拔出量修正值的转换关系，调整施调索的无应力索长。
[0015]本申请实施例利用无应力索长、锚头拔出量进行调索，并且基于拉索整体影响矩阵和二次型规划法，对非施调索进行锁定，有利于得到更准确的调索的调幅，进而获得更准确的调整量，可以减少调索次数，提高调索效率。
[0016]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0017]附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：
[0018]图1是根据本申请实施例的斜拉桥拉索张拉控制方法的示意图。
[0019]图2是一种斜拉桥平立面布置的示意图。
[0020]图3是斜拉索张拉控制流程的示意图。
[0021]图4是桥梁有限元模型的示意图。
[0022]图5是无应力索长计算符号说明的示意图。
[0023]图6是标定系数分布的示意图。
[0024]图7是线性标定线性相关系数R2的示意图。
[0025]图8是频率法推定索力与实测索力相对偏差分布的示意图。
[0026]图9是初次张拉完毕后索力分布状况的示意图。
[0027]图10是索力调幅及拔出量修正值计算结果的示意图。
[0028]图11是成桥实测索力分布状况的示意图。
[0029]图12是锚头拔出量偏差分布状况的示意图。
[0030]图13是根据本申请实施例的斜拉桥拉索张拉控制装置的示意图。
具体实施方式
[0031]以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
[0032]图1是根据本申请实施例的斜拉桥拉索张拉控制方法的示意图。该方法可以包括以下步骤：
[0033]S1、基于锚头拔出量将每根拉索张拉至无应力索长。
[0034]在本申请实施例中，拉索可以为斜拉桥的拉索，也可以称为斜拉索。在斜拉桥的初次张拉过程中，可以按照锚头拔出量对每根拉索分多级张拉到位。张拉完毕后，可以记录千斤顶油压换算索力，并采集拉索振动基频，以便后续进行索力识别。
[0035]S2、基于每根拉索的索力偏差，确定非施调索和施调索。
[0036]例如，初次张拉完毕后，可以对拉索索力进行通测，得到每根拉索的索力偏差。基于索力偏差，可以选取出部分索力偏差尚不满足要求的拉索及其临近索作为施调索，索力偏差尚不满足要求的拉索还可以称为受调索。除了施调索之外的拉索，则可以称为非施调索。
[0037]S3、基于拉索整体影响矩阵和二次型规划法，对非施调索进行锁定，确定施调索的调幅。
[0038]例如，可以基于拉索整体影响矩阵和二次型规划法，限制决策变量中非施调索的调整空间，释放决策变量中施调索的调整空间，计算施调索的调幅。
[0039]S4、基于施调索的调幅与锚头拔出量修正值的转换关系，调整施调索的无应力索长。
[0040]例如，在二次张拉过程中，可以基于锚头拔出量修正值，修改所选取的施调索的无应力索长。
[0041]在一种可能的实现方式中，执行S4对施调索进行二次张拉后，可以继续执行S2分
析索力偏差，确定是否还有需要调整的施调索。如果有，则继续执行S3至S4；如果没有，可以认为完成了该斜拉桥的拉索张拉控制。
[0042]在一种可能的实现方式中，所述无应力索长是基于索塔偏位和预拱度确定的。预拱度还可以称为车道荷载预拱度等。考虑索塔偏位和预拱度，有利于得到更加准确的无应力索长。
[0043]在一种可能的实现方式中，基于斜拉桥有限元模型得到的无应力索长的公式为：
[0044][0045]其中，S0为锚固点间无应力索长，T为张拉索力，A为拉索面积，E为拉索弹性模量，q为拉索自重集度，l0为结构变形后锚点间距，l为结构变形后拉索的l0水平投影距离，其中，l0是基于索塔偏位和预拱度确定的。
[0046]在一种可能的实现方式中，所述l0的公式为：
[0047]l0＝norm([X
c
，Y
c
，Z
c
]b
+[X
HE
，Y
HE
，Z
HE
]b
+[X
D0
，Y
D0
，Z
D0
]b
‑
[X
c
，Y
c
，Z
c
]e
‑
[X
HE
，Y
HE
，Z
HE
]e
‑
[X
D0
，Y
D0
，Z
D0
]e
)
[0048]其中，X、Y、Z标识拉索锚固点坐标或坐标修正量；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种斜拉桥拉索张拉控制方法，其特征在于，包括：基于锚头拔出量将每根拉索张拉至无应力索长；基于每根拉索的索力偏差，确定非施调索和施调索；基于拉索整体影响矩阵和二次型规划法，对非施调索进行锁定，确定施调索的调幅；基于施调索的调幅与锚头拔出量修正值的转换关系，调整施调索的无应力索长。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无应力索长是基于索塔偏位和预拱度确定的。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于斜拉桥有限元模型得到的无应力索长的公式为：其中，S0为锚固点间无应力索长，T为张拉索力，A为拉索面积，E为拉索弹性模量，q为拉索自重集度，l0为结构变形后锚点间距，l为结构变形后拉索的l0水平投影距离，其中，l0是基于索塔偏位和预拱度确定的。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述l0的公式为：l0＝norm([X
c
，Y
c
，Z
c
]
b
+[X
HE
，Y
HE
，Z
HE
]
b
+[X
D0
，Y
D0
，Z
D0
]
b
‑
[X
c
，Y
c
，Z
c
]
e
‑
[X
HE
，Y
HE
，Z
HE
]
e
‑
[X
D0
，Y
D0
，Z
D0
]
e
)其中，X、Y、Z标识拉索锚固点坐标或坐标修正量；b标识拉索首节点位置；e标识尾节点位置；c标识基准状态；HE标识架设几何形态修正量；D0标识桥梁竣工状态恒载作用下的拉索首尾节点变形量。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，基于拉索整体影响矩阵和二次型规划法，对非施调索进行锁定，确定施调索的调幅，包括：基于拉索整体影响矩阵建立调幅与索力变化的关系，按照每根拉索调整后的索力相对目标索力的偏差的百分比和最小，构造目标函数，并将构造的目标函数转换为二次型公式目标函数；限制二次型公式目标函数的决策变量中非施调索的调整空间，释放决策变量中施调索的调整空间；求解二次型公式目标函数，得到施调索的调幅。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，二次型公式为：6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，二次型公式为：其中x为决策变量，H为对称矩阵，f
T
为行向量，P为矩阵，B为列向量，Lb为决策变量下限，Ub为决策变量上限。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，二次型公式目标函数f(Δ)的公式为：
其中，n为拉索整体数目；F
t
、F0分别为所有拉索的目标索力和当前索力；D＝F0‑
F
t
，为当前索力相对目标索力的差值；Δ为每根拉索的调幅；C为拉索整体影响矩阵，拉索整体影响矩阵的第i行为每根拉索张拉单位力对第i根拉索的索力影响值，第j列为第j根拉索张拉单位力对每根拉索的索力影响值。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，二次型公式目标函数与二次型公式的参数关系为：经调幅Δ作用后，二次型公式中P和B具体为：P＝[C；
‑
C]，B＝[(1+α)F
t
‑
F0；
‑
(1
‑
α)F
t
+F0]其中，C为拉索整体影响矩阵，α为调索后各索力相对设计索力偏差的百分比限值；F
t
、F0分别为所有拉索的目标索力和当前索力。9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其特征在于，限制二次型公式目标函数的决策变量中非施调索的调整空间，释放决策变量中施调索的调整空间，包括：设第i根拉索为非施调索且第j根拉索为施调索；将第i根拉索对应的决策变量上限Ub
i
设为零，将第j根拉索对应的决策变量上限Ub
j
设为β，β为结合单位力大小而设置的一个合理大值，决策变量上限为：Ub＝[
…
，Ub
i
＝0，
…
，Ub
j
，
…
]
T
；将决策变量下限设为Lb＝
‑
Ub。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，基于施调索的调幅与锚头拔出量修正值的转换关系，调整施调索的无应力索长，包括：基于施调索的调幅，确定施调索的索力增量；基于施调索的索力增量，确定施调索的无应力索长改变量以及施调索的锚头拔出量修正值。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，无应力索长改变量ΔS0的公式为：其中S
01
为施调前的锚固点间无应力索长，S
02
为施调后的锚固点间无应力索长；E为拉索弹性模量，A为拉索面积，q为拉索自重集度；ΔT为基于施调索的调幅计算得到的索力增量；l
01
为施调前的结构变形后锚点间距，l
02
为施调后的结构变形后锚点间距；l1为施调前的结构变形后拉索的l
01
水平投影距离，l2为施调后的结构变形后拉索的l
02
水平投影距离；T1为斜拉桥有限元模型中施调索在各自的索力增量ΔT作用前一阶段所计算的索力。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，无应力索长改变量ΔS0的公式中的参数
的计算步骤包括：在模拟拉索逐根施张阶段之前插入一施工阶段，将一次张拉完毕所测索力作为初始索力赋予对应拉索单元，获取拉索整体影响矩阵的有限模型中各施调索上下锚点坐标；将设置在模拟拉索逐根施张阶段的单位力乘以对应调幅，则非施调索索力增量为零，施调索索力增量对应各自的调幅ΔT，重新执行计算；获取施调索在各自的调幅ΔT作用前后锚点三向变形量，代入上下锚点坐标，求解l
01
、l1、l
02
、l2。13.一种斜拉桥拉索张拉控制装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏飞，毛燕，王石磊，刘毅，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所中路高科交通检测检验认证有限公司，
类型：发明
国别省市：