斜拉悬索协作体系桥主跨和吊跨矢跨比换算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及斜拉悬索协作体系桥主跨和吊跨矢跨比换算方法及装置，其特征在于，方法包括步骤：根据抛物线原理将主缆分段并确定每段主缆曲线的曲线方程；由所述每段主缆曲线的曲线方程结合主缆水平分力确定吊索区段内主缆矢高与整个主跨内主缆矢高的对应关系；基于所述索区段内主缆矢高与整个主跨内主缆矢高的对应关系确定吊跨矢跨比与主跨主缆矢跨比之间的换算关系。可在知道主跨和吊跨的任一矢跨比后快速确定另一个，提高计算效率。提高计算效率。提高计算效率。

【技术实现步骤摘要】
斜拉悬索协作体系桥主跨和吊跨矢跨比换算方法及装置


[0001]本专利技术涉及桥梁工程
，特别涉及斜拉悬索协作体系桥主跨和吊跨矢跨比换算方法及装置。

技术介绍

[0002]悬索桥中主缆的矢跨比的定义为矢高与跨度的比值。斜拉
‑
悬索协作体系桥主跨通常由靠近主塔的斜拉段、跨中的纯悬吊段和斜拉
‑
悬吊交叉段组成。斜拉段主缆上无吊索，纯悬吊段和交叉段均有吊索，但吊索荷载集度不同。由于斜拉段主缆无吊索，使得对于斜拉
‑
悬索协作体系桥产生了两种矢跨比定义方式：一种是整个主跨内的主缆矢高与跨度的比值，可称为主跨矢跨比，另一种是吊索范围内的主缆矢高与跨度的比值，可称为吊跨矢跨比。主跨矢跨比用于确定主缆理论顶点的高程，进而才能确定主塔高度和斜拉索的具体布置，吊跨矢跨比可用于判断主缆布置是否合适。
[0003]为了获取两种矢跨比，相关技术中，先建立有限元模型进行主缆找形迭代计算，确定各主缆上个分点坐标后再选取端吊索和主缆跨中的分点坐标进行差值计算另一个矢跨比，计算过程比较繁琐，且往往在对其中一个矢跨比进行调整时，需要反复建模计算进行调整，耗时费力。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供斜拉悬索协作体系桥主跨和吊跨矢跨比换算方法及装置，可在知道主跨和吊跨的任一矢跨比后快速确定另一个，提高计算效率。
[0005]本专利技术实施例提供了一种斜拉悬索协作体系桥主跨和吊跨矢跨比换算方法，其特征在于，其包括步骤：
[0006]根据抛物线原理将主缆分段并确定每段主缆曲线的曲线方程；
[0007]由所述每段主缆曲线的曲线方程结合主缆水平分力确定吊索区段内主缆矢高与整个主跨内主缆矢高的对应关系；
[0008]基于所述索区段内主缆矢高与整个主跨内主缆矢高的对应关系确定吊跨矢跨比与主跨主缆矢跨比之间的换算关系。
[0009]一些实施例中，所述根据抛物线原理将主缆分段并确定每段主缆曲线的曲线方程，包括步骤：
[0010]将两塔顶主缆理论交点连线的中点作为原点O建立坐标系xy，且x轴沿纵桥向设置，y轴沿竖桥向设置；
[0011]将主缆按照主梁纯悬吊段、交叉段以及斜拉段分为五段且依次为左空缆段、左交叉段、纯悬吊段、右交叉段以及右空缆段；
[0012]根据第一公式确定所述每段主缆曲线的曲线方程，所述第一公式包括：
[0013][0014][0015][0016][0017][0018][0019][0020][0021][0022][0023]其中，y0(x)为纯悬吊段的曲线方程，y
′0(x)为y0(x)的一阶导数，y1(x)表示所述右交叉段的主缆曲线方程，y
′1(x)为y1(x)的一阶导数，y2(x)表示所述右空缆段的主缆曲线方程，y
′2(x)为y2(x)的一阶导数，y3(x)表示所述左交叉段的主缆曲线方程，y4(x)表示所述左空缆段的主缆曲线方程，C为两侧主塔处主缆端点高差，L为斜拉悬索协作体系桥主跨跨度，L
xd
为纯悬吊段水平长度，L
jc
为交叉段水平长度，L
xl
为主梁斜拉段和主缆空缆段的水平长度，a0、a1、a2均为中间系数，q0为纯悬吊段内主缆荷载集度、q1为交叉段内主缆荷载集度、q2为斜拉段内主缆自身荷载集度，H
q
为主缆水平分力。
[0024]一些实施例中，所述由所述每段主缆曲线的曲线方程结合主缆水平分力确定吊索区段内主缆矢高与整个主跨内主缆矢高的对应关系，包括步骤：根据第二公式确定所述吊索区段内主缆矢高与整个主跨内主缆矢高的对应关系，所述第二公式为：
[0025][0026]其中，f0为吊索区段内主缆矢高，f为整个主跨内主缆矢高。
[0027]一些实施例中，所述基于所述索区段内主缆矢高与整个主跨内主缆矢高的对应关系确定吊跨矢跨比与主跨主缆矢跨比之间的换算关系，包括步骤：
[0028]根据第三公式确定所述换算关系，所述第三公式为：
[0029][0030]其中，n0为吊跨矢跨比，n为主跨矢跨比。
[0031]第二方面，本专利技术实施例提供了一种斜拉悬索协作体系桥主跨和吊跨矢跨比换算装置，其特征在于，其包括：
[0032]曲线方程确定模块，其用于根据抛物线原理将主缆分段并确定每段主缆曲线的曲线方程；
[0033]矢高比确定模块，其用于由所述每段主缆曲线的曲线方程结合主缆水平分力确定吊索区段内主缆矢高与整个主跨内主缆矢高的对应关系；
[0034]换算关系确定模块，其用于基于所述索区段内主缆矢高与整个主跨内主缆矢高的对应关系确定吊跨矢跨比与主跨主缆矢跨比之间的换算关系。
[0035]一些实施例中，所述曲线方程确定模块，还用于：
[0036]将两塔顶主缆理论交点连线的中点作为原点O建立坐标系xy，且x轴沿纵桥向设置，y轴沿竖桥向设置；
[0037]将主缆按照纯悬吊段、交叉段以及斜拉段分为五段且依次为左斜拉段、左交叉段、纯悬吊段、右交叉段以及右斜拉段；
[0038]根据第一公式确定所述每段主缆曲线的曲线方程，所述第一公式包括：
[0039][0040][0041][0042][0043][0044][0045][0046][0047][0048][0049]其中，y0(x)为纯悬吊段的曲线方程，y
′0(x)为y0(x)的一阶导数，y1(x)表示所述右交叉段的主缆曲线方程，y
′1(x)为y1(x)的一阶导数，y2(x)表示所述右空缆段的主缆曲线方程，y
′2(x)为y2(x)的一阶导数，y3(x)表示所述左交叉段的主缆曲线方程，y4(x)表示所述左空缆段的主缆曲线方程，C为两侧主塔处主缆端点高差，L为斜拉悬索协作体系桥主跨跨度，L
xd
为纯悬吊段水平长度，L
jc
为交叉段水平长度，L
xl
为主梁斜拉段和主缆空缆段的水平长度，a0、a1、a2均为中间系数，q0为纯悬吊段内主缆荷载集度、q1为交叉段内主缆荷载集度、q2为斜拉段内主缆自身荷载集度，H
q
为主缆水平分力。
[0050]一些实施例中，所述矢高比确定模块，还用于：
[0051]根据第二公式确定所述吊索区段内主缆矢高与整个主跨内主缆矢高的对应关系，所述第二公式为：
[0052][0053]其中，f0为吊索区段内主缆矢高，f为整个主跨内主缆矢高。
[0054]一些实施例中，所述换算关系确定模块，还用于：
[0055]根据第三公式确定所述换算关系，所述第三公式为：
[0056][0057]其中，n0为吊跨矢跨比，n为主跨矢跨比。
[0058]第三方面，本专利技术实施例还提供一种设备，其特征在于，所述设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器耦合的存储器，所述存储器包含有存储于其中的指令，所述指令在被所述处理器加载并执行，以实现如前述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种斜拉悬索协作体系桥主跨和吊跨矢跨比换算方法，其特征在于，其包括步骤：根据抛物线原理将主缆分段并确定每段主缆曲线的曲线方程；由所述每段主缆曲线的曲线方程结合主缆水平分力确定吊索区段内主缆矢高与整个主跨内主缆矢高的对应关系；基于所述索区段内主缆矢高与整个主跨内主缆矢高的对应关系确定吊跨矢跨比与主跨主缆矢跨比之间的换算关系。2.如权利要求1所述的斜拉悬索协作体系桥主跨和吊跨矢跨比换算方法，其特征在于，所述根据抛物线原理将主缆分段并确定每段主缆曲线的曲线方程，包括步骤：将两塔顶主缆理论交点连线的中点作为原点O建立坐标系xy，且x轴沿纵桥向设置，y轴沿竖桥向设置；将主缆按照主梁纯悬吊段、交叉段以及斜拉段分为五段且依次为左空缆段、左交叉段、纯悬吊段、右交叉段以及右空缆段；根据第一公式确定所述每段主缆曲线的曲线方程，所述第一公式包括：根据第一公式确定所述每段主缆曲线的曲线方程，所述第一公式包括：根据第一公式确定所述每段主缆曲线的曲线方程，所述第一公式包括：根据第一公式确定所述每段主缆曲线的曲线方程，所述第一公式包括：根据第一公式确定所述每段主缆曲线的曲线方程，所述第一公式包括：根据第一公式确定所述每段主缆曲线的曲线方程，所述第一公式包括：根据第一公式确定所述每段主缆曲线的曲线方程，所述第一公式包括：根据第一公式确定所述每段主缆曲线的曲线方程，所述第一公式包括：根据第一公式确定所述每段主缆曲线的曲线方程，所述第一公式包括：根据第一公式确定所述每段主缆曲线的曲线方程，所述第一公式包括：其中，y0(x)为纯悬吊段的曲线方程，y
′0(x)为y0(x)的一阶导数，y1(x)表示所述右交叉段的主缆曲线方程，y
′1(x)为y1(x)的一阶导数，y2(x)表示所述右空缆段的主缆曲线方程，y
′2(x)为y2(x)的一阶导数，y3(x)表示所述左交叉段的主缆曲线方程，y4(x)表示所述左空缆段的主缆曲线方程，C为两侧主塔处主缆端点高差，L为斜拉悬索协作体系桥主跨跨度，L
xd
为纯悬吊段水平长度，L
jc
为交叉段水平长度，L
xl
为主梁斜拉段和主缆空缆段的水平长度，a0、a1、a2均为中间系数，q0为纯悬吊段内主缆荷载集度、q1为交叉段内主缆荷载集度、q2为斜拉段内主缆自身荷载集度，H
q
为主缆水平分力。
3.如权利要求2所述的斜拉悬索协作体系桥主跨和吊跨矢跨比换算方法，其特征在于，所述由所述每段主缆曲线的曲线方程结合主缆水平分力确定吊索区段内主缆矢高与整个主跨内主缆矢高的对应关系，包括步骤：根据第二公式确定所述吊索区段内主缆矢高与整个主跨内主缆矢高的对应关系，所述第二公式为：其中，f0为吊索区段内主缆矢高，f为整个主跨内主缆矢高。4.如权利要求3所述的斜拉悬索协作体系桥主跨和吊跨矢跨比换算方法，其特征在于，所述基于所述索区段内主缆矢高与整个主跨内主缆矢高的对应关系确定吊跨矢跨比与主跨主缆矢跨比之间的换算关系，包括步骤：根据第三公式确定所述换算关系，所述第三公式为：其中，n0为吊跨...

【专利技术属性】
技术研发人员：何东升，肖海珠，黄玲，邱远喜，潘韬，刘俊锋，
申请(专利权)人：中铁大桥勘测设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：