一种确定空间缆索桥初始平衡状态的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种确定空间缆索桥初始平衡状态的方法及系统，涉及桥梁施工技术领域，该方法包括以主塔和吊杆为分段节点，将主缆划分为多个小段，并设定相邻分段节点间的主缆小段为直线；基于主缆划分结果，对相邻分段节点间的主缆小段的空间参数进行计算，并确定各主缆小段的受力情况；根据主缆小段的受力情况和长度，计算得到各主缆小段的无应力长度。本发明专利技术无需依赖有限元程序，直接建模即可实现对悬索桥的分析，有效提升工作效率。有效提升工作效率。有效提升工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种确定空间缆索桥初始平衡状态的方法及系统


[0001]本专利技术涉及桥梁施工
，具体涉及一种确定空间缆索桥初始平衡状态的方法及系统。

技术介绍

[0002]悬索桥是一种较为古老的桥型，因其受力合理、造型美观而一直受到人们的青睐。传统的悬索桥由主缆、加劲梁、主塔、锚碇、吊索等组成柔性结体系。由于悬索桥结构受力存在较明显的非线性，在对其分析过程中，需要借助有限元分析软件中的专项功能才可以分析，悬索桥的分析计算就是要确定桥梁的平衡状态，而实时平衡状态又是最关键的一步。
[0003]当前常见的有限元软件所提供的功能都存在较大的局限性，只能分析双塔悬索桥，并且分析过程中要根据实际的桥梁构造来修正模型，从而极大地影响了对悬索桥的分析工作效率。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种确定空间缆索桥初始平衡状态的方法及系统，无需依赖有限元程序，直接建模即可实现对悬索桥的分析，有效提升工作效率。
[0005]为达到以上目的，本专利技术提供的一种确定空间缆索桥初始平衡状态的方法，具体包括以下步骤：
[0006]以主塔和吊杆为分段节点，将主缆划分为多个小段，并设定相邻分段节点间的主缆小段为直线；
[0007]基于主缆划分结果，对相邻分段节点间的主缆小段的空间参数进行计算，并确定各主缆小段的受力情况；
[0008]根据主缆小段的受力情况和长度，计算得到各主缆小段的无应力长度。
[0009]在上述技术方案的基础上，所述对相邻分段节点间的主缆小段的空间参数进行计算，具体步骤包括：
[0010]以桥梁的中心原原点，建立三维坐标系，得到主缆小段中两端点的坐标；
[0011]基于主缆小段两端点的坐标，得到主缆小段与水平面的夹角，以及主缆小段的水平投影线与三维坐标系X轴的夹角。
[0012]在上述技术方案的基础上，所述确定各主缆小段的受力情况，具体包括：
[0013]基于力学平衡算法，计算得到相邻两主缆小段中，其中一主缆小段在两主缆小段的共同端点处的张力，另一主缆小段在两主缆小段的共同端点处的张力；
[0014]基于力学平衡算法，计算得到相邻两主缆小段中，其中一主缆小段在自身一端点处的张力，且该端点非两主缆小段的共同端点，以及另一主缆小段在自身一端点处的张力，且该端点非两主缆小段的共同端点。
[0015]在上述技术方案的基础上，所述计算得到相邻两主缆小段中，其中一主缆小段在
两主缆小段的共同端点处的张力，具体的计算方式为：
[0016][0017]其中，表示相邻两主缆小段中，其中一主缆小段在两主缆小段的共同端点处的张力，D表示相邻两主缆小段共同端点处的吊杆拉力，β表示相邻两主缆小段共同端点处的吊杆与水平面的夹角，θ1表示相邻两主缆小段中，其中一主缆小段与水平面的夹角，θ2表示表示相邻两主缆小段中，其中一主缆小段的水平投影线与三维坐标系X轴的夹角，θ1′
表示相邻两主缆小段中，另一主缆小段与水平面的夹角，θ2′
表示相邻两主缆小段中，另一主缆小段的水平投影线与三维坐标系X轴的夹角。
[0018]在上述技术方案的基础上，所述计算得到相邻两主缆小段中，另一主缆小段在两主缆小段的共同端点处的张力，具体的计算方式为：
[0019][0020]其中，表示相邻两主缆小段中，另一主缆小段在两主缆小段的共同端点处的张力。
[0021]在上述技术方案的基础上，当计算得到各主缆小段的无应力长度之后，还包括：对主缆小段内各小段的无应力长度进行计算。
[0022]在上述技术方案的基础上，所述对主缆小段内各小段的无应力长度进行计算，具体的计算方式为：
[0023]L
n
＝α
n
×
L
[0024][0025]其中，L
n
表示主缆小段内第n个小段的无应力长度，α
n
表示主缆小段内第n个小段的长度分配系数，L表示主缆小段的无应力长度，l
n
表示主缆小段内第n个小段的长度，l表示主缆小段的长度。
[0026]本专利技术提供的一种确定空间缆索桥初始平衡状态的系统，包括：
[0027]划分模块，其用于以主塔和吊杆为分段节点，将主缆划分为多个小段，并设定相邻分段节点间的主缆小段为直线；
[0028]确定模块，其用于基于主缆划分结果，对相邻分段节点间的主缆小段的空间参数进行计算，并确定各主缆小段的受力情况；
[0029]计算模块，其用于根据主缆小段的受力情况和长度，计算得到各主缆小段的无应力长度。
[0030]在上述技术方案的基础上，所述对相邻分段节点间的主缆小段的空间参数进行计
算，具体过程包括：
[0031]以桥梁的中心原原点，建立三维坐标系，得到主缆小段中两端点的坐标；
[0032]基于主缆小段两端点的坐标，得到主缆小段与水平面的夹角，以及主缆小段的水平投影线与三维坐标系X轴的夹角。
[0033]在上述技术方案的基础上，所述确定各主缆小段的受力情况，具体包括：
[0034]基于力学平衡算法，计算得到相邻两主缆小段中，其中一主缆小段在两主缆小段的共同端点处的张力，另一主缆小段在两主缆小段的共同端点处的张力；
[0035]基于力学平衡算法，计算得到相邻两主缆小段中，其中一主缆小段在自身一端点处的张力，且该端点非两主缆小段的共同端点，以及另一主缆小段在自身一端点处的张力，且该端点非两主缆小段的共同端点。
[0036]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：通过以主塔和吊杆为分段节点将主缆划分为多个小段，并假设相邻分段节点间的主缆小段为直线，采用近似方法即可得到各主缆小段的无应力长度，从而无需依赖有限元程序，直接建模即可实现对悬索桥的分析，有效提升工作效率。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]图1为本专利技术实施例中一种确定空间缆索桥初始平衡状态的方法的流程图；
[0039]图2为桥梁立面示意图；
[0040]图3为主缆小段的空间示意图；
[0041]图4为主缆小段内小段的示意图。
具体实施方式
[0042]本专利技术实施例提供一种确定空间缆索桥初始平衡状态的方法，通过以主塔和吊杆为分段节点将主缆划分为多个小段，并假设相邻分段节点间的主缆小段为直线，采用近似方法即可得到各主缆小段的无应力长度，从而无需依赖有限元程序，直接建模即可实现对悬索桥的分析，有效提升工作效率。本专利技术实施例相应地还提供了一种确定空间缆索桥初始平衡状态的系统。
[0043]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定空间缆索桥初始平衡状态的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：以主塔和吊杆为分段节点，将主缆划分为多个小段，并设定相邻分段节点间的主缆小段为直线；基于主缆划分结果，对相邻分段节点间的主缆小段的空间参数进行计算，并确定各主缆小段的受力情况；根据主缆小段的受力情况和长度，计算得到各主缆小段的无应力长度。2.如权利要求1所述的一种确定空间缆索桥初始平衡状态的方法，其特征在于，所述对相邻分段节点间的主缆小段的空间参数进行计算，具体步骤包括：以桥梁的中心原原点，建立三维坐标系，得到主缆小段中两端点的坐标；基于主缆小段两端点的坐标，得到主缆小段与水平面的夹角，以及主缆小段的水平投影线与三维坐标系X轴的夹角。3.如权利要求2所述的一种确定空间缆索桥初始平衡状态的方法，其特征在于，所述确定各主缆小段的受力情况，具体包括：基于力学平衡算法，计算得到相邻两主缆小段中，其中一主缆小段在两主缆小段的共同端点处的张力，另一主缆小段在两主缆小段的共同端点处的张力；基于力学平衡算法，计算得到相邻两主缆小段中，其中一主缆小段在自身一端点处的张力，且该端点非两主缆小段的共同端点，以及另一主缆小段在自身一端点处的张力，且该端点非两主缆小段的共同端点。4.如权利要求3所述的一种确定空间缆索桥初始平衡状态的方法，其特征在于，所述计算得到相邻两主缆小段中，其中一主缆小段在两主缆小段的共同端点处的张力，具体的计算方式为：其中，表示相邻两主缆小段中，其中一主缆小段在两主缆小段的共同端点处的张力，D表示相邻两主缆小段共同端点处的吊杆拉力，β表示相邻两主缆小段共同端点处的吊杆与水平面的夹角，θ1表示相邻两主缆小段中，其中一主缆小段与水平面的夹角，θ2表示表示相邻两主缆小段中，其中一主缆小段的水平投影线与三维坐标系X轴的夹角，θ
′1表示相邻两主缆小段中，另一主缆小段与水平面的夹角，θ
′2表示相邻两主缆小段中，另一主缆小段的水平投影线与三维坐标系X轴的夹角。5.如权利要求4所述的一种确定空间缆索桥初始平衡状态的方法，其特征在于，所述计算得到相邻两主缆小段中，另一主缆小段在两主缆小段的共同端点处的张力，具体的计...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，李佳，李振华，彭应川，吕宏奎，侍刚，彭旭民，王吉，吴海涛，罗力军，黄峰，余飞，邱景奎，薛其林，周雄，侯澳星，金春雷，
申请(专利权)人：丰城市交通运输投资建设有限责任公司中铁大桥局集团第六工程有限公司中铁大桥局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：