一种斜拉悬索协作体系桥合理成桥状态分析方法技术

本发明专利技术公开了一种斜拉悬索协作体系桥合理成桥状态分析方法，属于铁路桥梁工程领域，其通过分别构建斜拉、悬索桥的计算模型，获取斜拉悬索协作体系的计算模型，并在该计算模型的基础上，添加移动载荷获取刚度平顺性曲线和斜拉疲劳特征分析曲线，并依次为判断依据，得到过渡区斜拉悬索的最优内力。本发明专利技术的斜拉悬索协作体系桥合理成桥状态分析方法，其以大跨度斜拉悬索协作体系桥的行车安全性和舒适性为原则，以过渡区的刚度平顺性和吊索疲劳特征为优化目标，以过渡区斜拉索索力、吊索索力作为合理成桥状态确定的关键因素，方法简单，实用性强，计算效率高，为超大跨度公铁合建斜拉悬索协作体系桥的设计提供了新的选择空间。悬索协作体系桥的设计提供了新的选择空间。悬索协作体系桥的设计提供了新的选择空间。

【技术实现步骤摘要】
一种斜拉悬索协作体系桥合理成桥状态分析方法


[0001]本专利技术属于铁路桥梁工程领域，具体涉及一种斜拉悬索协作体系桥合理成桥状态分析方法。

技术介绍

[0002]斜拉
‑
悬索协作体系桥是由斜拉部分和悬索部分组合而成，包含缆索体系、主梁和桥塔等主要构件，结构复杂，属于高次超静定结构，具有很强的非线形效应，目前国内外的研究集中于结构的参数和静动力性能，以“塔直梁平”的静态指标作为协作体系桥成桥状态设计的目标，依靠对斜拉索力不断地试算、迭代进行调整，不仅效率低，且未形成系统分析方法，在同类工程中推广性差。对于这种新型结构体系，由于同时存在斜拉部分和悬索部分，过渡区往往存在刚度差异，从而导致过渡区斜拉索容易出现疲劳问题，影响结构安全；此外，车辆在经过过渡区时，刚度的差异也会对行车舒适性造成一定的影响。因此，斜拉
‑
悬索协作体系桥成桥状态下不仅要满足设计线形的要求，还要保证过渡区刚度过渡平顺，其合理成桥状态的确定也成为后续施工过程分析及论证施工可行性的基础。
[0003]斜拉
‑
悬索协作体系桥综合了斜拉桥和悬索桥的结构特征，斜拉索和吊索对主梁起到支承作用，荷载通过主梁传递给斜拉索和主缆，再传递给桥塔和基础，其内力状态是由结构自重、斜拉索索力、吊索索力等共同确定的，通过对索力的不断调整，可以使全桥的受力达到理想状态。因此，结构体系确定后，斜拉索索力、吊索索力的确定是合理成桥状态分析的关键。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本专利技术提供了一种斜拉悬索协作体系桥合理成桥状态分析方法，以过渡区的刚度平顺性和斜拉索疲劳特征为优化目标，以过渡区斜拉索索力、吊索索力作为合理成桥状态确定的关键因素，方法简单，实用性强。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种斜拉悬索协作体系桥合理成桥状态分析方法，其包括以下步骤：
[0006]S100：设定过渡区的索力和过渡区中斜拉部分与悬索部分的恒载比例，获取过渡区中斜拉和悬索的内力；
[0007]S200：根据过渡区斜拉部分和悬索部分的内力，分别建立斜拉部分和悬索部分的计算模型；
[0008]S300：将悬索部分计算模型和斜拉部分计算模型进行组合，获取斜拉悬索协作体系的计算模型；
[0009]S400：调整过渡区斜拉部分和悬索部分承担的恒载分配比例，记录多组主梁在过渡区的刚度平顺性曲线和斜拉索疲劳特征分析曲线；
[0010]S500：比选多组刚度平顺性曲线和斜拉疲劳特征分析曲线，得到过渡区斜拉索与
吊索最优内力。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S200中，对斜拉部分计算模型的建立包括以下步骤：
[0012]对吊索处主梁节点竖向自由度进行约束，根据步骤S100步骤中的恒载比例，确定斜拉段拉索的索力；
[0013]利用影响矩阵法进行优化，得到斜拉部分的成桥状态，即斜拉部分的计算模型。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S200中，首先在吊索处施加节点荷载模拟主梁，包括以下步骤：
[0015]并初步确定悬索部分的主缆节点坐标，利用分段悬链线理论迭代得到主缆精确坐标。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S300中，建立斜拉悬索协作体系具体包以下步骤：
[0017]根据斜拉索索力、主缆线形、主缆索力和吊杆索力作为初始条件，得到协作体系初步成桥状。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，在步骤400中，获取多组主梁在过渡区的刚度平顺性曲线和斜拉索疲劳特征分析曲线，包括以下步骤：
[0019]在斜拉、悬索体系内设置沿桥面桥梁移动的集中载荷，记录交界点处主梁挠度和竖向转角随重车加载位置变化的时程曲线。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，所述刚度平顺曲线包括最大挠度与集中载荷位置的时程曲线和最大竖向转交与集中载荷位置的时程曲线；
[0021]判断多组曲线的斜率，获取过度段内曲线斜率变化最小的曲线，并记录该曲线所对应的恒载比例。
[0022]作为本专利技术的进一步改进，获取过渡区交界点处斜拉索的内力幅均匀分布，以疲劳内力幅的均匀分布为依据，判断最佳合理成桥状态对应的荷载分配比例。
[0023]作为本专利技术的进一步改进，对所述主缆的精确坐标的获取包括以下步骤：
[0024]确定悬索部分的主缆节点坐标，利用分段悬链线理论迭代得到主缆精确坐标。
[0025]作为本专利技术的进一步改进，在利用步骤S100～S500获得最优内力后，相应调整主梁的线形；
[0026]重复步骤S400中的操作进行迭代调整，总终获得合理成桥状态。
[0027]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S100中，初定的斜拉索、吊索承载的横在比例为1：1。
[0028]上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0029]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：
[0030](1)本专利技术的斜拉悬索协作体系桥合理成桥状态分析方法，其以大跨度斜拉悬索协作体系桥的行车安全性和舒适性为原则，以过渡区的刚度平顺性和吊索疲劳特征为优化目标，以过渡区斜拉索索力、吊索索力作为合理成桥状态确定的关键因素，方法简单，实用性强，计算效率高，为超大跨度公铁合建斜拉悬索协作体系桥的设计提供了新的选择空间。
[0031](2)本专利技术的斜拉悬索协作体系桥合理成桥状态分析方法，方法简单，实用性强，
计算效率高，为超大跨度公铁合建斜拉悬索协作体系桥的设计提供了新的选择空间，具有一定的社会经济效益。
附图说明
[0032]图1是本专利技术实施例中斜拉悬索协作体系桥合理成桥状态分析方法的流程图；
[0033]图2是本专利技术实施例中斜拉悬索协作体系桥合理成桥状态分析方法中斜拉悬索桥过渡区的结构示意图；
[0034]图3是本专利技术实施例中斜拉悬索协作体系桥合理成桥状态分析方法中过渡区不同荷载分配比例时，最大挠度随重车加载位置的时程曲线图；
[0035]图4是本专利技术实施例中斜拉悬索协作体系桥合理成桥状态分析方法中过渡区不同荷载分配比例时，最大竖向转角随重车加载位置的时程曲线图；
[0036]图5专利技术实施例中斜拉悬索协作体系桥合理成桥状态分析方法的过渡区不同荷载分配比例时，斜拉索疲劳内力幅图。
具体实施方式
[0037]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0038]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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合理成桥状态分析方法，其特征在于，其包括以下步骤：S100：设定过渡区的索力和过渡区中斜拉部分与悬索部分的恒载比例，获取过渡区中斜拉和悬索的内力；S200：根据过渡区斜拉部分和悬索部分的内力，分别建立斜拉部分和悬索部分的计算模型；S300：将悬索部分计算模型和斜拉部分计算模型进行组合，获取斜拉悬索协作体系的计算模型；S400：调整过渡区斜拉部分和悬索部分承担的恒载分配比例，记录多组主梁在过渡区的刚度平顺性曲线和斜拉索疲劳特征分析曲线；S500：比选多组刚度平顺性曲线和斜拉疲劳特征分析曲线，得到过渡区斜拉索与吊索最优内力。2.根据权利要求1所述的斜拉悬索协作体系桥合理成桥状态分析方法，其特征在于，在步骤S200中，对斜拉部分计算模型的建立包括以下步骤：对吊索处主梁节点竖向自由度进行约束，根据步骤S100步骤中的恒载比例，确定斜拉段拉索的索力；利用影响矩阵法进行优化，得到斜拉部分的成桥状态，即斜拉部分的计算模型。3.根据权利要求2所述的斜拉悬索协作体系桥合理成桥状态分析方法，其特征在于，在步骤S200中，首先在吊索处施加节点荷载模拟主梁，包括以下步骤：并初步确定悬索部分的主缆节点坐标，利用分段悬链线理论迭代得到主缆精确坐标。4.根据权利要求3所述的斜拉悬索协作体系桥合理成桥状态分析方法，其特征在于，在步骤S300中，建立斜拉悬索协作体系具体包以下步骤：根据斜拉索索力、主缆线形、主缆索力和吊杆索力作为初始条件，得到协作体系初步成桥状。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小飞，严爱国，王鹏宇，张晓江，罗春林，周继，殷鹏程，樊少彻，谢自畅，刘振标，王志平，崔苗苗，
申请(专利权)人：中国铁建股份有限公司，
类型：发明
国别省市：