一种斜拉-悬索协作体系桥设计方法及协作体系桥技术

本发明专利技术涉及桥梁建设技术领域，具体涉及一种斜拉

【技术实现步骤摘要】
一种斜拉
‑
悬索协作体系桥设计方法及协作体系桥


[0001]本专利技术涉及桥梁建设
，具体涉及一种斜拉
‑
悬索协作体系桥设计方法及协作体系桥。

技术介绍

[0002]斜拉
‑
悬索协作体系桥由斜拉体系和悬吊体系两部分组成，其中斜拉体系中的缆索为斜拉索，悬吊体系中的缆索为主缆和吊索。斜拉体系刚度大，悬吊体系跨越能力强，因而在大跨度桥梁设计中，斜拉
‑
悬索协作体系桥是一种非常合适的桥梁方案。
[0003]但是现有的斜拉
‑
悬索体系桥设计方法，均是针对单箱主梁或者钢桁梁的斜拉
‑
悬索体系桥。三分箱主梁是指主梁由横向三个独立的箱体组成，每个箱体间通过横向联结系连接。对于三分箱主梁，主梁横向刚度小，斜拉
‑
悬索协作体系桥缆索系统的布置需综合考虑主梁横向刚度、斜拉索和吊索交叉区段内主梁的受力和变形、结构刚度等多重因素的影响，现有斜拉
‑
悬索体系桥设计方法无法适应三分箱主梁斜拉悬索体系桥的设计，或者设计过程复杂。

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斜拉
‑
悬索协作体系桥设计方法及协作体系桥，能够解决现有斜拉
‑
悬索体系桥设计方法无法适应三分箱主梁斜拉悬索体系桥的设计，或者设计过程复杂的问题。
[0005]为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0006]一方面，本专利技术提供一种斜拉
‑
悬索协作体系桥设计方法，包括以下步骤：
[0007]确定主跨内主缆的初始矢跨比；
[0008]基于初始矢跨比，初步确定主塔桥面以上的初始高度、主跨内每侧斜拉索的竖向和纵向参数以及吊索的纵向参数；
[0009]基于初始矢跨比和初始交叉索数量，建立不同主缆矢跨比对应主塔、斜拉索和吊索参数的有限元模型并进行分析，确定最优矢跨比，以及对应主塔、斜拉索和吊索的参数；
[0010]基于最优矢跨比，以及对应的主塔、斜拉索和吊索参数，建立不同交叉索数量有限元模型并进行分析，根据吊索疲劳性能和刚度过渡匀顺性，确定最优交叉索数量；
[0011]根据主跨内每侧斜拉索的竖向和纵向参数以及吊索的纵向参数，确定斜拉索和吊索锚点的横向位置。
[0012]在一些可选的方案中，所述的基于初始矢跨比，初步确定主塔桥面以上的初始高度、主跨内每侧斜拉索的竖向和纵向参数以及吊索的纵向参数，包括：
[0013]根据主跨内主缆的初始矢跨比，确定主塔桥面以上的初始高度；
[0014]根据主塔桥面以上的初始高度，确定主跨内每侧斜拉索的覆盖长度以及斜拉索外悬吊部分的长度；
[0015]根据主梁节段类型，确定斜拉索和吊索交叉段内的初始交叉索数量；
[0016]根据结构构造和斜拉索的张拉空间，确定主塔上斜拉索理论锚点的竖向间距；
[0017]根据桥梁节段的参数，确定吊索的纵向间距，主跨内斜拉索的纵向间距，以及主跨内非交叉段斜拉索对应边跨内斜拉索的间距；
[0018]根据交叉段内斜拉索的纵向间距以及主跨内最外侧的斜拉索水平倾角，确定交叉段斜拉索对应边跨内斜拉索的间距。
[0019]在一些可选的方案中，所述的根据主跨内斜拉索的纵向间距以及主跨内最外侧的斜拉索水平倾角，确定交叉段斜拉索对应边跨内斜拉索的间距，包括：
[0020]根据主跨内斜拉索的纵向间距以及主跨内最外侧的斜拉索水平倾角，确定交叉段斜拉索对应的边跨侧斜拉索平均水平倾角，交叉段斜拉索平均水平倾角；
[0021]根据交叉段斜拉索对应的边跨侧斜拉索平均水平倾角，交叉段斜拉索平均水平倾角，确定交叉段斜拉索对应边跨内斜拉索的间距。
[0022]在一些可选的方案中，根据确定交叉段斜拉索对应边跨内斜拉索的间距，其中，α为与交叉段内斜拉索对应的边跨侧斜拉索平均水平倾角，β为交叉段内斜拉索平均水平倾角，B为与交叉段斜拉索对应的边跨侧斜拉索梁上锚点纵向间距，q
b
为与交叉段内斜拉索对应的边跨侧主梁恒载集度，q
j
为交叉段内主梁恒载集度，s为交叉段内斜拉索数量，γ为交叉段斜拉索的恒载索力竖向分力之和与交叉段恒载重量的比值。
[0023]在一些可选的方案中，根据公式：h＝nL
m
+d0+v0，确定主塔桥面以上的初始高度h；其中，d0为跨中主缆中心到桥面的距离，v0为跨中处桥面与主塔处桥面高程差，L
m
为主跨跨度，n为主跨内主缆的矢跨比。
[0024]在一些可选的方案中，根据公式L
x
＝(h
‑
y1‑
v1)cotθ，确定主跨内每侧斜拉索的覆盖长度L
x
，其中，y1为主缆理论顶点到主跨最外侧斜拉索理论顶点的竖向距离，v1为主跨最外侧斜拉索处桥面与主塔处桥面高程差，θ为主跨内最外侧的斜拉索水平倾角。
[0025]在一些可选的方案中，根据公式L
d
＝L
m
‑
2L
x
，确定斜拉索外纯悬吊部分的长度L
d
，其中，L
m
为主跨跨度。
[0026]在一些可选的方案中，交叉段内斜拉索和吊索的梁上锚点纵向错开布置。
[0027]在一些可选的方案中，所述的根据主跨内每侧斜拉索的竖向和纵向参数以及吊索的纵向参数，确定斜拉索和吊索锚点的横向位置，包括：
[0028]当主跨内斜拉索的覆盖范围比吊索的覆盖范围大，将斜拉索在梁上锚点布置于边箱外侧，吊索在梁上锚点布置于箱间横梁上；
[0029]当主跨内斜拉索的覆盖范围比吊索的覆盖范围大，将吊索梁上锚点布置于边箱外侧，斜拉索梁上锚点布置于箱间横梁上。
[0030]另一方面，本专利技术还提供一种斜拉
‑
悬索协作体系桥，其利用上述任一项所述的斜拉
‑
悬索协作体系桥设计方法设计。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：首先根据不同主缆矢跨比对应主塔、斜拉索和吊索参数的有限元模型并进行分析，确定最优矢跨比，及对应的主塔、斜拉索和吊索参数；在对不同交叉索数量有限元模型并进行分析，根据吊索疲劳性能和刚度过渡匀顺性，确定最优交叉索数量，根据主跨内每侧斜拉索的竖向和纵向参数以及吊索的纵向参数，即可确定斜拉索和吊索锚点的横向位置。这种基于先总体后局部的原则逐步确定缆索系统的布
置参数，提高了设计效率和经济性。
附图说明
[0032]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。
[0033]图1为本专利技术实施例中斜拉
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悬索协本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种斜拉
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悬索协作体系桥设计方法，其特征在于，包括以下步骤：确定主跨内主缆的初始矢跨比；基于初始矢跨比，初步确定主塔桥面以上的初始高度、主跨内每侧斜拉索的竖向和纵向参数以及吊索的纵向参数；基于初始矢跨比和初始交叉索数量，建立不同主缆矢跨比对应主塔、斜拉索和吊索参数的有限元模型并进行分析，确定最优矢跨比，以及对应主塔、斜拉索和吊索的参数；基于最优矢跨比，以及对应的主塔、斜拉索和吊索参数，建立不同交叉索数量有限元模型并进行分析，根据吊索疲劳性能和刚度过渡匀顺性，确定最优交叉索数量；根据主跨内每侧斜拉索的竖向和纵向参数以及吊索的纵向参数，确定斜拉索和吊索锚点的横向位置。2.如权利要求1所述的斜拉
‑
悬索协作体系桥设计方法，其特征在于：所述的基于初始矢跨比，初步确定主塔桥面以上的初始高度、主跨内每侧斜拉索的竖向和纵向参数以及吊索的纵向参数，包括：根据主跨内主缆的初始矢跨比，确定主塔桥面以上的初始高度；根据主塔桥面以上的初始高度，确定主跨内每侧斜拉索的覆盖长度以及斜拉索外悬吊部分的长度；根据主梁节段类型，确定斜拉索和吊索交叉段内的初始交叉索数量；根据结构构造和斜拉索的张拉空间，确定主塔上斜拉索理论锚点的竖向间距；根据桥梁节段的参数，确定吊索的纵向间距，主跨内斜拉索的纵向间距，以及主跨内非交叉段斜拉索对应边跨内斜拉索的间距；根据交叉段内斜拉索的纵向间距以及主跨内最外侧的斜拉索水平倾角，确定交叉段斜拉索对应边跨内斜拉索的间距。3.如权利要求2所述的斜拉
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悬索协作体系桥设计方法，其特征在于：所述的根据主跨内斜拉索的纵向间距以及主跨内最外侧的斜拉索水平倾角，确定交叉段斜拉索对应边跨内斜拉索的间距，包括：根据主跨内斜拉索的纵向间距以及主跨内最外侧的斜拉索水平倾角，确定交叉段斜拉索对应的边跨侧斜拉索平均水平倾角，交叉段斜拉索平均水平倾角；根据交叉段斜拉索对应的边跨侧斜拉索平均水平倾角，交叉段斜拉索平均水平倾角，确定交叉段斜拉索对应边跨内斜拉索的间距。4.如权利要求3所述的斜拉
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悬索协作体系桥设计方法，其特征在于：根据确定交叉段斜拉索对应边跨内斜拉索的间距，其中，α为与交叉段内斜拉索对应的边跨侧斜拉索平均水平倾角，β为交叉段内斜拉索平均水平倾角，B为与交叉段斜拉索对应的边跨侧斜拉索梁上锚点纵向间距，q
...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖海珠，何东升，傅战工，刘俊锋，潘韬，邱远喜，李帅帅，
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：