一种大跨度多塔公铁斜拉桥的结构设计方法和装置制造方法及图纸

本申请公开了一种大跨度多塔公铁斜拉桥的结构方法和装置，通过确定桥梁结构参数；循环基于全桥有限元模型计算桥梁各个主塔的主塔刚度和桥梁各个主跨的主跨刚度；建立主塔刚度和主跨刚度之间的刚度线性关系模型，并根据主跨刚度和主塔刚度确定刚度线性关系模型中主跨刚度对主塔刚度的影响系数；代入预设主跨刚度到刚度线性关系模型中，计算获得理想主塔刚度；根据理想主塔刚度和预设主塔应力阈值调整桥梁结构参数中的主塔截面尺寸并更新全桥有限元模型；至桥梁的主跨刚度和主塔截面尺寸均处于对应的预设范围内。实现了为桥梁提供合理的整体刚度，并通过将主塔应力限制在预设范围内，能够有效的降低主塔弯矩，满足主塔自身受力要求。受力要求。受力要求。

【技术实现步骤摘要】
一种大跨度多塔公铁斜拉桥的结构设计方法和装置


[0001]本申请涉及桥梁结构设计
，尤其涉及一种大跨度多塔公铁斜拉桥的结构设计方法和装置。

技术介绍

[0002]三塔或多塔斜拉桥的中塔由于缺少锚墩及锚索的有效约束，在活载的作用下，与两塔斜拉桥相比，主塔及主梁的变形更大，结构的整体刚度更小，主梁及中塔弯矩也更大。而对于超大跨度多塔公铁斜拉桥来说，由于跨度大、活载重，上述受力特征更为明显。对于铁路桥梁来说，列车高速运营对结构整体变形限制有很高的要求，受制于超大跨度多塔斜拉桥结构整体刚度小、主梁及主塔受力大的原因，目前很少有大跨度铁路斜拉桥采用多塔斜拉桥。
[0003]相关技术中，主要通过两种方式解决大跨多塔斜拉桥刚度较小、主梁及主塔弯矩大的问题，一种是采用设置水平索、交叉索和斜索等附加缆索方式约束中塔，加载时多个主塔串联协同工作，提高结构整体刚度；另外一种是采用刚度较大的主塔，加载时通过主塔自身的刚度抵抗变形，从而减小主梁的变形。而对于超大跨度桥梁来说，采用附加缆索措施时，由于超大跨度导致索长长、索体自重大、拉索几何非线性效应明显，长索对相邻主塔约束有限，对改善结构整体刚度和降低主塔弯矩效果非常有限；而对于采用刚度较大的主塔时，常常难以选择合适的中塔形式，一方面需满足结构整体刚度要求，另一方面同时要尽可能降低主塔弯矩，满足主塔自身受力要求。
[0004]因此，如何设计超大跨度多塔公铁斜拉桥，使其既能提供合理的刚度满足列车高速运营的需要，同时能满足自身受力要求，是有待解决的技术问题。
专利技术内容
[0005]本申请的主要目的在于提供一种大跨度多塔公铁斜拉桥的结构设计方法和装置，旨在提供一种大跨度多塔公铁斜拉桥的结构设计方法和装置，实现合理的桥梁结构整体刚度设计，同时尽量降低桥梁主塔弯矩，满足主塔自身受力要求。
[0006]第一方面，本申请提供一种大跨度多塔公铁斜拉桥的结构方法，所述方法包括以下步骤：
[0007]步骤S1、根据桥梁使用需求确定桥梁结构参数；
[0008]步骤S2、基于根据所述桥梁结构参数建立的全桥有限元模型，计算桥梁各个主塔的主塔刚度和桥梁各个主跨的主跨刚度；
[0009]步骤S3、建立主塔刚度和主跨刚度之间的刚度线性关系模型，并根据主跨刚度和主塔刚度确定刚度线性关系模型中主跨刚度对主塔刚度的影响系数；
[0010]步骤S4、代入预设主跨刚度到所述刚度线性关系模型中，计算获得理想主塔刚度；
[0011]步骤S5、根据所述理想主塔刚度和预设主塔应力阈值调整所述桥梁结构参数中的主塔截面尺寸并更新全桥有限元模型；
[0012]步骤S6、循环步骤S2至步骤S5，调整至所述桥梁的主跨刚度和主塔截面尺寸均处于对应的预设范围内。
[0013]第二方面，本申请还提供一种大跨度多塔公铁斜拉桥的结构装置，所述装置包括：
[0014]参数确定模块，其用于根据桥梁使用需求确定桥梁结构参数；
[0015]计算模块，其用于循环基于根据所述桥梁结构参数建立的全桥有限元模型，计算桥梁各个主塔的主塔刚度和桥梁各个主跨的主跨刚度；建立主塔刚度和主跨刚度之间的刚度线性关系模型，并根据主跨刚度和主塔刚度确定刚度线性关系模型中主跨刚度对主塔刚度的影响系数；代入预设主跨刚度到所述刚度线性关系模型中，计算获得理想主塔刚度；根据所述理想主塔刚度和预设主塔应力阈值调整所述桥梁结构参数中的主塔截面尺寸并更新全桥有限元模型；至所述桥梁的主跨刚度和主塔截面尺寸均处于对应的预设范围内。
[0016]本申请提供一种大跨度多塔公铁斜拉桥的结构方法和装置，通过根据桥梁使用需求确定桥梁结构参数；循环基于根据所述桥梁结构参数建立的全桥有限元模型，计算桥梁各个主塔的主塔刚度和桥梁各个主跨的主跨刚度；建立主塔刚度和主跨刚度之间的刚度线性关系模型，并根据主跨刚度和主塔刚度确定刚度线性关系模型中主跨刚度对主塔刚度的影响系数；代入预设主跨刚度到所述刚度线性关系模型中，计算获得理想主塔刚度；根据所述理想主塔刚度和预设主塔应力阈值调整所述桥梁结构参数中的主塔截面尺寸并更新全桥有限元模型；至所述桥梁的主跨刚度和主塔截面尺寸均处于对应的预设范围内。实现了为桥梁提供合理的整体刚度，并通过将主塔应力限制在预设范围内，能够有效的降低主塔弯矩，满足主塔自身受力要求。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，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。
[0018]图1为本申请实施例提供的一种大跨度多塔公铁斜拉桥的结构设计方法的流程示意图；
[0019]图2为大跨度多塔公铁斜拉桥的结构示意图；
[0020]图3为主塔的截面尺寸示意图；
[0021]图4为A型主塔的结构示意图；
[0022]图5为I型主塔的结构示意图；
[0023]图6为本申请实施例提供的一种大跨度多塔公铁斜拉桥的结构设计装置的示意性框图。
[0024]本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0025]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0026]附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
[0027]本申请实施例提供一种大跨度多塔公铁斜拉桥的结构设计方法和装置。其中，该大跨度多塔公铁斜拉桥的结构设计方法可应用于计算机设备中，该计算机设备可以是笔记本电脑、台式电脑等电子设备。
[0028]下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0029]请参照图1，图1为本申请的实施例提供的一种大跨度多塔公铁斜拉桥的结构设计方法的流程示意图。
[0030]如图1所示，该方法包括步骤S1至步骤S6。
[0031]步骤S1、根据桥梁使用需求确定桥梁结构参数。
[0032]所述根据桥梁使用需求确定桥梁结构参数，包括：根据通航净空要求确定所述桥梁的各个主跨跨度；根据各个主跨跨度和所述桥梁要承受的载荷总集度，确定桥梁的各个主塔塔底的轴力；根据各个主塔塔底的轴力确定各个主塔的截面尺寸。
[0033]进一步的，所述根据桥梁使用需求确定桥梁结构参数，还包括：根据通航净高要求确定主梁的梁底高程和主梁竖向位置，并根据所述桥梁的交通功能确定所述主梁的断面形式；设置所述桥梁的斜拉索的边索角度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大跨度多塔公铁斜拉桥的结构设计方法，其特征在于，包括：步骤S1、根据桥梁使用需求确定桥梁结构参数；步骤S2、基于根据所述桥梁结构参数建立的全桥有限元模型，计算桥梁各个主塔的主塔刚度和桥梁各个主跨的主跨刚度；步骤S3、建立主塔刚度和主跨刚度之间的刚度线性关系模型，并根据主跨刚度和主塔刚度确定刚度线性关系模型中主跨刚度对主塔刚度的影响系数；步骤S4、代入预设主跨刚度到所述刚度线性关系模型中，计算获得理想主塔刚度；步骤S5、根据所述理想主塔刚度和预设主塔应力阈值调整所述桥梁结构参数中的主塔截面尺寸并更新全桥有限元模型；步骤S6、循环步骤S2至步骤S5，调整至所述桥梁的主跨刚度和主塔截面尺寸均处于对应的预设范围内。2.按照权利要求1所述的大跨度多塔公铁斜拉桥的结构设计方法，其特征在于，所述根据桥梁使用需求确定桥梁结构参数，包括：根据通航净空要求确定所述桥梁的各个主跨跨度；根据各个主跨跨度和所述桥梁要承受的载荷总集度，确定桥梁的各个主塔塔底的轴力；根据各个主塔塔底的轴力确定各个主塔的截面尺寸。3.按照权利要求2所述的大跨度多塔公铁斜拉桥的结构设计方法，其特征在于，所述根据桥梁使用需求确定桥梁结构参数，还包括：根据通航净高要求确定主梁的梁底高程和主梁竖向位置，并根据所述桥梁的交通功能确定所述主梁的断面形式；设置所述桥梁的斜拉索的边索角度大于预设角度，并根据所述载荷总集度和斜拉索间距确定斜拉索截面尺寸；根据所述斜拉索的边索角度和主跨跨度确定所述桥梁的主塔高度。4.按照权利要求2所述的大跨度多塔公铁斜拉桥的结构设计方法，其特征在于，所述主塔包括中塔和边塔，所述中塔为纵向A型结构，所述边塔为纵向I型结构。5.按照权利要求1所述的大跨度多塔公铁斜拉桥的结构设计方法，其特征在于，所述基于根据所述桥梁结构参数建立的全桥有限元模型，计算桥梁各个主塔的主塔刚度和桥梁各个主跨的主跨刚度，包括：基于所述全桥有限元模型通过有限元计算获得各个主塔的初始主塔刚度，并计算各个主塔的初始主塔刚度对应的各个主跨的初始主跨刚度；将各个主塔的初始主塔刚度加上预设调整值，得到各个主塔的调整主塔刚度，并将各个主塔的调整主塔刚度分别依次代入所述全桥有限元模型进行计算，获得对应的各个主跨的调整主跨刚度。6.按照权利要求5所述的大跨度多塔公铁斜拉桥的结构设计方法，其特征在于,所述建立主塔刚度和主跨刚度之间的刚度线性关系模型，并根据主跨刚度和主塔刚度确定刚度线性关系模型中主跨刚度对主塔刚度的影响系数，包括：建立主塔刚度和主跨刚度之间的刚度线性关系模型：
其中，η1，η2，
…
，η
n
为各个主跨的主跨刚度，K0，K1，
…
，K
n
为各个主塔的主塔刚度，t
10
，t
11
，
…
，t
1n
、t
20
，t
21
，
…
，t
2n
、
…
、和t
n0
，t
n1
，
…
，t
nn
为各个主塔刚度的影响系数；根据所述刚度线性关系模型确定初始主跨刚度关于所述影响系数与所述初始主塔刚度的初始刚度关系式：η
0x
＝t
x0
K
00
+t
x1
K
01
+t
x2
K
02
+
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘汉顺，罗扣，王东晖，黄细军，陈志涛，周健鸿，董学智，郑晗，彭凌风，靳彦军，
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：