[发明专利]吊索张拉计算方法

说明书

本发明公开了一种吊索张拉计算方法，根据现有吊索张拉模拟方法的局限性，将桁架单元索力张拉和无应力索长张拉相结合而得出的“临时吊杆”法。在结构离散时，吊索按桁架单元和索单元两种方法同时模拟，但不同时激活。当吊索张拉到某一索力时，通过激活桁架单元并施加初张力；当吊索需要张拉到位时，钝化该桁架单元，激活对应索单元即可。本方法中的桁架单元仅起“临时吊杆”作用，最终吊索张拉到位锚固时均按无应力索长予以实现。通过临时桁架单元和索单元结合，既充分利用了桁架单元索力张拉操作的方便性，同时张拉完成时通过索长张拉仅需将下料长度的吊索予以安装，不需求解张拉到位的具体索力值。

技术领域

本发明涉及一种吊索张拉计算方法。

背景技术

自锚式悬索桥施工多采用“先梁后缆”的施工顺序，然后通过吊索的安装实现体系转换，其中吊索张拉法是体系转换中最为常见的施工方法。

受经济，环境等诸多因素制约，自锚式悬索桥吊索不可能全部同时进行张拉，需要逐渐有序的分多个步骤完成。而张拉过程中主缆非线性关系突出，吊索索力相互影响，且全部吊索无法一次张拉到位，需要进行多次张拉才能实现整个体系转换过程，吊索张拉过程十分复杂。为使吊索张拉过程可控，施工前需对全过程进行数值模拟。目前，吊索张拉模拟方法有桁架单元“索力”张拉和无应力“索长”张拉两种计算方法。

方法一：桁架单元“索力”张拉法

按照有限元计算方法，首先将结构进行离散，吊索按桁架单元进行模拟。桁架单元“索力”张拉法即吊索的每步张拉通过桁架单元施加初张力予以实现。如图1所示，吊索①张拉到位时，此时索力为A1，模拟计算时激活该单元并赋予初张力A1或初应变εa1，同理，步骤二和步骤三吊索②、③张拉到位时，分别激活对应桁架单元并赋予初始值B1(εb1)和C1(εc1)即可，其它未张拉吊索索力将自动予以计算得出。本方法可较好的模拟吊索一次张拉到位整个过程。(A1(εa1),B1(εb1),C1(εc1)为已知，可通过到拆模型计算得出)

若吊索需要两次及两次以上才能张拉到位时，采用方法一张拉到某一固定索力仍容易实现，但当张拉到位时很难知道所张吊索的具体索力值。如图2所示，步骤一张拉吊索①到固定索力A1时，可通过上述方法赋予该吊索初值A1(εa1)，步骤二张拉吊索②到固定索力B1时也可较容易实现，但当步骤三需要将吊索①张拉到位时，则很难知道吊索①应张拉的索力值(因该状态吊索①、②索力均未知，到拆分析也无法求出任意一个索力值)，因此，桁架单元“索力”张拉法仅限于一次张拉到位，对需多次张拉时不适用。

方法二：无应力“索长”张拉法

按照有限元计算方法，该方法在结构离散时，吊索按索单元进行处理。无应力“索长”张拉法即利用索力与无应力索长的一一对应关系，将索力等代为无应力索长进行施加。如图3，步骤一吊索①张拉到位，模拟时激活对应无应力索长为a0的单元即可，同理，步骤二、三激活吊索②、吊索③无应力索长为b0和c0的单元，其它未张拉的吊索不进行操作。利用本方法可较容易的模拟1次张拉整个过程。(a0、b0、c0为吊索的下料长度，可直接由成桥状态计算得出)

如图4，若吊索需要两次及两次以上才能张拉到位时，按照无应力索长张拉法，当吊索张拉到索力A1时，激活吊索①的同时，赋予该吊索索力A1对应的初始无应力索长a1,步骤二采用相同方法赋予吊索②初始无应力索长b1，当步骤三吊索①张拉到位时，仅需将吊索①的初始无应力索长更改为其下料长度a0即可。该方法对两次及两次以上的张拉仍然有效。但在实际应用中，由于主缆非线性较为突出，若要找到步骤一索力A1和步骤二索力B1中对应的无应力索长a1和b1并非容易，需要进行反复迭代计算方能找到一个较为接近的无应力索长值，操作难度大。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种吊索张拉计算方法，该方法整个计算原理清晰，操作简单，计算结果准确，不需反算无应力索长，减少了工作量。