[发明专利]一种悬索桥吊杆力和主缆线形联合计算方法

权利要求书

1.一种悬索桥吊杆力和主缆线形联合计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)以悬索桥中跨左切点和各个吊点为坐标原点建立坐标系，表示各段主缆的悬链线；

(2)假定一组吊杆力，即为每个所述吊杆力赋予一个初值；

(3)利用解析法计算中跨主缆的成桥线形和内力；

(4)根据步骤(3)计算的数值建立所述悬索桥有限元模型，计算吊杆力，用欧几里得范数检验与所述吊杆力假定值的误差，若所述误差超过限值，将新计算的吊杆力返回步骤(2)迭代计算，否则，计算结束，得到所述悬索桥的中跨主缆线形和精确的吊杆力；

(5)利用所述中跨主缆内力的水平分量作为已知条件计算边跨主缆线形；

步骤(5)中，所述边跨主缆线形的计算方法为：

所述边跨主缆与主索鞍的切点为Q，与散索鞍的切点为M，设Q、M两点之间的水平距离为s，以Q点为原点建立坐标系，x轴水平向右，y轴竖直向下，方程表达为：

其中，c＝-H/q，H为成桥状态主缆水平力，q为成桥状态主缆自重荷载集度；

根据主索鞍IP点与散索鞍IP点之间的水平距离和高差得出：

Δ₂+Δ₃+s+Δ₄＝L

h₁+h₂+h₃＝h

其中，Δ₂是主索鞍圆心C'与桥塔中心线之间的水平距离，为已知量；Δ₃是主索鞍圆心C'与边跨主缆在主索鞍上的切点Q之间的水平距离；Δ₄是主缆在散索鞍上的切点M与散索鞍IP点之间的水平距离；L是悬索桥边跨跨径，h₁是主索鞍IP点与边跨主缆在主索鞍上的切点Q之间高差；h₂是边跨主缆在主索鞍上的切点Q与在散索鞍上的切点M之间的高差；h₃是切点M与散索鞍IP点之间的高差；h是主索鞍IP点与散索鞍IP点之间的高差；

所述主索鞍表示为：

Δ₃＝R'sinβ

其中，R'是所述主索鞍半径；β是直线C'Q与竖直线的夹角；

所述主索鞍IP点与边跨主缆在主索鞍上的切点Q之间高差h₁表示为：

h₁＝(Δ₂+Δ₃)tanβ

所述边跨主缆，两端点高差h₂表示为：

所述散索鞍M、N两点之间的水平距离Δ₄和高差h₃分别表达为：

其中，r是所述散索鞍半径，ω是散索鞍圆心P点与IP点连线与竖直线的夹角，是所述散索鞍圆心P点与切点M连线与竖直线的夹角，从而得到边跨主缆的线形和切点位置。

2.根据权利要求1所述的悬索桥吊杆力和主缆线形联合计算方法，其特征在于，步骤(1)中，所述坐标系以x轴水平向右，y轴竖直向下，任一段所述主缆的悬链线方程可表达为：

其中，c＝-H/q，H为成桥状态主缆水平力，q为成桥状态主缆自重荷载集度，a_i和b_i是第i段悬链线方程的参数。