[发明专利]温度自适应塔梁顺桥向约束方法及系统

说明书

本发明一方面公开了一种温度自适应塔梁顺桥向约束方法，该方法包括，首先根据有限元计算确定拉杆的截面面积A，然后在两根主塔之间的主梁的两侧均设置两根拉杆，每根拉杆一端与对应主塔的下横梁连接，另一端与主梁上的下弦杆的中心点连接。另一方面还公开了一种温度自适应塔梁顺桥向约束系统，包括：两根主塔，每根主塔均设有下横梁。主梁，其穿过两根主塔并设于下横梁上，主梁的两侧均设有下弦杆。两根主塔之间的主梁两侧均设有两根拉杆，每根拉杆一端与对应主塔的下横梁连接，另一端与主梁上的下弦杆的中心点连接。本发明能有效地同时改善主梁在温度和风荷载作用下，以及活载作用下的主塔的受力情况，并同时降低主梁的梁端位移。

技术领域

本发明涉及大跨度桥梁结构的约束体系领域，具体涉及温度自适应塔梁顺桥向约束方法及系统。

背景技术

目前，随着科技技术的进步，桥梁跨度不断被刷新。大跨度桥梁跨度大、荷载重。风荷载、温度荷载、活载作用下主梁会产生较大的梁端位移，主塔会产生较大的弯矩，需要采取适当的技术方案改善梁端位移和主塔弯矩。如果按照传统的做法，塔梁之间一般采用阻尼约束方案、限位约束方案、弹性索约束方案。上述约束方案有如下一些不足：

(1)阻尼约束方案：在主塔与主梁之间设顺桥向阻尼器。可大幅降低动力作用下主梁的位移幅度和主塔弯矩，且可以适应温度荷载的变形。但是，对于风荷载、活载，该约束方案对结构顺桥向响应基本无效。因此，大位移量的顺桥向位移对桥面行车带来不利影响，也对支座、梁端伸缩系统、轨道伸缩调节器的设计带来挑战，并且无法改善主塔受力。

(2)限位约束方案：在其中一个主塔下横梁位置设置固定支座。可有效控制主梁位移至合理范围、降低风荷载产生的主塔弯矩。但是，该方案约束了温度荷载的主梁变形，增加了主塔的控制弯矩，提高了主塔造价。另外限位系统反力矩大，结构设计困难；限位系统和主梁之间的冲击作用，对桥面行车也带来不利影响。

(3)弹性索约束方案：利用钢材质拉杆将主塔和主塔附近的主梁进行顺桥向连接，该方案可有效降低梁端位移和风荷载作用的主塔弯矩。但是，该方案约束了温度荷载的主梁变形，增加了主塔的控制弯矩，提高了主塔造价。且弹性拉杆一般较长，张拉力较低，垂度效应明显，弹性索刚度损失明显。

现有的约束方案均不能同时改善主梁在温度和风荷载作用下，以及活载作用下的主塔的受力情况，并不能同时降低主梁的梁端位移。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种温度自适应塔梁顺桥向约束方法及系统，能有效地同时改善主梁在温度和风荷载作用下，以及活载作用下的主塔的受力情况，并同时降低主梁的梁端位移。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一方面本发明提供一种温度自适应塔梁顺桥向约束方法所述温度自适应塔梁顺桥向约束方法包括：

根据有限元计算确定拉杆的截面面积A；

在两根主塔之间的主梁的两侧均设置两组拉杆，每组拉杆一端与对应主塔的下横梁连接，另一端与主梁上的下弦杆的中心点连接。

在上述技术方案的基础上，确定拉杆的截面面积A，具体过程为：

根据主塔截面检算要求，得到主塔在主力和附加力作用下的控制弯矩；

建立带有所述拉杆的斜拉桥结构有限元模型，并给拉杆施加初始张拉力T，

将拉杆设置为n股截面积为a的子拉杆，n为正整数，取n的初始值取为1，带入有限元模型中进行计算，逐渐增大n值，获得各个n值对应的主塔在主力作用下主塔的弯矩值及主力和附加力作用下主塔的弯矩；

直至有限元计算得到的主塔在主力和附加力下的弯矩小于对应的主塔的控制弯矩时，得到n值为子拉杆的股数n值；

根据n值求得拉杆的截面面积A。