[发明专利]一种成桥状态散索鞍位置和锚跨线形的联合确定方法

说明书

本发明公开了一种成桥状态散索鞍位置和锚跨线形的联合确定方法，涉及悬索桥技术领域，包括步骤：根据IP点边跨侧三向分力计算IP点锚跨侧三向分力初始值；根据IP点边跨侧三向分力和锚跨侧三向分力，计算得到初始的散索鞍圆心坐标和锚跨线形，再通过计算得到散索鞍处的不平衡力、锚固点竖坐标和横坐标与预设值的差值；基于IP点锚跨侧三向分力的影响矩阵，对IP点锚跨侧三向分力初始值进行优化，直至不平衡力满足预设精度，且竖坐标和横坐标与预设值的差值均满足预设精度，得到最终的散索鞍圆心坐标和锚跨线形。本发明，将成桥状态下锚跨线形的确定与散索鞍位置的确定关联起来，使得到的散索鞍位置完全适应锚跨线形，结果精确可靠。

技术领域

本发明涉及悬索桥技术领域，具体涉及一种成桥状态散索鞍位置和锚跨线形的联合确定方法。

背景技术

悬索桥设计时，一般是根据主缆的理论交点(IP点)的位置，采用解析表达式法计算各跨主缆的成桥线形，然后根据成桥线形确定鞍座的位置。这种确定方法属于分离法，具有先后顺序，而进行成桥线形计算时与鞍座位置没有任何关系，计算过程相对独立。对于沿斜面滑动或绕转轴转动的散索鞍，在计算锚跨成桥线形时存在以下问题：

1、在计算锚跨成桥线形时，由于鞍座的位置尚未确定，平衡条件只能建立在虚拟的IP点处，和散索鞍鞍座没有关系，而真正的平衡条件应是鞍座的平衡，因此分离法只能满足在IP点处的虚拟平衡，并不是真正的平衡；

2、上述方法计算鞍座位置的思路是鞍座位置要适应锚跨和边跨的线形，因此鞍座位置的精确度完全取决于锚跨和边跨线形的精度，而在计算锚跨设计线形时存在多种假设，锚跨线形的精度无法保证，进而影响鞍座位置的精度；

3、采用分离法建立平衡条件时，由于尚未确定散索鞍的位置，散索鞍自重产生的力矩就不能准确计算，往往需要忽略自重的影响，因此会产生误差。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷之一，本发明的目的在于提供一种成桥状态散索鞍位置和锚跨线形的联合确定方法，将成桥状态下锚跨线形的确定与散索鞍位置的确定关联起来，结果精确可靠。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种成桥状态散索鞍位置和锚跨线形的联合确定方法，其包括步骤：

基于主缆边跨侧和锚跨侧在散索鞍IP点处索力相等的条件，根据IP点边跨侧三向分力计算IP点锚跨侧三向分力初始值；

根据IP点边跨侧三向分力和锚跨侧三向分力，计算得到初始的散索鞍圆心坐标和锚跨线形，再通过计算得到散索鞍处的不平衡力、锚固点竖坐标和横坐标与预设值的差值；

基于IP点锚跨侧三向分力的影响矩阵，对该IP点锚跨侧三向分力初始值进行优化，直至不平衡力满足预设精度，且竖坐标和横坐标与预设值的差值均满足预设精度，得到最终的散索鞍圆心坐标和锚跨线形。

在上述技术方案的基础上，通过建立悬链线方程、切点几何位置方程、相切关系方程及圆心位置方程，计算得到散索鞍圆心坐标、锚跨切点坐标、IP点到锚跨切点的悬链线无应力长度、以及IP点到边跨切点的悬链线无应力长度；

再根据锚跨切点坐标和IP点到锚跨切点的悬链线无应力长度得到锚跨线形。

在上述技术方案的基础上，计算散索鞍处的不平衡力，具体包括：

根据主缆位于散索鞍IP点边跨侧三向分力和锚跨侧三向分力、IP点到锚跨切点的悬链线无应力长度、以及IP点到边跨切点的悬链线无应力长度，计算锚跨切点和边跨切点的三向分力；

根据锚跨切点和边跨切点的三向分力，并在考虑散索鞍自重影响的条件下，计算散索鞍处的不平衡力。

在上述技术方案的基础上，对于滑移式散索鞍，散索鞍处的不平衡力为锚跨切点和边跨切点的三向分力、以及散索鞍自重在滑移面上的合力；