[发明专利]一种斜拉桥的斜拉索初张拉力的计算方法

说明书

本发明公开了一种斜拉桥的斜拉索初张拉力的计算方法，包括以下步骤：(1)建立斜拉桥有限元模型；(2)计算初张拉力{T₀}对应应变并施加到模型，计算出斜拉索初始内力值{F₀}；(3)计算单位影响荷载N作用下的影响矩阵[K]＝[K₁，K₂，…，K_m]；(4)计算内力值{F₀}与成桥索力值{F}的差值，得受调向量{D}＝(d₁，d₂，…，d_m)^T；(5)计算施调向量{X}＝{D}[K]^‑1，并得各斜拉索初张拉力{T₁}＝{T₀}+{X}；(6)将最新各斜拉索初张拉力{T₁}对应的应变再次加入模型得到各斜拉索内力值{F₁}；(7)计算各斜拉索内力值{F₁}与成桥索力值{F}两者的相对误差{δ}，取最大值δ_max；(8)若δ_max＞0.01％，则在斜拉索中施加调整后的斜拉索初张拉力{T₁}，重复步骤(2)‑(7)，若δ_max≤0.01％，则输出各斜拉索的最终初张拉力{T}。本发明能快速准确地确定斜拉索初张拉力，使斜拉索内力达到成桥状态下的索力值。

技术领域

本发明属于桥梁工程技术领域，涉及到斜拉桥，具体涉及一种斜拉桥的斜拉索初张拉力的计算方法。

背景技术

在斜拉桥的有限元分析模型中，常以初应变的形式施加斜拉索初张拉力，通常情况下，设计图纸中会给出斜拉索的成桥索力值，但由于各斜拉索之间在张拉过程中有相互影响以及斜拉索两端出现相对变形，若以成桥索力值换算而来的初应变作为斜拉索初张拉力的施加形式，这样得到的斜拉索内力值将与成桥索力存在误差。

因此本发明提供了一种确定斜拉桥斜拉索初张拉力的新方法(定义为影响矩阵法)，能快速准确地确定斜拉索初张拉力，可使斜拉索内力达到成桥状态下的索力值。

发明内容

本发明提供一种斜拉桥的斜拉索初张拉力的计算方法，该计算方法能快速准确地确定斜拉索初张拉力，进而使斜拉索内力达到成桥状态下的索力值。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种斜拉桥的斜拉索初张拉力的计算方法，包括以下步骤：

(1)建立斜拉桥有限元模型，以斜拉桥各斜拉索的成桥索力{F}作为各斜拉索的初张拉力{T₀}；

(2)根据斜拉索初张拉力{T₀}与应变ε之间的关系：T₀＝EAε，将步骤(1)中的各斜拉索的初张拉力{T₀}代入式T₀＝EAε中，得到各斜拉索的初应变ε，并将相应斜拉索的初应变ε施加到步骤(1)中有限元模型的相应斜拉索中，计算得出各斜拉索的初始内力值{F₀}，其中，E为斜拉索弹性模量，A为斜拉索横截面面积；

(3)定义单位影响荷载N，则影响向量{K_j}为第j根斜拉索的初张拉力T_j0发生单位影响荷载N变化时引起的各斜拉索内力变化值，记为：{K_j}＝(k_j1，k_j2，…，k_jm)^T，其中m表示斜拉桥桥塔一侧的斜拉索有m根，而影响矩阵[K]为m个影响向量依次排列而成的矩阵，记为：[K]＝[K₁，K₂，…，K_m]；