[发明专利]一种协作体系桥斜拉吊索重叠区索力分配比例的确定方法

说明书

本发明公开了一种协作体系桥斜拉吊索重叠区索力分配比例的确定方法，涉及桥梁工程技术领域，具体包括以下步骤：假定协作体系桥重叠区内吊索和斜拉索的竖向分力按各占梁段重量的50％进行分配，并初步确定斜拉索、吊索、主缆的索力及主缆传递给塔顶的竖向轴压力，建立协作体系桥的有限元模型；在有限元模型中计算单位竖向力沿重叠区内梁段的纵向移动时，各吊点的吊索和斜拉索的索力影响线；根据单位竖向力作用于重叠区内吊点位置处的索力影响线值的大小，确定重叠区内不同吊点的吊索和斜拉索的索力分配比例值，本发明能够快速确定重叠区内与刚度协调匹配的吊索和斜拉索的索力分配比例。

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种协作体系桥斜拉吊索重叠区索力分配比例的确定方法。

背景技术

协作体系桥梁由斜拉段、悬吊段及两者间的重叠区组成。斜拉段刚度大，悬吊段刚度小，往往会在斜拉段和悬吊段之间设置一定长度的斜拉-悬索重叠区段，使斜拉侧的大刚度与悬吊侧的小刚度过渡匀顺，并改善变形协调性。

斜拉-悬索重叠区内纵向同一个吊点位置既有斜拉索又有吊索，该吊点处的斜拉索和吊索的索力不如常规的斜拉桥和悬索桥那样明确，需通过对同吊点的吊索和斜拉索进行索力分配比例进行确定。

申请号为CN201510719382.8的中国发明专利公开了一种考虑刚度分配的协作桥合理成桥状态确定方法；其中，通过构造一系列重叠区段内吊索与斜拉索的分配比例系数a和(1-a)；并逐个确定合理成桥状态并计算活载效应，通过选定特定的比选指标(如平均应力幅，均方根应力幅等)，选择出一组最优的分配比例。但是，上述专利中提到的确定分配比例的方法还具有以下两个方面的问题：①斜拉-悬索重叠区起两侧斜拉段和悬吊段刚度协调过渡的作用，对重叠区每根吊索根据其位置取不同的分配比例值才更能与刚度协调匹配。上述提到的公开专利中对重叠区段内的吊索均采用同一分配比例值，显然不与刚度协调过渡的原则相匹配。②该专利中为了确定最优的分配比例需先预设一系列的分配比例值，并通过有限元逐个计算，效率太低。

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协作体系桥斜拉吊索重叠区索力分配比例的确定方法，能够快速确定重叠区内与刚度协调匹配的吊索和斜拉索的索力分配比例。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

提供一种协作体系桥斜拉吊索重叠区索力分配比例的确定方法，具体包括以下步骤：

假定协作体系桥重叠区内吊索和斜拉索的竖向分力按各占梁段重量的50％进行分配，并初步确定斜拉索、吊索、主缆的索力及主缆传递给塔顶的竖向轴压力，建立协作体系桥的有限元模型；

在有限元模型中计算单位竖向力沿重叠区内梁段的纵向移动时，各吊点的吊索和斜拉索的索力影响线；

根据单位竖向力作用于重叠区内吊点位置处的索力影响线值的大小，确定重叠区内不同吊点的吊索和斜拉索的索力分配比例值。

在上述技术方案的基础上，建立协作体系桥的有限元模型，具体包括以下步骤：

S101，协作体系桥重叠区内吊索和斜拉索的竖向分力按各占梁段重量的50％进行分配，以及获取初步确定的斜拉索、吊索、主缆的索力及主缆传递给塔顶的竖向轴压力；

S102，将协作体系模型沿主缆分开，形成斜拉部分和悬索部分；

S103，斜拉部分中去掉主缆，并约束吊索顶端，形成斜拉桥分析模型，模型塔顶施加主缆的竖向分力，考虑结构的几何非线性效应，确定斜拉索索力和吊索索力；

S104，悬索部分中只保留主缆和吊索，形成悬索桥分析模型，悬索部分将步骤S103中的吊索索力作为荷载施加至吊索底，并对主缆进行重新找形更新主缆的线形和内力；