[发明专利]一种确定悬索桥主缆线形的方法

权利要求书

1.一种确定悬索桥主缆线形的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)用弹簧代替桥塔：用水平和竖向弹簧代替桥塔，令水平弹簧和竖向弹簧的刚度分别和桥塔的侧弯刚度和压缩刚度相等；

(2)循环调整三跨桥-弹簧模型：循环调整主跨和左右两边跨的三跨桥-弹簧模型，具体的调整主缆跨中高程和调整左塔IP点横坐标、调整右塔IP点横坐标、调整两塔IP点纵坐标和调整上吊点横坐标；令主缆跨中高程、左右桥塔IP点的横纵坐标、所有上吊点的横坐标和所有下吊点的横纵坐标都满足精度要求；

(3)循环调整左右两个锚跨：循环调整左右两个锚跨，令在受力后散索点在计算中不发生移动，并且散索鞍的倾角和第一边跨单元的应变保持不变；

(4)整合五跨桥-弹簧模型：整合包含主跨、左右边跨、左右锚跨的五跨桥-弹簧模型，在重力荷载下计算一次，验证整合后模型处于平衡态；

(5)建立有初始内力的桥塔模型：建立有初始内力的桥塔模型，令桥塔在受到与竖向弹簧内力等大的竖向压力时，桥塔不产生新的压缩变形；

(6)整合全桥模型：整合全桥模型，在重力荷载下计算一次，验证整合后全桥模型处于平衡态，并获取成桥状态的主缆线形；

(7)拆除部件退回空缆状态：拆除部件退回空缆状态，并获取空缆状态的主缆线形和主索鞍预偏量、散索鞍预偏角、索夹安装位置等施工关键参数。

2.根据权利要求1所述的一种确定悬索桥主缆线形的方法，其特征在于，所述步骤(1)中用水平和竖向弹簧代替桥塔的具体方法如下：首先分别建立左塔和右塔的裸塔模型，在无重力的情况下通过在塔顶施加单位水平力和竖向力计算出桥塔的侧弯刚度和压缩刚度，然后设置合适的弹簧参数，包括弹簧的长度、横截面积和弹性模量，使得水平弹簧和竖向弹簧的刚度分别和桥塔的侧弯刚度和压缩刚度相。

3.根据权利要求1所述的一种确定悬索桥主缆线形的方法，其特征在于，所述步骤(2)中循环调整主跨和左右两边跨的三跨桥-弹簧模型的具体步骤如下：

(2.1)调整主缆跨中高程和调整左塔IP点横坐标：在上一次计算的结果坐标中，如果左塔IP点偏向外侧、主缆跨中高程偏向下方，则主跨主缆初应变＝上次主跨主缆终应变*主跨放大系数；如果左塔IP点偏向内侧、主缆跨中高程偏向下方，则左边跨主缆初应变＝上次左边跨主缆终应变*左边跨放大系数；如果左塔IP点偏向外侧、主缆跨中高程偏向上方，则左边跨主缆初应变＝上次左边跨主缆终应变*左边跨缩小系数；如果左塔IP点偏向内侧、主缆跨中高程偏向上方，则主跨主缆初应变＝上次主跨主缆终应变*主跨缩小系数；其余所有节点坐标和单元初应变即不含主梁均采用上次结果值；其中主梁上的节点仍采用设计坐标值，主梁单元不赋予初应变，重新建模计算并进行精度判别；

(2.2)调整右塔IP点横坐标：在上一次计算的结果坐标中，如果右塔IP点偏向内侧，则右边跨主缆初应变＝上次右边跨主缆终应变*右边跨放大系数；如果右塔IP点偏向外侧，则右边跨主缆初应变＝上次右边跨主缆终应变*右边跨缩小系数；其余所有节点坐标和单元初应变即不含主梁均采用上次结果值；主梁上的节点仍采用设计坐标值，主梁单元不赋予初应变，重新建模计算并进行精度判别；

(2.3)调整两塔IP点纵坐标：左、右塔IP点初始纵坐标＝上次左、右塔IP点结果纵坐标+上次左、右塔IP点纵坐标误差值；左、右侧竖向弹簧支点纵坐标＝上次左、右侧竖向弹簧支点纵坐标+上次左、右塔IP点纵坐标误差值，上述纵坐标误差值＝设计纵坐标-上一次计算的结果纵坐标；其余所有节点坐标和单元初应变即不含主梁均采用上次结果值；主梁上的节点仍采用设计坐标值，主梁单元不赋予初应变，重新建模计算并进行精度判别；

(2.4)调整上吊点横坐标：主跨上吊点初始横坐标＝上次主跨上吊点初始横坐标+上次主跨上吊点横坐标误差值，上述横坐标误差值＝设计横坐标-上一次计算的结果横坐标；其余所有节点坐标和单元初应变均采用上次初始值，重新建模计算并进行精度判别；经过对三跨桥-弹簧模型多次循环调整运算，使得主缆跨中高程、左右桥塔IP点的横纵坐标、所有上吊点的横坐标和所有下吊点的横纵坐标都满足精度要求。