[发明专利]一种拱桥吊杆置换过程中的位移精确控制方法

说明书

本发明公开了一种拱桥吊杆置换过程中的位移精确控制方法，首先，忽略拱肋变形，提取拱桥主梁的等效模型；其次，计算出待更换吊杆梁段两侧处的剪力随位移的变化系数，从而将该梁段从整体模型中分离出来，得到待更换吊杆梁段的等效模型；然后，基于待更换吊杆梁段的等效模型分别对吊杆拆除过程和新吊杆安装过程进行计算，得到旧吊杆拆卸过程中的吊杆逐级切割、兜吊逐级张拉以及新吊杆安装过程中的吊杆逐级张拉、兜吊逐级卸载的吊杆下端的累计位移；最后，通过规定每级兜吊张拉、旧吊杆切割、新吊杆张拉、兜吊卸载的控制位移阈值控制桥面位移的变化。本发明可实现精确位移控制，从而更好的指导拱桥吊杆的更换。

技术领域

本发明属于拱桥吊杆更换技术领域，尤其涉及一种拱桥吊杆置换过程中的位移精确控制方法。

背景技术

拱桥因其跨越能力大、造型优美、结构受力合理等优点而被广泛使用。相比桥梁近100年的设计寿命，吊杆设计寿命为20～30年。但是吊杆所处环境复杂，不仅承受着恒载(结构自重)以及交变荷载(温度、车辆、风荷载等)，同时在处于潮湿、高氯离子、高低温变化等腐蚀环境中。导致吊杆的使用寿命(3～16年)远远小于设计寿命。因此，进行吊杆更换是该类型拱桥维修过程中十分常见的工作。目前已有的吊杆更换过程模拟大多基于有限元方式，由于吊杆更换过程模拟涉及到体系转换等问题，稍有处理不当便不能得到正确的结果，在工程应用上有很大的局限性。故而寻找一种实用、便捷、准确的计算方法是有必要的。

中国发明专利“下承式吊杆拱桥的吊杆更换桥面位移控制方法”(授权公告号为CN107268456B)(后简称专利1)公开了一种吊杆更换桥面位移控制方法，其观测更换吊杆与相邻吊杆之间的每级加载与放载的桥面位移数据统计规律，获得加载时相邻吊杆与更换吊杆的荷载分配系数，通过这个荷载分配系数对桥面位移进行修正。这种方式由于需要测试各级工况下待更换吊杆以及周围吊杆的位移，使得实际操作十分不方便。同时，由于吊杆在切割过程中，结构本身的物理特性(吊杆横截面抗拉刚度)发生了改变，导致该分配系数在各级荷载下实际上是变化的，若还是通过统计的方式仅考虑一个平均修正系数势必导致位移控制结果的偏差。因此，寻找出一种更加便捷和准确的位移计算方法，从而可以更好的指导拱桥吊杆更换将是十分必要和迫切的。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种拱桥吊杆置换过程中的位移精确控制方法，以在精确位移控制下实现拱桥吊杆的更换。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种拱桥吊杆置换过程中的位移精确控制方法，首先，忽略拱肋变形，提取拱桥主梁的等效模型；其次，计算出待更换吊杆梁段两侧处的剪力随位移的变化系数，从而将该梁段从整体模型中分离出来，得到待更换吊杆梁段的等效模型；然后，基于待更换吊杆梁段的等效模型分别对吊杆拆除过程和新吊杆安装过程进行计算，得到旧吊杆拆卸过程中的吊杆逐级切割、兜吊逐级张拉以及新吊杆安装过程中的吊杆逐级张拉、兜吊逐级卸载的吊杆下端的累计位移；最后，通过规定每级兜吊张拉、旧吊杆切割、新吊杆张拉、兜吊卸载的控制位移阈值控制桥面位移的变化。

进一步地，所述拱桥主梁的等效模型为多点弹性支撑连续梁模型。

所述剪力随位移的变化系数为k，其中，

k＝k₁/k₂，

当吊杆长度相差不大时，可近似认为各吊杆等于待更换吊杆长度，则k₁、k₂为：

k₁＝48EAE_bI_b(2EAS³+3E_bI_bL)，

其中，E为吊杆的弹性模量，A为吊杆的截面面积，L为待更换吊杆的长度，E_bI_b为主梁抗弯惯性矩，S为吊杆间间距。