[发明专利]动态纠偏的拱肋斜拉扣挂悬拼方法

说明书

本发明公开了动态纠偏的拱肋斜拉扣挂悬拼方法。可根据当前悬拼节段实测的位移值来反馈控制，在实测值和理论值有偏差的情况下，提出的拱肋斜拉扣挂悬拼方法可以通过动态反馈系统进行重新优化，得到新的拱肋节段扣挂位移控制值，从而高效的指导施工，避免了传统方法频繁张拉调索来修正偏差值，克服了传统方法的反复调整扣索而导致的工期延迟和临时扣索的疲劳损失，降低了由于临时扣索破断发生灾难性后果的概率；在保证了成桥后的位移满足目标要求的同时，又大大减少了由于每个节段都调整位移带来的工期上的延误，其经济效益显著。

技术领域

本发明涉及交通运输桥涵工程技术领域，具体涉及动态纠偏的拱肋斜拉扣挂悬拼方法。

背景技术

拱桥拱肋的施工方法可分为两类，有支架施工和无支架施工方法，有支架施工的局限性较大，受到拱桥跨径和现场施工环境的约束，常用于小跨径桥梁方便搭设满堂支架的地理环境中。有支架施工是近年来大跨度拱桥拱肋施工的最佳选择，其中比较多的是缆索吊装悬拼施工法、转体施工法。对于超大跨径桥梁转体施工方法显然很难实现，风险较大。因此建造者优先选择缆索吊装悬拼施工法，而在拱肋悬拼过程中采用斜拉扣挂控制拱肋位移可以说是我国拱桥建设史上的奇迹，使得大跨度拱桥的数量和质量都有质的飞跃。于此同时也伴随着很多急需解决的问题，比如说悬拼过程中拱肋的位移难以控制，由于跨径大，扣索长，节段多，很小的偏差可能会被逐步放大。所以一旦出现实测位移和理论位移不一致，是否需要调整，应该调整多少是个难题。郑皆连院士曾提出建造拱桥经济实用，但是如果能在建造拱桥的临时设施上节省成本，会给拱桥的发展带来巨大变化。如果一位的追求过程中和理论值一样就会影响工期，从而带来额外的经济成本，如果对偏差不闻不问就会影响最终松索后的线形质量甚至影响拱肋的合龙，二者如何兼得是困扰建造者的问题。例如常规的零弯矩拱肋悬拼控制方法每施工一个拱肋节段都要重新调整所有已完成节段的扣索，由于扣索一般采用高强度钢绞线，对于大跨径拱桥来说正常有几千根钢绞线，每个施工节段都进行调整，其时间成本是巨大的数字。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种动态纠偏的拱肋斜拉扣挂悬拼方法。该方法通过建立合理的优化体系，优化体系内包括了参数变量、约束函数和优化方程，实现了对拱肋斜拉扣挂悬拼施工过程中的位移实际偏差进行实时反馈分析，达到不调索即可动态纠偏的效果，其控制的结果可靠，松索后的拱肋位移接近目标值，最重要的是节约了大量时间成本和经济成本，降低了由于传统控制方法每个节段都要调索而导致的扣索损伤、断裂，拱肋坠落事故的风险。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种动态纠偏的拱肋斜拉扣挂悬拼方法，包括以下步骤：

步骤一，建立一个拱桥裸拱肋模型(有限元模型)，并且拱桥裸拱肋模型中的材料特性、截面特性与边界条件应和设计图纸上相应的数据一致，分析得到仅在自重作用下裸拱肋各个控制测点的位移，记为u_l，u_l是一个向量，单位mm；

步骤二，在所述的拱桥裸拱肋模型基础上建立和设计图纸相应的数据一致的扣索单元并划分施工节段，建立可真实模拟整个斜拉扣挂悬拼过程的模型，同时模型中必须包括松索节段且施工顺序要和实际顺序一致；

步骤三，在步骤二的基础上拟定一组扣索初拉力T₀，在T₀的作用下得到拱肋控制点松索后的位移u₀和在各个拱肋悬拼节段斜拉扣挂后的位移u₁；通过变化T₀的值获取力对位移增量矩阵表示为M₀、M₁，其中M₀表示松索后节段，M₁表示当前斜拉扣挂节段；

步骤四，建立一个优化体系，优化体系包括了优化方程、约束函数和参数变量，分别引入收敛允许值Δ、优化体系中松索后各个拱肋控制点的位移收敛值ε和扣索钢绞线的极限强度σ_lim,单位MPa，其优化公式为：

约束函数：