[发明专利]一种计算锚拉杆安装角度的方法及装置

说明书

本发明涉及一种计算锚拉杆安装角度的方法及装置，包括获取散索鞍理论顶点坐标、丝股锚固点坐标并根据所述散索鞍理论顶点坐标和丝股锚固点坐标计算丝股平弯末点切角和丝股初始竖弯末点切角；获取边跨主缆总平衡力并根据所述丝股平弯末点切角、所述丝股初始竖弯末点切角以及所述边跨主缆总平衡力计算各丝股拉力；遍历各丝股，根据所述丝股锚固点坐标、所述丝股平弯末点切角、所述丝股初始竖弯末点切角、所述各丝股拉力以及丝股在鞍槽内的竖向位置迭代计算丝股悬空段的无应力长度和丝股锚拉杆上端部坐标；根据迭代计算出的所述丝股锚拉杆上端部坐标计算所述锚拉杆安装角度。同时，可解决相关技术中悬空段丝股的无应力长度计算不准确问题。

技术领域

本发明涉及悬索桥设计技术领域，特别涉及一种计算锚拉杆安装角度的方法及装置。

背景技术

目前在悬索桥设计时，需计算各锚拉杆的安装角度并体现在设计图纸上。悬索桥锚跨的构造非常复杂，体现在以下3个方面：1)由于锚固的需要，索股在锚跨呈空间散开状态；2)散索鞍是由几个不同半径的竖弯圆弧和平弯圆弧组成的复杂空间体，使得各丝股具有不同的竖弯末点和平弯末点；3)索股端部通过钢锚拉杆锚固，锚拉杆处于倾斜状态，且倾斜安装角度各不相同。复杂的构造导致悬索桥锚跨的精确分析异常复杂，锚拉杆的安装角度、丝股悬空段无应力长度、散索鞍处竖弯末点和平弯末点的位置、丝股张拉力等相互关联、耦合在一起，任一变化，就会导致其他随之变化。

相关技术中针对锚拉杆安装角度的计算均采用简化的方法，尚无精确分析方法及相关研究。简化方法是将连接散索鞍IP点和丝股后锚面锚点(锚拉杆下端点，由设计给定)的直线角度作为锚拉杆的安装角度，简化方法存在以下问题：

(1)、锚跨内丝股悬空段在自重作用下的状态为悬链线，而非直线，使得丝股端部力的切线方向与锚拉杆安装角度存在偏差，导致钢锚拉杆产生附加弯矩，对受力不利，且以直线代替悬链线使得悬空段丝股的无应力长度计算不准确；

(2)、无法得到各丝股精确的竖弯末点和平弯末点坐标，进而无法精确计算散索鞍槽内丝股与鞍槽密贴段的无应力长度，导致全桥丝股的下料长度存在误差；

(3)、计算得到的锚跨各丝股拉力在散索鞍倾斜面的分力之和与边跨主缆的分力不相等，使得散索鞍在倾斜面上仍会滑动，滑动后锚跨各丝股的拉力会重分布，最终导致各丝股拉力不相等，使得锚跨的整体安全系数降低。

发明内容

本发明实施例提供一种计算锚拉杆安装角度的方法及装置，以计算锚拉杆的安装角度并解决相关技术中悬空段丝股的无应力长度计算不准确问题。

本发明实施例提供了一种计算锚拉杆安装角度的方法，其特征在于，其包括步骤：

获取散索鞍理论顶点坐标、丝股锚固点坐标并根据所述散索鞍理论顶点坐标和丝股锚固点坐标计算丝股平弯末点切角和丝股初始竖弯末点切角；

获取边跨主缆总平衡力并根据所述丝股平弯末点切角、所述丝股初始竖弯末点切角以及所述边跨主缆总平衡力计算各丝股拉力；

遍历各丝股，根据所述丝股锚固点坐标、所述丝股平弯末点切角、所述丝股初始竖弯末点切角、所述各丝股拉力以及丝股在鞍槽内的竖向位置迭代计算丝股悬空段的无应力长度和丝股锚拉杆上端部坐标；

根据迭代计算出的所述丝股锚拉杆上端部坐标计算所述锚拉杆安装角度。

一些实施例中，在获取散索鞍理论顶点坐标、丝股锚固点坐标之前，还包括步骤：

定义整体坐标系OXYZ，所述整体坐标系的Y轴竖直向上；

定义局部坐标系oxyz，所述局部坐标系的原点为散索鞍理论顶点向滑移面作垂线时所述垂线与滑移面的交点o，所述局部坐标系的y 轴方向为悬链线索的自重方向；

定义鞍座局部坐标系所述鞍座局部坐标系由所述局部坐标系绕自身水平z轴逆时针旋转β角得到，且