[发明专利]一种悬索桥主缆线形及吊杆力的识别方法

权利要求书

1.一种悬索桥主缆线形及吊杆力的识别方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、建立初始状态主缆线形参数方程：设主缆具有左塔顶点、右塔顶点和设置两者之间的n个吊点，吊点编号从左至右分别为1、2、3、……、i、……、n；其中，最低吊点编号为m，1≤i≤n，1＜m＜n；则左塔顶点与第1个吊点之间、相邻吊点之间、以及第n吊点和右塔顶点之间，各形成一段悬链线，从而共具有n+1段悬链线；悬链线的编号从左至右分别为1、2、3、……、i、……、n、n+1；初始状态主缆线形参数包括第i段悬链线左右端点的高差Δh_i、第i吊点在大地坐标系中的高程以及第i段悬链线的无应力长度S_i；n个吊点各通过一根吊杆与主梁相连接，设第i根吊杆的吊杆力为P_i，主缆水平分力为H，且P_i和H均为待求解的基本未知量；根据分段悬链线理论，将Δh_i、和S_i均建立为关于P_i和H的参数方程；

步骤2、主缆变形：将已知重量的重载卡车驶上悬索桥并停泊在跨中附近，或在跨中附近堆载；

步骤3、建立变形后主缆线形参数方程：变形后主缆线形参数包括第i段悬链线左右端点的高差Δh_i′、第i吊点在大地坐标系中的高程以及第i段悬链线的无应力长度S_i′；设主缆变形后水平分力为H′，第i段悬链线变形后的水平投影长度为l_i′，且H′和l_i′均为待求解的基本未知量；同时，主缆变形后，第i根吊杆的吊杆力为P_i′，则

P_i′＝P_i+ΔP_i (3-1a)

ΔP_i为第i根吊杆的吊杆力增量，为待求解中间变量；

根据分段悬链线理论，将Δh_i′、和S_i′均建立为关于l_i′、P_i、ΔP_i和H′的参数方程；

步骤4、采用分裂迭代法求解ΔP_i；

步骤5、确定2n+5个基本未知量，分别为n+2个初始状态基本未知量和n+3个变形后基本未知量；n+2个初始状态基本未知量分别为：第1段悬链线参数a₁、主缆水平分力H、以及n根吊杆的吊杆力P₁、P₂、……、P_i、……、P_n；

n+3个变形后基本未知量分别为：第1段变形后悬链线参数a₁′、主缆变形后水平分力H′、以及n+1段悬链线变形后的水平投影长度l₁′、l₂′、……、l_i′、……、l_n′、l_n+1′；

步骤6、建立2n+5个控制方程：根据各跨跨径及高差闭合、各段悬链线的无应力长度守恒、以及各根吊杆的力与变形协调，进而建立关于包含步骤5中确定的2n+5个基本未知量的2n+5个控制方程；

步骤7、求解2n+5个基本未知量：利用规划求解方法对步骤6建立的2n+5个控制方程进行求解，从而一次性得到2n+5个基本未知量的值；

步骤8、确定吊杆力和初始状态主缆线形：根据步骤7中求解后2n+5个基本未知量中的P₁、P₂、……、P_i、……、P_n，直接得到n根吊杆的吊杆力；

将n根吊杆的吊杆力、第1段悬链线参数a₁和主缆水平分力H均代入步骤1建立的初始状态主缆线形参数方程中，从而得到和S_i，进而确定初始状态主缆线形。