[发明专利]一种纵向弹性索约束体系设计方法及斜拉桥设计方法

说明书

本申请涉及一种纵向弹性索约束体系设计方法及斜拉桥设计方法，包括：将中塔纵向约束设为固定，根据多个受力工况下的纵向约束力和弹性索结构安全系数，计算得到多个弹性索截面积，取多个弹性索截面积的最大值作为弹性索截面积设计值；根据弹性索截面积设计值和主梁纵向最大位移量，确定索长。本申请通过先将弹性索截面积确定，之后再根据弹性索截面积设计值和主梁纵向最大位移量确定索长时，由于弹性索截面积已经确定，只需对弹性索索长进行试算，相比于弹性索截面积和弹性索索长都不确定的情况下进行试算，可大大降低试算工作量，从而快速有效的确定纵向弹性索关键参数，为桥梁方案进行后续深化设计创造了有利条件。

技术领域

本申请涉及桥梁工程的技术领域，特别涉及一种纵向弹性索约束体系设计方法及斜拉桥设计方法。

背景技术

目前，随着经济社会发展，人们对于交通出行需求越来越大，大江大河上的桥梁越来越多，新建桥梁可用的桥位越来越少，由于受到通航、防洪及既有建筑管网的影响，对桥梁跨度的要求也越来越高。

由于过江通道资源的稀缺，目前新建桥梁均推荐采用公铁合建的形式。当前已建成通车的千米级公铁两用斜拉桥通常为两塔斜拉桥，暂时未见千米级公铁两用三塔斜拉桥实例。

当公铁两用斜拉桥跨度达到千米级，三塔相对于两塔主要区别在于：①主梁联长更长，梁端伸缩位移大；②由于中塔缺乏锚索和锚墩约束，主桥刚度较小；③温度零点位于中塔位置，而不是主跨跨中。基于上述特点，千米级公铁两用三塔斜拉桥采用纵向弹性索约束体系较为合适，纵向弹性索关键参数为弹性索截面积As和索长Ls。

相关技术中，目前确定弹性索截面积及索长的方法为：第一步，建立有限元模型，中塔设置纵向弹簧并赋予初始刚度，计算得出梁端位移；第二步，设定梁端位移限制值，不断修改弹簧刚度，直至满足限制值，此时弹簧刚度确定；第三步，由弹性索刚度公式K＝E_s·A_s/L_s，其中E_s为弹性索弹性模量，初拟索长L_s0，对应的拉索面积为As0，将每组数据(L_s0，A_s0)代入模型中进行试算，得出弹性索索力，然后检算其应力是否满足规范要求，经反复试算，最终确定合理的(L_s，A_s)。

但是，相关技术中的方法涉及多个试算过程，由于有限元模型复杂、单元节点数量多，反复试算耗费大量的时间和精力。

发明内容

本申请实施例提供一种纵向弹性索约束体系设计方法及斜拉桥设计方法，以解决相关技术中确定弹性索截面积及索长的方法涉及多个试算过程，由于有限元模型复杂、单元节点数量多，反复试算耗费大量的时间和精力的问题。

一方面，本申请提供一种纵向弹性索约束体系设计方法，所采用的技术方案是：

一种纵向弹性索约束体系设计方法，包括：

将中塔纵向约束设为固定，根据多个受力工况下的纵向约束力和弹性索结构安全系数，计算得到多个弹性索截面积，取多个弹性索截面积的最大值作为弹性索截面积设计值；

根据弹性索截面积设计值和主梁纵向最大位移量，确定索长。

一些实施例中，所述的根据多个受力工况下的纵向约束力和弹性索结构安全系数，计算得到多个弹性索截面积，包括：

根据公式A_s＝T/(μ×[σ_s])，计算弹性索截面积；

其中，A_s为弹性索截面积、σ_s为弹性索容许应力值、T为纵向约束力，μ为弹性索结构安全系数。

一些实施例中，所述的根据弹性索截面积设计值和主梁纵向最大位移量，确定索长包括：