專利名稱：利用單元原始尺寸確定斜拉橋施工中間狀態(tài)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明斜拉橋安裝計算技術(shù)，具體為利用單元原始尺寸確定斜拉橋施工中間狀 態(tài)的方法。
背景技術(shù)：
斜拉橋的安裝計算工作和連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)的計算方法不同。連續(xù)梁、連續(xù)剛 構(gòu)可以先進行施工安裝模擬計算,然后根據(jù)最后安裝計算后的成橋進行運營荷載的檢 算。斜拉橋由于其固有的特性，必須先進行成橋計算，然后通過某種方法找到一個能 夠安裝到最后成橋狀態(tài)的恰當(dāng)?shù)墓ば颉，F(xiàn)有方法以倒退分析法最為著名，其他還有正 裝試算法等等方法，但是這些方法的共同點是準(zhǔn)備數(shù)據(jù)量大、收斂速度較慢、適應(yīng)現(xiàn) 場變化能力差。比如如果安裝計算結(jié)束后，施工步驟要發(fā)生變化，倒退分析法需要將 整個循環(huán)重新走一遍， 一般需要幾天甚至一個多星期的工作量，這必然導(dǎo)致施工效率 低下。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)狀，旨在提供一種能夠直接確定斜拉橋施工中間狀態(tài) 的方法。本發(fā)明目的的實現(xiàn)方式為，利用單元原始尺寸確定斜拉橋施工中間狀態(tài)的方法， 具體步驟是1) 計算成橋狀態(tài)的斜拉橋構(gòu)件單元尺寸和內(nèi)力狀態(tài)，計算扣除內(nèi)力引起的變形 以后的斜拉橋構(gòu)件單元的原始尺寸2) 進行常規(guī)的斜拉橋安裝計算，在斜拉索單元進行到位張拉的時候，根據(jù)斜拉索原始長度變化量和索力變化量的關(guān)系式^2="'。—^。)^"" —W將單元原始尺寸 安裝得和步驟2計算的斜拉橋成橋狀態(tài)單元的原始尺寸一致，稱為斜拉索到位，3) 在斜拉索到位前通過調(diào)整斜拉索的中間張拉力，讓主梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力保持在允許范圍之內(nèi)，直到以后的施工步驟都不會使主梁應(yīng)力超過允許值，再將斜拉索張拉到原 始尺寸和成橋狀態(tài)一樣，4) 按步驟2和3安裝完以后，對于有混凝土收縮徐變的橋梁，需進行全橋調(diào)索， 使結(jié)構(gòu)內(nèi)力和成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)完全一致，5) 將步驟4斜拉橋構(gòu)件單元尺寸扣除結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響，得到新的斜拉橋構(gòu)件單元原始尺寸，6)用步驟5得到的斜拉橋構(gòu)件單元新的原始尺寸，重復(fù)循環(huán)步驟2、 3、 4,直 到步驟4得到的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和上一循環(huán)步驟4得到的結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)一致，迭代結(jié)束，得 施工中間狀態(tài)。本發(fā)明有以卜優(yōu)點1、 準(zhǔn)備數(shù)據(jù)量不到倒退分析法的一半；2、 迭代速度比較快，在同樣的數(shù)據(jù)量并排除手工操作的情況下，收斂速度是倒 退分析法的2倍，因倒退分析法的迭代循環(huán)需要手工操作，所以一般倒退分析法迭代 循環(huán)一次的時間達數(shù)天之久，而用此方法迭代循環(huán)一次最多只要1天；3、 由于迭代收斂速度快，因此對現(xiàn)場多變的情況能夠迅速作出反應(yīng)，能夠大大 提高施工效率。說明書附1是斜拉索張拉前狀態(tài)示意圖 圖2是斜拉索張拉后狀態(tài)示意圖具體實施方式
本發(fā)明的原理為通過對斜拉橋施工過程的分析，可以發(fā)現(xiàn)斜拉索在不主動調(diào)整 的時候，雖然斜拉索的索力會發(fā)生變化，但是斜拉索的原始尺寸不會變化。只有在主 動調(diào)整斜拉索時，斜拉索的原始尺寸才會發(fā)生變化，而且原始尺寸的變化量和索力變 化量成正比。因此斜拉索張拉到位后，即到成橋前都不再進行調(diào)整后，其原始長度和 成橋原始長度相等。根據(jù)到位后斜拉索原始長度和成橋斜拉索原始長度相等的原理可 以確定斜拉索張拉到位時的索力，從而直接確定斜拉橋施工中間狀態(tài)。原始尺寸指的 是構(gòu)件扣除內(nèi)力產(chǎn)生變形后的長、寬、高、曲率等幾何尺寸。斜拉索原始長度變化量和索力變化量的關(guān)系推導(dǎo)如下。如

圖1示，結(jié)構(gòu)狀態(tài)l:斜拉索的幾何長度S,，零應(yīng)力原始長度Siu，索面積A，斜拉索的彈性模量E，索力 T1;通過用千斤頂主動張拉斜拉索成為狀態(tài)2:索的幾何長度S2，零應(yīng)力原始長度S20， 索力T2=T,+ AT12。狀態(tài)l: S,=S,。+^ (1)狀態(tài)2: S2=S2。+^^ (2)式(2)-式(1)并忽略二階量得& 一 51, = S20 — >S10 + -""20設(shè)在D、 E兩點施加沿DE方向的一對反向單位力，D、 E兩點沿DE方向的幾何位 置變化設(shè)為f，貝IJ:。20 O10十 p j— AJ|2*￡TKSo-S) (3)式(3)說明了在外荷載和結(jié)構(gòu)體系不變時，斜拉索零應(yīng)力原始長度的調(diào)整與索 力變化的對應(yīng)關(guān)系。斜拉索DE的零應(yīng)力原始長度從S10調(diào)整到S20對整個結(jié)構(gòu)的效 應(yīng)與DE索張拉力增加ATu等同。有了式(3)之后，在安裝計算時，可以計算出 張拉到多少索力的時候，斜拉索的零應(yīng)力原始長度和成橋零應(yīng)力原始長度相等，這樣 就將斜拉索安裝成和成橋狀態(tài)的原始尺寸一樣。本發(fā)明的具體步驟如下-1) 計算成橋狀態(tài)的斜拉橋構(gòu)件單元尺寸和內(nèi)力狀態(tài)，計算扣除內(nèi)力引起的變形 以后的斜拉橋構(gòu)件單元的原始尺寸2) 進行常規(guī)的斜拉橋安裝計算，在斜拉索單元進行到位張拉的時候，根據(jù)斜拉索原始長度變化量和索力變化量的關(guān)系式A^-(S'。 — S2。)/(&。/^-f)將單元原始尺寸安裝得和步驟2計算的斜拉橋成橋狀態(tài)單元的原始尺寸一致，稱為斜拉索到位，3) 在斜拉索到位前通過調(diào)整斜拉索的中間張拉力，讓主梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力保持在允許 范圍之內(nèi)，直到以后的施工歩驟都不會使主梁應(yīng)力超過允許值，再將斜拉索張拉到原 始尺寸和成橋狀態(tài)一樣，4) 按步驟2和3安裝完以后，對于有混凝土收縮徐變的橋梁，需進行全橋調(diào)索， 使結(jié)構(gòu)內(nèi)力和成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)完全一致，5) 將步驟4斜拉橋構(gòu)件單元尺寸扣除結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響，得到新的斜拉橋構(gòu)件單 元原始尺寸，6) 用步驟5得到的斜拉橋構(gòu)件單元新的原始尺寸，重復(fù)循環(huán)步驟2、 3、 4，直 到步驟4得到的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和上一循環(huán)步驟4得到的結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)一致，迭代結(jié)束，得 施工中間狀態(tài)。
權(quán)利要求
1、利用構(gòu)件單元原始尺寸確定斜拉橋施工中間狀態(tài)的方法，其特征在于具體步驟是1)計算成橋狀態(tài)的斜拉橋構(gòu)件單元尺寸和內(nèi)力狀態(tài)，計算扣除內(nèi)力引起的變形以后的斜拉橋構(gòu)件單元的原始尺寸2)進行常規(guī)的斜拉橋安裝計算，在斜拉索單元進行到位張拉的時候，根據(jù)斜拉索原始長度變化量和索力變化量的關(guān)系式ΔT12＝(S10-S20)/(S20/EA-ε)將單元原始尺寸安裝得和步驟2計算的斜拉橋成橋狀態(tài)單元的原始尺寸一致，稱為斜拉索到位，3)在斜拉索到位前通過調(diào)整斜拉索的中間張拉力，讓主梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力保持在允許范圍之內(nèi)，直到以后的施工步驟都不會使主梁應(yīng)力超過允許值，再將斜拉索張拉到原始尺寸和成橋狀態(tài)一樣，4)按步驟2和3安裝完以后，對于有混凝土收縮徐變的橋梁，需進行全橋調(diào)索，使結(jié)構(gòu)內(nèi)力和成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)完全一致，5)將步驟4斜拉橋構(gòu)件單元尺寸扣除結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響，得到新的斜拉橋構(gòu)件單元原始尺寸，6)用步驟5得到的斜拉橋構(gòu)件單元新的原始尺寸，重復(fù)循環(huán)步驟2、3、4，直到步驟4得到的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和上一循環(huán)步驟4得到的結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)一致，迭代結(jié)束，得施工中間狀態(tài)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用構(gòu)件單元原始尺寸確定斜拉橋施工中間狀態(tài)的方 法，其特征在于斜拉橋構(gòu)件單元的原始尺寸指的是構(gòu)件單元在扣除內(nèi)力產(chǎn)生變形后的 幾何尺寸。
全文摘要
利用構(gòu)件單元原始尺寸確定斜拉橋施工中間狀態(tài)的方法，是斜拉橋安裝計算技術(shù)，具體為利用構(gòu)件單元原始尺寸確定斜拉橋施工中間狀態(tài)的方法。方法是1.計算成橋狀態(tài)的斜拉橋構(gòu)件單元原始尺寸，2.進行安裝計算，須將單元原始尺寸安裝得和斜拉橋成橋狀態(tài)單元的原始尺寸一致，3.如果應(yīng)力超限，可以調(diào)整斜拉索的中間張拉力，安裝結(jié)束后，全橋調(diào)索以消除混凝土收縮徐變的影響，4.將步驟3斜拉橋的單元尺寸扣除結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響，得到新的斜拉橋單元原始尺寸，5.重復(fù)循環(huán)步驟2、3、4，直到步驟4得到的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和上一循環(huán)步驟4的一致，迭代結(jié)束，得施工中間狀態(tài)。本發(fā)明準(zhǔn)備數(shù)據(jù)量少、迭代速度比較快、現(xiàn)場應(yīng)變力強、施工效率高。
文檔編號E01D21/00GK101241522SQ20081004694
公開日2008年8月13日 申請日期2008年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月28日
發(fā)明者朱運河, 秦順全, 馬潤平 申請人:中鐵大橋勘測設(shè)計院有限公司;中鐵大橋局股份有限公司