利用單元原始尺寸確定斜拉橋施工中間狀態的方法
2023-11-01 14:53:37 2
專利名稱：利用單元原始尺寸確定斜拉橋施工中間狀態的方法
技術領域：
本發明斜拉橋安裝計算技術，具體為利用單元原始尺寸確定斜拉橋施工中間狀 態的方法。
背景技術：
斜拉橋的安裝計算工作和連續梁、連續剛構的計算方法不同。連續梁、連續剛 構可以先進行施工安裝模擬計算,然後根據最後安裝計算後的成橋進行運營荷載的檢 算。斜拉橋由於其固有的特性，必須先進行成橋計算，然後通過某種方法找到一個能 夠安裝到最後成橋狀態的恰當的工序。現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備數據量大、收斂速度較慢、適應現 場變化能力差。比如如果安裝計算結束後，施工步驟要發生變化，倒退分析法需要將 整個循環重新走一遍， 一般需要幾天甚至一個多星期的工作量，這必然導致施工效率 低下。發明內容本發明的目的是針對上述現狀，旨在提供一種能夠直接確定斜拉橋施工中間狀態 的方法。本發明目的的實現方式為，利用單元原始尺寸確定斜拉橋施工中間狀態的方法， 具體步驟是1) 計算成橋狀態的斜拉橋構件單元尺寸和內力狀態，計算扣除內力引起的變形 以後的斜拉橋構件單元的原始尺寸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整斜拉索的中間張拉力，讓主梁結構應力保持在允許範圍之內，直到以後的施工步驟都不會使主梁應力超過允許值，再將斜拉索張拉到原 始尺寸和成橋狀態一樣，4) 按步驟2和3安裝完以後，對於有混凝土收縮徐變的橋梁，需進行全橋調索， 使結構內力和成橋狀態結構完全一致，5) 將步驟4斜拉橋構件單元尺寸扣除結構內力的影響，得到新的斜拉橋構件單元原始尺寸，6)用步驟5得到的斜拉橋構件單元新的原始尺寸，重複循環步驟2、 3、 4,直 到步驟4得到的結構內力和上一循環步驟4得到的結構內力狀態一致，迭代結束，得 施工中間狀態。本發明有以卜優點1、 準備數據量不到倒退分析法的一半；2、 迭代速度比較快，在同樣的數據量並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需要手工操作，所以一般倒退分析法迭代 循環一次的時間達數天之久，而用此方法迭代循環一次最多只要1天；3、 由於迭代收斂速度快，因此對現場多變的情況能夠迅速作出反應，能夠大大 提高施工效率。說明書附1是斜拉索張拉前狀態示意圖 圖2是斜拉索張拉後狀態示意圖具體實施方式
本發明的原理為通過對斜拉橋施工過程的分析，可以發現斜拉索在不主動調整 的時候，雖然斜拉索的索力會發生變化，但是斜拉索的原始尺寸不會變化。只有在主 動調整斜拉索時，斜拉索的原始尺寸才會發生變化，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後，即到成橋前都不再進行調整後，其原始長度和 成橋原始長度相等。根據到位後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。原始尺寸指的 是構件扣除內力產生變形後的長、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係推導如下。如
圖1示，結構狀態l:斜拉索的幾何長度S,，零應力原始長度Siu，索麵積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2:索的幾何長度S2，零應力原始長度S20， 索力T2=T,+ AT12。狀態l: S,=S,。+^ (1)狀態2: S2=S2。+^^ (2)式(2)-式(1)並忽略二階量得& 一 51, = S20 — >S10 + -""20設在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構體系不變時，斜拉索零應力原始長度的調整與索 力變化的對應關係。斜拉索DE的零應力原始長度從S10調整到S20對整個結構的效 應與DE索張拉力增加ATu等同。有了式(3)之後，在安裝計算時，可以計算出 張拉到多少索力的時候，斜拉索的零應力原始長度和成橋零應力原始長度相等，這樣 就將斜拉索安裝成和成橋狀態的原始尺寸一樣。本發明的具體步驟如下-1) 計算成橋狀態的斜拉橋構件單元尺寸和內力狀態，計算扣除內力引起的變形 以後的斜拉橋構件單元的原始尺寸2) 進行常規的斜拉橋安裝計算，在斜拉索單元進行到位張拉的時候，根據斜拉索原始長度變化量和索力變化量的關係式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整斜拉索的中間張拉力，讓主梁結構應力保持在允許 範圍之內，直到以後的施工歩驟都不會使主梁應力超過允許值，再將斜拉索張拉到原 始尺寸和成橋狀態一樣，4) 按步驟2和3安裝完以後，對於有混凝土收縮徐變的橋梁，需進行全橋調索， 使結構內力和成橋狀態結構完全一致，5) 將步驟4斜拉橋構件單元尺寸扣除結構內力的影響，得到新的斜拉橋構件單 元原始尺寸，6) 用步驟5得到的斜拉橋構件單元新的原始尺寸，重複循環步驟2、 3、 4，直 到步驟4得到的結構內力和上一循環步驟4得到的結構內力狀態一致，迭代結束，得 施工中間狀態。
權利要求
1、利用構件單元原始尺寸確定斜拉橋施工中間狀態的方法，其特徵在於具體步驟是1)計算成橋狀態的斜拉橋構件單元尺寸和內力狀態，計算扣除內力引起的變形以後的斜拉橋構件單元的原始尺寸2)進行常規的斜拉橋安裝計算，在斜拉索單元進行到位張拉的時候，根據斜拉索原始長度變化量和索力變化量的關係式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整斜拉索的中間張拉力，讓主梁結構應力保持在允許範圍之內，直到以後的施工步驟都不會使主梁應力超過允許值，再將斜拉索張拉到原始尺寸和成橋狀態一樣，4)按步驟2和3安裝完以後，對於有混凝土收縮徐變的橋梁，需進行全橋調索，使結構內力和成橋狀態結構完全一致，5)將步驟4斜拉橋構件單元尺寸扣除結構內力的影響，得到新的斜拉橋構件單元原始尺寸，6)用步驟5得到的斜拉橋構件單元新的原始尺寸，重複循環步驟2、3、4，直到步驟4得到的結構內力和上一循環步驟4得到的結構內力狀態一致，迭代結束，得施工中間狀態。
2、 根據權利要求1所述的利用構件單元原始尺寸確定斜拉橋施工中間狀態的方 法，其特徵在於斜拉橋構件單元的原始尺寸指的是構件單元在扣除內力產生變形後的 幾何尺寸。
全文摘要
利用構件單元原始尺寸確定斜拉橋施工中間狀態的方法，是斜拉橋安裝計算技術，具體為利用構件單元原始尺寸確定斜拉橋施工中間狀態的方法。方法是1.計算成橋狀態的斜拉橋構件單元原始尺寸，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單元的原始尺寸一致，3.如果應力超限，可以調整斜拉索的中間張拉力，安裝結束後，全橋調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構內力的影響，得到新的斜拉橋單元原始尺寸，5.重複循環步驟2、3、4，直到步驟4得到的結構內力和上一循環步驟4的一致，迭代結束，得施工中間狀態。本發明準備數據量少、迭代速度比較快、現場應變力強、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 優先權日2008年2月28日
發明者朱運河, 秦順全, 馬潤平 申請人:中鐵大橋勘測設計院有限公司;中鐵大橋局股份有限公司