专利名称：利用单元原始尺寸确定斜拉桥施工中间状态的方法
技术领域：
本发明斜拉桥安装计算技术，具体为利用单元原始尺寸确定斜拉桥施工中间状 态的方法。
背景技术：
斜拉桥的安装计算工作和连续梁、连续刚构的计算方法不同。连续梁、连续刚 构可以先进行施工安装模拟计算,然后根据最后安装计算后的成桥进行运营荷载的检 算。斜拉桥由于其固有的特性，必须先进行成桥计算，然后通过某种方法找到一个能 够安装到最后成桥状态的恰当的工序。现有方法以倒退分析法最为著名，其他还有正 装试算法等等方法，但是这些方法的共同点是准备数据量大、收敛速度较慢、适应现 场变化能力差。比如如果安装计算结束后，施工步骤要发生变化，倒退分析法需要将 整个循环重新走一遍， 一般需要几天甚至一个多星期的工作量，这必然导致施工效率 低下。发明内容本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种能够直接确定斜拉桥施工中间状态 的方法。本发明目的的实现方式为，利用单元原始尺寸确定斜拉桥施工中间状态的方法， 具体步骤是1) 计算成桥状态的斜拉桥构件单元尺寸和内力状态，计算扣除内力引起的变形 以后的斜拉桥构件单元的原始尺寸2) 进行常规的斜拉桥安装计算，在斜拉索单元进行到位张拉的时候，根据斜拉索原始长度变化量和索力变化量的关系式^2="'。—^。)^"" —W将单元原始尺寸 安装得和步骤2计算的斜拉桥成桥状态单元的原始尺寸一致，称为斜拉索到位，3) 在斜拉索到位前通过调整斜拉索的中间张拉力，让主梁结构应力保持在允许范围之内，直到以后的施工步骤都不会使主梁应力超过允许值，再将斜拉索张拉到原 始尺寸和成桥状态一样，4) 按步骤2和3安装完以后，对于有混凝土收缩徐变的桥梁，需进行全桥调索， 使结构内力和成桥状态结构完全一致，5) 将步骤4斜拉桥构件单元尺寸扣除结构内力的影响，得到新的斜拉桥构件单元原始尺寸，6)用步骤5得到的斜拉桥构件单元新的原始尺寸，重复循环步骤2、 3、 4,直 到步骤4得到的结构内力和上一循环步骤4得到的结构内力状态一致，迭代结束，得 施工中间状态。本发明有以卜优点1、 准备数据量不到倒退分析法的一半；2、 迭代速度比较快，在同样的数据量并排除手工操作的情况下，收敛速度是倒 退分析法的2倍，因倒退分析法的迭代循环需要手工操作，所以一般倒退分析法迭代 循环一次的时间达数天之久，而用此方法迭代循环一次最多只要1天；3、 由于迭代收敛速度快，因此对现场多变的情况能够迅速作出反应，能够大大 提高施工效率。说明书附1是斜拉索张拉前状态示意图 图2是斜拉索张拉后状态示意图具体实施方式
本发明的原理为通过对斜拉桥施工过程的分析，可以发现斜拉索在不主动调整 的时候，虽然斜拉索的索力会发生变化，但是斜拉索的原始尺寸不会变化。只有在主 动调整斜拉索时，斜拉索的原始尺寸才会发生变化，而且原始尺寸的变化量和索力变 化量成正比。因此斜拉索张拉到位后，即到成桥前都不再进行调整后，其原始长度和 成桥原始长度相等。根据到位后斜拉索原始长度和成桥斜拉索原始长度相等的原理可 以确定斜拉索张拉到位时的索力，从而直接确定斜拉桥施工中间状态。原始尺寸指的 是构件扣除内力产生变形后的长、宽、高、曲率等几何尺寸。斜拉索原始长度变化量和索力变化量的关系推导如下。如
图1示，结构状态l:斜拉索的几何长度S,，零应力原始长度Siu，索面积A，斜拉索的弹性模量E，索力 T1;通过用千斤顶主动张拉斜拉索成为状态2:索的几何长度S2，零应力原始长度S20， 索力T2=T,+ AT12。状态l: S,=S,。+^ (1)状态2: S2=S2。+^^ (2)式(2)-式(1)并忽略二阶量得& 一 51, = S20 — >S10 + -""20设在D、 E两点施加沿DE方向的一对反向单位力，D、 E两点沿DE方向的几何位 置变化设为f，贝IJ:。20 O10十 p j— AJ|2*￡TKSo-S) (3)式(3)说明了在外荷载和结构体系不变时，斜拉索零应力原始长度的调整与索 力变化的对应关系。斜拉索DE的零应力原始长度从S10调整到S20对整个结构的效 应与DE索张拉力增加ATu等同。有了式(3)之后，在安装计算时，可以计算出 张拉到多少索力的时候，斜拉索的零应力原始长度和成桥零应力原始长度相等，这样 就将斜拉索安装成和成桥状态的原始尺寸一样。本发明的具体步骤如下-1) 计算成桥状态的斜拉桥构件单元尺寸和内力状态，计算扣除内力引起的变形 以后的斜拉桥构件单元的原始尺寸2) 进行常规的斜拉桥安装计算，在斜拉索单元进行到位张拉的时候，根据斜拉索原始长度变化量和索力变化量的关系式A^-(S'。 — S2。)/(&。/^-f)将单元原始尺寸安装得和步骤2计算的斜拉桥成桥状态单元的原始尺寸一致，称为斜拉索到位，3) 在斜拉索到位前通过调整斜拉索的中间张拉力，让主梁结构应力保持在允许 范围之内，直到以后的施工歩骤都不会使主梁应力超过允许值，再将斜拉索张拉到原 始尺寸和成桥状态一样，4) 按步骤2和3安装完以后，对于有混凝土收縮徐变的桥梁，需进行全桥调索， 使结构内力和成桥状态结构完全一致，5) 将步骤4斜拉桥构件单元尺寸扣除结构内力的影响，得到新的斜拉桥构件单 元原始尺寸，6) 用步骤5得到的斜拉桥构件单元新的原始尺寸，重复循环步骤2、 3、 4，直 到步骤4得到的结构内力和上一循环步骤4得到的结构内力状态一致，迭代结束，得 施工中间状态。
权利要求
1、利用构件单元原始尺寸确定斜拉桥施工中间状态的方法，其特征在于具体步骤是1)计算成桥状态的斜拉桥构件单元尺寸和内力状态，计算扣除内力引起的变形以后的斜拉桥构件单元的原始尺寸2)进行常规的斜拉桥安装计算，在斜拉索单元进行到位张拉的时候，根据斜拉索原始长度变化量和索力变化量的关系式ΔT12＝(S10-S20)/(S20/EA-ε)将单元原始尺寸安装得和步骤2计算的斜拉桥成桥状态单元的原始尺寸一致，称为斜拉索到位，3)在斜拉索到位前通过调整斜拉索的中间张拉力，让主梁结构应力保持在允许范围之内，直到以后的施工步骤都不会使主梁应力超过允许值，再将斜拉索张拉到原始尺寸和成桥状态一样，4)按步骤2和3安装完以后，对于有混凝土收缩徐变的桥梁，需进行全桥调索，使结构内力和成桥状态结构完全一致，5)将步骤4斜拉桥构件单元尺寸扣除结构内力的影响，得到新的斜拉桥构件单元原始尺寸，6)用步骤5得到的斜拉桥构件单元新的原始尺寸，重复循环步骤2、3、4，直到步骤4得到的结构内力和上一循环步骤4得到的结构内力状态一致，迭代结束，得施工中间状态。
2、 根据权利要求1所述的利用构件单元原始尺寸确定斜拉桥施工中间状态的方 法，其特征在于斜拉桥构件单元的原始尺寸指的是构件单元在扣除内力产生变形后的 几何尺寸。
全文摘要
利用构件单元原始尺寸确定斜拉桥施工中间状态的方法，是斜拉桥安装计算技术，具体为利用构件单元原始尺寸确定斜拉桥施工中间状态的方法。方法是1.计算成桥状态的斜拉桥构件单元原始尺寸，2.进行安装计算，须将单元原始尺寸安装得和斜拉桥成桥状态单元的原始尺寸一致，3.如果应力超限，可以调整斜拉索的中间张拉力，安装结束后，全桥调索以消除混凝土收缩徐变的影响，4.将步骤3斜拉桥的单元尺寸扣除结构内力的影响，得到新的斜拉桥单元原始尺寸，5.重复循环步骤2、3、4，直到步骤4得到的结构内力和上一循环步骤4的一致，迭代结束，得施工中间状态。本发明准备数据量少、迭代速度比较快、现场应变力强、施工效率高。
文档编号E01D21/00GK101241522SQ20081004694
公开日2008年8月13日 申请日期2008年2月28日 优先权日2008年2月28日
发明者朱运河, 秦顺全, 马润平 申请人:中铁大桥勘测设计院有限公司;中铁大桥局股份有限公司