[发明专利]基于分段悬链线和索力连续算法的缆索吊装系统计算方法

权利要求书

1.一种基于分段悬链线和索力连续算法的缆索吊装系统计算方法，该方法按如下步骤进行三跨缆索吊装系统承重索精确计算：

步骤1，构建缆索吊装系统承重索在集中力作用下分段悬索索力递推公式；实现如下；

V_i＝V_i-1-P_i-WS_0i-1

H_i＝H_i-1-F_i

其中，Vi为承重索i连接点右侧索段起点的竖向张力,V₀＝V；H_i为承重索i连接点右侧索段的水平张力，H₀＝H；S_0i为i连接点右侧索段的无应力长度；其特征在于；包括如下步骤；

步骤2，基于分段悬链线理论计算中跨承重索线形；

步骤3，基于分段悬链线理论计算边跨承重索线形；

步骤4，基于步骤2和步骤3求得的无应力索长，采用索力连续算法计算任意施工阶段承重索线形。

2.根据权利要求1所述基于分段悬链线和索力连续算法的缆索吊装系统计算方法，其特征在于；步骤2，基于分段悬链线理论计算中跨承重索线形；

1)任意预估H、V数值，采用分段悬链线计算方法，计算出跨中点垂度和右支点高差误差向量e_f和e_y；

e_f＝f+Y_Z-ΔY/2，e_y＝∑Y-ΔY

式中：f为承重索跨中点垂度；Yz为承重索跨中点Y值；ΔY为两支点高差；

2)计算V＝V+1，H＝H+1时跨中点垂度和右支点高差的增量，从而得到影响矩阵C；

矩阵中第一列为V引起的f和ΔY改变量，第二列为H引起的f和ΔY改变量；

3)求出V、H的修正量[ΔV,ΔH]^T；

4)修正索端力V＝V-ΔV,H＝H-ΔH，重新计算e_f和e_y；

由于悬链线方程的非线性，整个计算可按1)～4)步迭代，直到4)式的e_f和e_y值足够小，结束迭代计算，此时的H、V和S₀即是通过指定点方程的真实解。

3.根据权利要求1所述基于分段悬链线和索力连续算法的缆索吊装系统计算方法，其特征在于；步骤4，基于步骤2和步骤3求得的无应力索长，采用索力连续算法计算任意施工阶段承重索线形实现如下；

1)构建单索滑移刚度公式；

假定KT_A、KT_B为支点处两端滑移刚度，它的力学含义是，索单元无应力索长发生单位长度改变量时所引起的索端A、B切线张力的增量；T_A、T_B为支点处两端的索张力，放松支点，直至支点处两端张力相等，此时索自由滑动量Δl；由支点处力的平衡条件可得：

T_B+KT_B×Δl＝T_A-KT_A×Δl

2)单索滑移计算步骤；

①、根据各跨分配的S_L0、S_M0、S_R0分别采用分段悬链线法计算索端张力，S_L0、S_M0、S_R0分别为左边跨、中跨和右边跨无应力索长；此时左、右塔顶索张力分别计为T_L、T_M1和T_M2、T_R；

②、计算S_L0′＝S_L0+0.001、S_M0′＝S_M0+0.001、S_R0′＝SR0+0.001时(索长单位为m)，左、右塔顶索张力T_L′、T_M1′和T_M2′、T_R′；

③、计算无应力长度增加0.001m时，索端张力的变化量：△T_L＝T_L′-T_L,△T_M1＝T_M1′-T_M1,△T_M2＝T_M2′-T_M2,△T_R＝T_R′-T_R；

④、计算索滑移支点处的滑移刚度：KT_L＝△T_L/0.001,KT_M1＝△T_M1/0.001,KT_M2＝△T_M2/0.001,KT_R＝△T_R/0.001；此步骤的目的在于将索无应力长度增加0.001m索端张力的增量转化为单位索长变化时索滑移支点处的滑移刚度；

⑤、计算支点处索长调整量：△L_L＝-(T_L-T_M1)/(KT_L+KT_M1)；△L_R＝-(T_M2-T_R)/(KT_R+KT_M2)；左支点索力差较大时取前式，右支点索力差较大时取后式；

⑥、将索长调整量分别分配给相应跨：左支点索力调整时，SL₀＝SL₀+△L_L、S_M0＝S_M0-△L_L；右支点索力调整时S_M0＝S_M0+△L_R，S_R0＝S_R0-△L_R；

重复步骤(1)～(6)，直到塔顶支点索张力满足规定的容差要求，计算结束；至此施工阶段计算的各项参数完全确定。