[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

说明书

本发明提供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；具有：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；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。本发明具有如下优点；(1)实现缆索吊装系统在初始重载作用下承重索线形准确计算；(2)基于步骤2和步骤3，实现荷载在任意位置的缆索吊装系统施工阶段各项参数的准确计算；(3)有利于吊装计算结果与工程的深度融合与运用；(4)采用影响刚度矩阵和滑移刚度法进行索力修正，计算效率极高，计算结果极易收敛。

技术领域

本发明涉缆索吊装领域，具体来讲涉及的是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。

背景技术

缆索吊装是大跨度桥梁施工中最常用的方法之一，它具有吊重大、运距长、吊装覆盖面广、造价低等优势。在缆索吊装设计中，传统的方法是基于抛物线理论的简化分析，即已知重载作用下承重索跨中垂度的情况下，求得空载时承重索跨中垂度和其他各项基本参数，其计算方法较为粗略，且对于缆索吊装中的某些特定工况，其计算结果往往会存在较大偏差。

在缆索吊装精细化分析方面，已有一种基于索－滑轮的平面3节点单元的有限元分析方法。这种方法可以比较准确的模拟缆索吊装系统中承重索在索鞍和荷重跑车处的滑动，可以考虑滑轮效率和轮径对缆索吊装系统的影响，是一种准确高效的算法。但是，由于实际中缆索结构的复杂性，这种分析方法仍然存在很大的局限性。其一，计算需要的索无应力长度参数是未知的；其二，该方法不能用于多吊点的缆索吊装系统的计算分析；其三，该方法的假设前提是索塔没有任何偏位，对于刚性索塔是可行的，但对于柔性索塔，其计算结果与实测值偏差较大。

发明内容

本发明的目的在于在此提供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；解决传统缆索吊装计算方法粗略，计算误差以及局限性大的问题。

本发明是这样实现的，构造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。

根据本发明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实现如下；

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