[发明专利]一种大跨度多塔公铁斜拉桥的结构设计方法和装置

说明书

本申请公开了一种大跨度多塔公铁斜拉桥的结构方法和装置，通过确定桥梁结构参数；循环基于全桥有限元模型计算桥梁各个主塔的主塔刚度和桥梁各个主跨的主跨刚度；建立主塔刚度和主跨刚度之间的刚度线性关系模型，并根据主跨刚度和主塔刚度确定刚度线性关系模型中主跨刚度对主塔刚度的影响系数；代入预设主跨刚度到刚度线性关系模型中，计算获得理想主塔刚度；根据理想主塔刚度和预设主塔应力阈值调整桥梁结构参数中的主塔截面尺寸并更新全桥有限元模型；至桥梁的主跨刚度和主塔截面尺寸均处于对应的预设范围内。实现了为桥梁提供合理的整体刚度，并通过将主塔应力限制在预设范围内，能够有效的降低主塔弯矩，满足主塔自身受力要求。

技术领域

本申请涉及桥梁结构设计技术领域，尤其涉及一种大跨度多塔公铁斜拉桥的结构设计方法和装置。

背景技术

三塔或多塔斜拉桥的中塔由于缺少锚墩及锚索的有效约束，在活载的作用下，与两塔斜拉桥相比，主塔及主梁的变形更大，结构的整体刚度更小，主梁及中塔弯矩也更大。而对于超大跨度多塔公铁斜拉桥来说，由于跨度大、活载重，上述受力特征更为明显。对于铁路桥梁来说，列车高速运营对结构整体变形限制有很高的要求，受制于超大跨度多塔斜拉桥结构整体刚度小、主梁及主塔受力大的原因，目前很少有大跨度铁路斜拉桥采用多塔斜拉桥。

相关技术中，主要通过两种方式解决大跨多塔斜拉桥刚度较小、主梁及主塔弯矩大的问题，一种是采用设置水平索、交叉索和斜索等附加缆索方式约束中塔，加载时多个主塔串联协同工作，提高结构整体刚度；另外一种是采用刚度较大的主塔，加载时通过主塔自身的刚度抵抗变形，从而减小主梁的变形。而对于超大跨度桥梁来说，采用附加缆索措施时，由于超大跨度导致索长长、索体自重大、拉索几何非线性效应明显，长索对相邻主塔约束有限，对改善结构整体刚度和降低主塔弯矩效果非常有限；而对于采用刚度较大的主塔时，常常难以选择合适的中塔形式，一方面需满足结构整体刚度要求，另一方面同时要尽可能降低主塔弯矩，满足主塔自身受力要求。

因此，如何设计超大跨度多塔公铁斜拉桥，使其既能提供合理的刚度满足列车高速运营的需要，同时能满足自身受力要求，是有待解决的技术问题。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种大跨度多塔公铁斜拉桥的结构设计方法和装置，旨在提供一种大跨度多塔公铁斜拉桥的结构设计方法和装置，实现合理的桥梁结构整体刚度设计，同时尽量降低桥梁主塔弯矩，满足主塔自身受力要求。

第一方面，本申请提供一种大跨度多塔公铁斜拉桥的结构方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、根据桥梁使用需求确定桥梁结构参数；

步骤S2、基于根据所述桥梁结构参数建立的全桥有限元模型，计算桥梁各个主塔的主塔刚度和桥梁各个主跨的主跨刚度；

步骤S3、建立主塔刚度和主跨刚度之间的刚度线性关系模型，并根据主跨刚度和主塔刚度确定刚度线性关系模型中主跨刚度对主塔刚度的影响系数；

步骤S4、代入预设主跨刚度到所述刚度线性关系模型中，计算获得理想主塔刚度；

步骤S5、根据所述理想主塔刚度和预设主塔应力阈值调整所述桥梁结构参数中的主塔截面尺寸并更新全桥有限元模型；

步骤S6、循环步骤S2至步骤S5，调整至所述桥梁的主跨刚度和主塔截面尺寸均处于对应的预设范围内。

第二方面，本申请还提供一种大跨度多塔公铁斜拉桥的结构装置，所述装置包括：

参数确定模块，其用于根据桥梁使用需求确定桥梁结构参数；