[发明专利]一种新型缆索支承桥梁快速精准调索方法

摘要

本发明涉及一种新型缆索支承桥梁快速精准调索技术，计入结构的几何非线性效应，对拉索施加一定初张力确定计算初态；在计算初态基础上设定拉索的索力增量作为主调向量，通过逐次轮换主调向量进行有限元计算，相比计算初态确定关心截面内力或位移的增量效应矩阵及边界矩阵等参量；利用数值优化理论，建立约束条件及目标优化函数求解出满足用户要求的最优索力。用本发明可快速、高效、精准地确定缆索支承桥梁目标状态的合理索力值，使中跨主梁位移精度在10mm内。该技术为缆索支撑桥梁的目标状态索力确定和施工监控索力调整等提供了一种新解决途径，本发明已用于主跨518m荆岳铁路公安长江特大斜拉桥等多座缆索支承桥梁设计监控。

主权项

一种新型缆索支承桥梁快速精准调索方法，其特征在于具体步骤是：1)计入结构的几何非线性效应影响，对拉索施加由刚性支承梁法确定的初张力，进行相应有限元计算，获取拉索的几何特征；根据需要，建立相关拉索满足指定要求的索力关系，更新索力重新计算，将计算后状态作为计算初态；2)按设计要求设定主梁线形，主梁线形对应状态作为计算的目标状态，根据计算初态和目标状态计算相关主梁节点的差值向量{V}和边界差值向量{D}；依据结构特征设定各个拉索索力增量ΔT，即可将纵向相同及对称位置拉索的索力增量ΔTi，其余拉索的索力增量0作为第i个主调向量{C}i，依此形成各主调向量{C}；所述差值向量{V}：结构中n个关心截面目标状态与计算初态之间的竖向位移差值vi组成的列向量，记为：{V}＝{v1 v2 … vi … vn}T；所述边界差值向量{D}：结构中m个关心目标调整值，其为截面内力、位移组成的列向量，记为：{D}＝{d1 d2 … di … dm}T；所述主调向量{C}：由k个拉索索力增量ΔTi组成的列向量，记为：{C}＝{ΔT1 ΔT2 … ΔTi … ΔTk}T；3)在计算初态的基础上，新增一个计算阶段，将拉索全部断开，施加第i个由索力增量组成的主调向量{C}i，进行有限元计算；记录差值向量{V}和边界差值向量{D}的变化值，形成对应的一组增量效应向量{Ai}和边界向量{Bi}；更新新增阶段的主调向量，逐次计算，获得结构的增量效应矩阵[A]和边界矩阵[B]；所述增量效应向量{Ai}：结构中拉索按第i个主调向量{C}i变化时，引起的差值向量{V}的变化向量，记为：{Ai}＝{a1i a2i … aji … ani}T,所述边界向量{Bi}：结构中拉索按第i个主调向量{C}i变化时，引起边界差值向量{D}的变化向量，记为：{Bi}＝{b1i b2i … bji … bmi}T,所述增量效应矩阵[A]：结构拉索分别按n个主调向量分别发生变化时，引起的n个增量效应向量依次排列组成的矩阵，记为：[A]=a11a12...a1na21a22...a2n............an1an2...ann,]]>所述边界矩阵[B]：结构拉索分别按n个主调向量分别发生变化时，引起的m个边界向量依次排列组成的矩阵，记为：[B]=b11b12...b1nb21b22...b2n............bm1bm2...bmn;]]>4)按步骤2)、3)确定各个参量，结合数值优化理论，建立优化函数，设置拉索索力增量的上界{ub}和下界{lb}，满足[B]{x}‑{D}在一定范围波动，使得目标函数||[A]{x}‑{V}||22‑范数最小，求出主调系数{x}的最优解，获得拉索优化索力{T}；所述主调系数{x}：由n个独立的主调向量{C}i对应数值系数xi组成的列向量，记为：{x}＝{x1 x2 … xi … xn}T。