自锚式悬索桥及其成桥线形确定方法与流程

技术特征：
1.一种自锚式悬索桥成桥线形确定方法，其特征在于，包括以下步骤：基于弹性悬链线理论计算出悬索桥的主缆和吊杆的初始无应力长度，并计算出悬索桥的加劲梁的初始变形；基于计算出的所述主缆和吊杆的无应力长度和加劲梁的变形，建立悬索桥的有限元模型，模拟桥面成桥线形，判断桥面成桥线形是否满足误差要求：若成桥线形不满足误差要求，则迭代更新所述有限元模型的主缆和吊杆的无应力长度以及加劲梁的变形，直至所述有限元模型模拟的成桥线形满足误差要求；若成桥线形满足误差要求，则输出满足误差要求的桥面成桥线形以及与该桥面成桥线形对应的主缆、吊杆、加劲梁的无应力长度和预拱度。2.如权利要求1所述的自锚式悬索桥成桥线形确定方法，其特征在于，所述基于弹性悬链线理论计算出悬索桥的主缆的无应力长度的步骤包括：利用设置在所述主缆上的n-1个吊杆将所述主缆划分为n个悬链线索单元；采用基于弹性悬链线解析表达式的悬链线索单元对所述吊杆和所述主缆进行模拟，计算出每个悬链线索单元的无应力长度，将所述n个悬链线索单元的无应力长度之和作为主缆的无应力长度。3.如权利要求2所述的自锚式悬索桥成桥线形确定方法，其特征在于，所述吊杆的无应力长度的计算步骤包括：确定所述吊杆的下端锚固点的张力p
i
；建立吊杆的有伸长长度h
i
与吊杆的无应力长度的关系式：的关系式：并利于该关系式计算所述吊杆的无应力长度，上述关系式中，ω
h
表示所述吊杆的重量，e
h
和a
h
分别表示所述吊杆的弹性模量和横截面积，均为已知。4.如权利要求3所述的自锚式悬索桥成桥线形确定方法，其特征在于，所述吊杆的下端锚固点的张力p
i
的确定步骤包括：确定所述吊杆的自重和所述吊杆的上端锚固点的张力p
i
'后，根据下式确定所述吊杆的下端锚固点的张力p
i
：其中，所述吊杆的上端锚固点的张力p
i
'的计算公式如下：
式中，t
x
表示主缆张力的水平分量，y
m,i
、z
m,i
分别表示第i根吊杆的上端锚固点坐标，y
i
、z
i
分别表示第i根吊杆的下端锚固点坐标，d
i
为第i根倾斜吊杆与第i-1根吊杆间的水平距离，ω
si
表示将加劲梁和吊杆荷载平均到主缆上的均布荷载，ω
mi
表示主缆悬链线索单元的线重度。5.如权利要求4所述的自锚式悬索桥成桥线形确定方法，其特征在于，所述加劲梁的变形包括加劲梁横桥向的竖向变形；所述加劲梁横桥向的竖向变形的计算步骤包括：基于确定的所述吊杆的下端锚固点的张力p
i
，并考虑张力p
i
的水平分力对加劲梁造成的横向挠曲效应以及加劲梁的自重，简化加劲梁边界条件，计算出横桥向加劲梁在均布荷载及张力p
i
的水平分力作用下的竖向变形。6.如权利要求5所述的自锚式悬索桥成桥线形确定方法，其特征在于，所述加劲梁的变形还包括加劲梁的纵桥向的竖向变形；所述加劲梁的纵桥向的竖向变形的计算步骤包括：考虑主缆张力的水平分量对加劲梁造成的挠曲效应，以各跨度内的加劲梁在其两端的转角θ为变量联系各跨度加劲梁，基于计算出的横桥向加劲梁的竖向变形，计算出各跨度内纵桥向加劲梁的竖向变形。7.如权利要求6所述的自锚式悬索桥成桥线形确定方法，其特征在于，所述判断桥面成桥线形是否满足误差要求的判断标准包括：恒载作用下的所述加劲梁的横向的竖向变形是否满足误差要求以及所述加劲梁的纵向的竖向变形是否满足误差要求。8.如权利要求6所述的自锚式悬索桥成桥线形确定方法，其特征在于，所述更新所述有限元模型的加劲梁的变形的步骤包括：根据加劲梁的变形调整所述吊杆的下端锚固点坐标；基于调整后的吊杆的下端锚固点坐标重新确定吊杆的下端锚固点的张力p
i
；基于重新确定吊杆的下端锚固点的张力p
i
，重新确定吊杆的无应力长度、所述加劲梁横桥向的竖向变形以及加劲梁纵桥向的竖向变形。9.一种自锚式悬索桥，其特征在于，包括加劲梁、主缆及吊杆，所述吊杆的上端与所述主缆锚固连接，所述吊杆的下端与所述加劲梁锚固连接；所述主缆和所述吊杆的无应力长度以及所述加劲梁的无应力长度和预拱度采用如权利要求1所述的方法确定。10.如权利要求9所述的自锚式悬索桥，其特征在于，所述吊杆有多个，多个所述吊杆沿纵桥向分布，每个所述吊杆沿横桥向倾斜设置。

技术总结
本申请涉及桥梁技术领域，提供一种自锚式悬索桥及其成桥线形确定方法，方法，包括以下步骤：基于弹性悬链线理论计算出悬索桥的主缆和吊杆的初始无应力长度，并计算出悬索桥的加劲梁的初始变形；建立悬索桥的有限元模型，模拟桥面成桥线形，判断桥面成桥线形是否满足误差要求：若不满足误差要求，则迭代更新无应力长度以及加劲梁的变形，直至有限元模型模拟的成桥线形满足误差要求。本发明的有益效果是：避免超宽加劲梁在成桥状态下出现下挠情况，保证成桥状态下桥梁通车的安全性；同时通过迭代更新主缆的无应力长度和加劲梁的变形，提高计算精度，可得到更为理想的加劲梁成桥线形，提高结构安全性。高结构安全性。高结构安全性。


技术研发人员：张义 董华 高稳 陈和 张科龙 韩阳
受保护的技术使用者：中建三局第一建设工程有限责任公司
技术研发日：2022.06.27
技术公布日：2022/11/18