一种非规则斜拉桥成桥索力确定方法、装置及电子设备与流程

本申请涉及桥梁工程，具体涉及一种非规则斜拉桥成桥索力确定方法、装置及电子设备。

背景技术：

1、斜拉桥是一种采用多根斜拉索支承主梁，通过斜拉索将主梁与桥塔连接的桥梁，作为由承压的桥塔、受拉的斜拉索和受压弯的主梁组合起来的一种结构体系，斜拉桥造型美观，跨越能力强，在现代大跨桥梁结构选型时优势明显。

2、目前，斜拉桥成桥线形与结构内力直接关系到工程的使用性能和结构安全，成桥状态一般通过调整成桥索力进行控制。

3、相关技术中，对于规则斜拉桥，按照梁平塔直的原则，一般可以较为便捷的确定合理成桥索力。该原则主要是通过调整成桥阶段边跨和中跨的斜拉索水平分力相等，从而达到桥塔只受轴压力，不承受顺桥向弯矩的目的，是规则斜拉桥成桥调索的有效控制手段。

4、但是，对于非规则斜拉桥，如斜塔斜拉桥，由于主塔倾斜，基于传统梁平塔直原则确定的成桥索力，可能会使主塔承受相当可观的弯矩，主塔运营阶段最大与最小弯矩差异大，进一步导致主塔和基础设计困难，经济性不佳。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供一种非规则斜拉桥成桥索力确定方法、装置及电子设备，以解决相关技术中主塔承受弯矩较大导致主塔和基础设计困难的问题。

2、本申请第一方面提供一种非规则斜拉桥成桥索力确定方法，其包括步骤：

3、建立全桥有限元计算模型，确定斜拉桥的中跨斜拉索成桥索力和边跨斜拉索的边跨初始索力，并选取边跨斜拉索索力的调整系数；

4、以边跨初始索力与调整系数的乘积作为边跨调整索力，根据中跨斜拉索成桥索力和边跨调整索力，获取第一塔底最大弯矩与第一塔底最小弯矩；

5、当第一塔底最大弯矩与第一塔底最小弯矩绝对值的差值超出预设范围时，对上述调整系数进行优化，并以边跨调整索力作为新的边跨初始索力，直至第一塔底最大弯矩与第一塔底最小弯矩绝对值的差值在预设范围内；

6、获取此时的边跨调整索力作为边跨斜拉索成桥索力。

7、一些实施例中，对上述调整系数进行优化，具体包括：

8、根据中跨斜拉索成桥索力和边跨初始索力，获取第二塔底最大弯矩和第二塔底最小弯矩；

9、根据第一塔底最大弯矩、第一塔底最小弯矩、第二塔底最大弯矩和第二塔底最小弯矩，更新调整系数γ；其中，

10、

11、

12、其中，m1+为第一塔底最大弯矩；m1-为第一塔底最小弯矩；m2+为第二塔底最大弯矩；m2-为第二塔底最小弯矩。

13、一些实施例中，根据中跨斜拉索成桥索力和边跨初始索力，获取第二塔底最大弯矩和第二塔底最小弯矩，具体包括：

14、根据中跨斜拉索成桥索力和边跨斜拉索的边跨初始索力进行总体计算，得到第二运营阶段塔底弯矩包络；

15、根据第二运营阶段塔底弯矩包络，获取第二塔底最大弯矩和第二塔底最小弯矩。

16、一些实施例中，根据中跨斜拉索成桥索力和边跨调整索力，获取第一塔底最大弯矩与第一塔底最小弯矩，具体包括：

17、根据中跨斜拉索成桥索力和边跨斜拉索的边跨调整索力进行总体计算，得到第一运营阶段塔底弯矩包络；

18、根据第一运营阶段塔底弯矩包络，获取第一塔底最大弯矩与第一塔底最小弯矩。

19、一些实施例中，确定斜拉桥的中跨斜拉索成桥索力和边跨斜拉索的边跨初始索力，具体包括：

20、根据全桥有限元计算模型，确定斜拉桥的中跨斜拉索成桥索力；

21、以中跨斜拉索和边跨斜拉索的合力沿主塔轴向为目标，根据边跨斜拉索方向、中跨斜拉索方向以及中跨斜拉索成桥索力，对上述中跨斜拉索和边跨斜拉索进行索力合成，确定边跨斜拉索的边跨初始索力。

22、一些实施例中，上述预设范围为零。

23、一些实施例中，上述调整系数的选取范围为0.8-1.2。

24、一些实施例中，选取的调整系数为0.9。

25、本申请第二方面提供一种非规则斜拉桥成桥索力确定装置，其包括：

26、有限元模型处理模块，其用于建立全桥有限元计算模型，并确定斜拉桥的中跨斜拉索成桥索力和边跨斜拉索的边跨初始索力；

27、选取模块，其用于选取边跨斜拉索索力的调整系数；

28、第一获取模块，其用于以边跨初始索力与调整系数的乘积作为边跨调整索力，根据中跨斜拉索成桥索力和边跨调整索力，获取第一塔底最大弯矩与第一塔底最小弯矩；

29、优化模块，其用于当第一塔底最大弯矩与第一塔底最小弯矩绝对值的差值超出预设范围时，对上述调整系数进行优化，并以边跨调整索力作为新的边跨初始索力，直至第一塔底最大弯矩与第一塔底最小弯矩绝对值的差值在预设范围内；

30、第二获取模块，其用于当第一塔底最大弯矩与第一塔底最小弯矩绝对值的差值在预设范围时，获取此时的边跨调整索力作为边跨斜拉索成桥索力。

31、本申请第三方面提供一种用于非规则斜拉桥成桥索力确定的电子设备，该电子设备包括处理器和存储器，上述处理器执行上述存储器中的代码实现上述的方法。

32、本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

33、本申请的非规则斜拉桥成桥索力确定方法、装置及电子设备，当第一塔底最大弯矩与第一塔底最小弯矩绝对值的差值超出预设范围时，通过对调整系数进行优化，并以边跨调整索力作为新的边跨初始索力，进而得到新的边跨调整索力，并获取新的第一塔底最大弯矩与第一塔底最小弯矩进行判断，直至第一塔底最大弯矩与第一塔底最小弯矩绝对值的差值在预设范围内；获取此时的边跨调整索力作为边跨斜拉索成桥索力。因此，确定的边跨斜拉索成桥索力和中跨斜拉索成桥索力，可确保运营阶段最不利工况下主塔最大弯矩与最小弯矩绝对值的差值在预设范围内，有利于降低非规则斜拉桥塔底弯矩极值和基础设计内力，提高设计经济性，同时保障结构安全性。

技术特征：

1.一种非规则斜拉桥成桥索力确定方法，其特征在于，其包括步骤：

2.如权利要求1所述的非规则斜拉桥成桥索力确定方法，其特征在于，对所述调整系数进行优化，具体包括：

3.如权利要求1所述的非规则斜拉桥成桥索力确定方法，其特征在于，根据中跨斜拉索成桥索力和边跨初始索力，获取第二塔底最大弯矩和第二塔底最小弯矩，具体包括：

4.如权利要求1所述的非规则斜拉桥成桥索力确定方法，其特征在于，根据中跨斜拉索成桥索力和边跨调整索力，获取第一塔底最大弯矩与第一塔底最小弯矩，具体包括：

5.如权利要求1所述的非规则斜拉桥成桥索力确定方法，其特征在于，确定斜拉桥的中跨斜拉索成桥索力和边跨斜拉索的边跨初始索力，具体包括：

6.如权利要求1所述的非规则斜拉桥成桥索力确定方法，其特征在于：所述预设范围为零。

7.如权利要求1所述的非规则斜拉桥成桥索力确定方法，其特征在于：所述调整系数的选取范围为0.8-1.2。

8.如权利要求7所述的非规则斜拉桥成桥索力确定方法，其特征在于：选取的调整系数为0.9。

9.一种非规则斜拉桥成桥索力确定装置，其特征在于，其包括：

10.一种用于非规则斜拉桥成桥索力确定的电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器执行所述存储器中的代码实现如权利要求1至8任一项所述的方法。

技术总结
本申请公开了一种非规则斜拉桥成桥索力确定方法、装置及电子设备，涉及桥梁工程技术领域，该方法包括：建立全桥有限元计算模型，确定斜拉桥的中跨斜拉索成桥索力和边跨斜拉索的边跨初始索力，并选取调整系数；以边跨初始索力与调整系数的乘积作为边跨调整索力，获取第一塔底最大弯矩与第一塔底最小弯矩；当第一塔底最大弯矩与第一塔底最小弯矩绝对值的差值超出预设范围时，对调整系数进行优化，并以边跨调整索力作为新的边跨初始索力，直至第一塔底最大弯矩与第一塔底最小弯矩绝对值的差值在预设范围内；此时的边跨调整索力为边跨斜拉索成桥索力。本申请，有利于降低非规则斜拉桥塔底弯矩极值和基础设计内力，提高设计经济性，保障结构安全性。

技术研发人员：易莉帮,陈波红,周银东,潘韬,张晶
受保护的技术使用者：中铁大桥勘测设计院集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13