CN110807221B - 基于等效力位移法的索力计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于等效力位移法的索力计算方法，包括以下步骤：先确定拉索体系结构的初始状态或当前状态、张拉顺序以及目标状态并获取数据；然后分别计算出当前状态下的拉索索力、目标状态下的拉索索力、当前状态下拉索上、下锚点间直线距离相对初始初始状态的变形差值、目标状态下拉索上、下锚点间直线距离相对初始初始状态的变形差值；再计算出达到目标状态时拉索所需的体内力增量；最后以添加体内力的方式将达到目标状态时拉索所需的体内力增量通过替换得到当前状态调索后的索力，即为现场张拉所需要的张拉力。所述计算方法降低计算复杂程度及减少计算量，节省大量计算时间，提高工作效率。

Description

基于等效力位移法的索力计算方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及基于等效力位移法的索力计算方法。

背景技术

斜拉桥一般跨度规模都很大，主要组成部分是主梁、斜拉索和索塔，主梁受压，斜拉索受压，属于高次超静定结构，“牵一索而动全桥”，而且在施工过程中体系在不断转换，因此，施工索力能否准确计算和控制将决定斜拉桥成桥状态是否合理。

一般情况下，先通过索力优化明确理想成桥索力作为最终目标，再根据具体施工程序确定合理的施工索力。目前，确定斜拉桥合理施工索力的主要方法有：倒拆法、正装-倒拆迭代法、正装迭代法以及无应力状态控制法等。

前述的倒拆法、正装-倒拆迭代法和无应力状态控制法都不同程度上存在不闭合问题，即根据所得到的施工状态控制参数进行正装计算时，与合理成桥状态不一致，另外，前两种方法均需作倒拆计算，大大增加了计算的工作量；正装迭代法虽然能够有效解决不闭合的问题且不需要进行倒拆计算，但正装迭代法需多次反复地进行迭代计算，直至计算结果满足要求，这种方法计算工作量大，而如果斜拉桥的拉索需进行多次张拉调索时，每次张拉的拉索索力都需进行多次反复迭代才能计算出来，无疑计算工作量将更加庞大，而且需要耗费大量时间。

发明内容

本发明的目的在于提供基于等效力位移法的索力计算方法，所述计算方法降低计算复杂程度及减少计算量，节省大量计算时间，提高工作效率。

其技术方案如下：

基于等效力位移法的索力计算方法，其特征在于，所述计算方法通过在平衡状态下外加荷载替换拉索力，目标状态相对初始状态，拉索上、下两个锚点均发生了位移，通过拉索上、下两个锚点间的位移量值得到拉索上、下两个锚点间的直线距离变化差值，进而得到现场张拉拉索所需的张拉力，所述计算方法包括以下步骤：

a、确定拉索体系结构的初始状态或当前状态、张拉顺序以及目标状态，获取拉索体系结构初始状态或当前状态、目标状态时的数据；

b、计算出当前状态下的拉索索力F1、目标状态下的拉索索力F2、当前状态下拉索上、下锚点间直线距离相对初始状态的变形差值Δ_L1、目标状态下拉索上、下锚点间直线距离相对初始状态的变形差值Δ_L2；

c、根据拉索上、下两个锚点间直线距离、拉索的弹性模量、拉索的横截面积、当前状态下的拉索索力、目标状态下的拉索索力、当前状态下拉索上、下锚点间直线距离相对初始状态的变形差值以及目标状态下拉索上、下锚点间直线距离相对初始状态的变形差值，计算出达到目标状态时拉索所需的体内力增量F；

d、以添加体内力的方式将达到目标状态时拉索所需的体内力增量通过替换得到当前状态调索后的索力，即为现场张拉所需要的张拉力。

进一步地，所述步骤c中采用以下公式计算出达到目标状态时拉索所需的体内力增量F；

其中，

式中，L为目标状态下拉索上、下锚点间直线距离，E为拉索的弹性模量(当拉索为斜拉索时，应考虑垂度弹性模量换算为E_ernst)，A为拉索的横截面面积，F_{(虚拟索力部分)}为张拉过程中由于结构非线性导致的形变引起索力的变化量。

进一步地，所述计算方法以添加体内力的方式将达到目标状态时拉索所需的体内力增量代入有限元软件计算，获得现场张拉所需要的张拉力。

基于等效力位移法的索力计算方法，其特征在于，在目标状态下，将拉索上、下两个锚点拉回到初始状态位置，并保持平衡，除拉索外的结构形态及内力状态均回到初始状态，松开后结构恢复目标状态，根据能量守恒定律，通过初始状态下拉索达到目标状态所需的应变能，得到现场张拉所需要的张拉力，所述计算方法包括以下步骤：

a、确定拉索体系结构的初始状态或当前状态、张拉顺序以及目标状态，获取拉索体系结构初始状态或当前状态、目标状态时的数据；

b、根据目标索力、拉索的弹性模量以及拉索的横截面积，计算出拉索上、下两个锚点间无应力间距L₀；

c、根据拉索上、下两个锚点间的无应力间距，计算出初始状态索力F_s；

d、根据拉索从初始状态到当前状态应变能的变化量、拉索两个锚点间的无应力间距以及初始状态索力，计算出当前状态下达到目标状态所需的索力F_ip：

e、将当前状态的索力以体内力的形式替换调整为F_ip，形成的索力状态力即为当前状态下现场张拉所需要的张拉力。

进一步地，所述步骤b中先计算出目标状态下拉索上、下两个锚点间的直线距离L_d，然后采用以下公式计算出拉索上、下锚点间的无应力间距L₀：

其中，F_d为目标索力，E为弹性模量(斜拉索时换算为考虑垂度的弹性模量E_ernst)，A为拉索的横截面积。

进一步地，所述步骤c中先计算出初始状态下拉索上、下两个锚点间的直线距离为L_s，然后采用以下公式计算出初始索力F_s：

其中，L₀为无应力间距。

进一步地，所述步骤d中先计算出当前状态下拉索上、下两个锚点间的直线距离为L_ip，然后采用以下公式计算出当前状态下达到目标状态所需的索力F_ip：

其中，F_is为初始状态索力，L_is为初始状态下拉索上、下锚点间的直线距离，L_ip为当前状态下上、下锚点间的直线距离，L_i0为拉索上、下两个锚点间无应力间距。

进一步地，根据能量守恒，在一轮调索中的某一阶段，已知当前索锚点间直线距离L_ip、初始索锚点间直线距离L_is、初始索力F_is、目标索力F_id。

从初始状态到当前状态应变能发生的变化量可由索锚点间直线距离的减小量来计算，

即：

从以下计算公式可知从初始状态到当前状态应变能发生的变化量为：

联立可以解出上述从当前状态达到目标状态需要的索力F_ip的计算公式：

进一步地，所述计算方法通过有限元分析软件，将当前张拉拉索上、下两个锚点进行全位移约束，然后将当前索力替换调整为F_ip后，解除上、下两个锚点约束，形成的索力状态力即为当前状态下拉索现场张拉所需的张拉力。

通过上述计算方法，利用有限元分析软件对计算结果进行替换计算，得到现场张拉所需要的张拉力，所调索力在后续本批调索目标状态不变的前提下，不需要再进行调整，即一次正装后本批调索所有索按照此方法均可以达到本批调索目标值，可以大量减少调索过程中的复杂环节，有效解决调索困难的问题；相比正装迭代和倒拆闭合等方法，减少了计算量，节省大量计算时间，提高工作效率。

附图说明

图1是本发明实施例中拉索初始状态变为目标状态的等效力模型图。

图2是本发明实施例中拉索目标状态变为等效目标状态的等效力模型图。

图3是本发明实施例中拉索目标状态相对初始状态的示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细说明。

本发明基于等效力位移法得出了两种索力计算方法，以下分别为所述两种计算方法的计算步骤及其推导过程，并通过具体应用案例对该基于等效力位移法的索力计算方法进行验证。

先为对拉索状态、体内力及体外力进行解释说明：

初始状态：结构安装拉索前的状态或结构已完成一轮调索的状态。

当前状态：在一轮调索中张拉某一根拉索前的状态，当前状态可以为初始状态。

目标状态：完成一轮调索后结构所需达到的状态。

体内力：保持结构体系不变，挂索前先把索张拉到一定索力后再挂索，结构因受力作用与索一同变形，变形后的索力称为体内力。

体外力：在挂索前先在挂索位置加一对与张拉索力相同的外力，使结构变形，然后单独把索张拉到张拉索力再挂索，挂索后的索力称为体外力。

等效目标状态：在目标状态下将拉索去掉采用等效荷载代替后的状态。

第一种基于等效力位移法的索力计算方法，通过在平衡状态下外加荷载替换拉索力，目标状态相对初始状态，拉索上、下两个锚点均发生了位移，通过拉索上、下两个锚点间的位移量值得到拉索上、下两个锚点间的直线距离变化差值，进而得到现场张拉拉索所需的张拉力，所述计算方法包括以下步骤：

a、确定拉索体系结构的初始状态或当前状态、张拉顺序以及目标状态，获取拉索体系结构初始状态或当前状态、目标状态时的数据；

b、根据等效力模型，通过有限元分析软件计算出上阶段施工步骤结束时的当前状态下的拉索索力F1、目标状态下的拉索索力F2、当前状态下拉索上、下锚点间直线距离相对初始状态的变形差值Δ_L1、目标状态下拉索上、下锚点间直线距离相对初始状态的变形差值Δ_L2；等效力模型如图1原理所示。

c、根据拉索上、下两个锚点间直线距离、拉索的弹性模量、拉索的横截面积、当前状态下的拉索索力、目标状态下的拉索索力、当前状态下拉索上、下锚点间直线距离相对初始状态的变形差值以及目标状态下拉索上、下锚点间直线距离相对初始状态的变形差值，采用以下公式计算出达到目标状态时拉索所需的体内力增量F：

其中，

式中，L为目标状态下拉索上、下锚点间直线距离，E为拉索的弹性模量(当拉索为斜拉索时，应考虑垂度弹性模量换算为E_ernst)，A为拉索的横截面面积。

注意：当过程中除了结构自重之外的，有其他荷载或作用时，而且这个作用或荷载在初始状态和目标状态对比下的位置、大小、方向发生改变时，应在等效过程中考虑其改变所引起的结构非线性影响，而这个影响其实也应计入到虚拟索力部分。

d、以添加体内力的方式将达到目标状态时拉索所需的体内力增量代入有限元软件计算，即可获得当前阶段所调整索的计算后状态索力，而所得状态索力即是现场张拉所需要的张拉力。所调索力在后续本批调索目标状态不变的前提下，不需要再进行调整，即一次正装后本批调索所有索按照此方法均可以达到本批调索目标值。

注意：所涉及过程中的收缩徐变的影响，可以在有限元软件中同步考虑，即等效力目标值计算时考虑等收缩徐变时长效应，上述影响都将计入结构变形差导致的虚拟索力。

所述第一种基于等效力位移法的索力计算方法的推导过程如下：

在等效目标状态(图2所示状态)给所有拉索同时增加不等力值F_x可以使拉索上、下锚点直线间距拉回至初始状态时候的直线间距。根据结构弹性原理，F_x卸掉后，将恢复等效目标状态。在本发明中定义不等力值F_x为结构变形虚拟索力。反之，在初始状态给每根拉索同时添加一个大小为F＝F_x+F2的体内力，施加后结构即可达到目标状态。经推导，F_x的计算公式如下：

式中，F2为目标状态下索的体内力；E为拉索的弹性模量，当拉索为斜拉索时，应考虑垂度换算为E_ernst；A为拉索的横截面面积；Δ_L2为目标状态下拉索上、下锚点间直线距离相对初始状态的变形差值，Δ_L1为当前状态下拉索上、下锚点间直线距离相对初始状态的变形差值；L为目标状态下拉索上、下锚点间的直线距离。

在实际的施工中一轮调索往往是按照一定的顺序分步进行。在明确初始状态、调索顺序、目标状态的情况下，即可计算出每根索从当前状态到目标状态所需的体内力增量：

式中，F为当前状态下索的体内力。

再将计算所得的体内力增量添加至当前状态中，结构变形相互协调后，即可获得当前状态调索后的体内力，而该体内力可看作本次张拉索的体外力，即是现场张拉时所需的张拉力。若目标状态不变，在后续的调索中该索不必再进行调整。

所述基于等效力位移法的索力计算方法通过在平衡状态下外加荷载替换拉索力，先查看目标状态的等索力状态下结构相对初始状态发生的变形，由变形量计算出从初始状态到目标状态拉索上、下锚点间直线距离的变形差。这个变形差所算出来的索力定义为“虚拟索力”，即在张拉过程中由于结构非线性导致的形变引起索力的变化量。

第二种基于等效力位移法的索力计算方法，在目标状态下，将拉索上、下两个锚点拉回到初始状态位置，并保持平衡，除拉索外的结构形态及内力状态均回到初始状态，松开后结构恢复目标状态，根据能量守恒定律，通过初始状态下拉索达到目标状态所需的应变能，得到现场张拉所需要的张拉力，所述计算方法包括以下步骤：

a、确定拉索体系结构的初始状态或当前状态、张拉顺序以及目标状态，获取拉索体系结构初始状态或当前状态、目标状态时的数据；

b、先计算出目标状态下拉索上、下两个锚点间的直线距离L_d，根据目标索力、拉索的弹性模量以及拉索的横截面积，采用以下公式计算出拉索上、下两个锚点间无应力间距L₀：

/>

其中，F_d为目标索力，E为弹性模量(斜拉索时换算为考虑垂度的弹性模量E_ernst)，A为拉索的横截面积；

c、先计算出初始状态下拉索上、下两个锚点间的直线距离为L_is，再根据拉索上、下两个锚点间的无应力间距，采用以下公式计算出计算出初始状态索力F_s：

其中，L₀为无应力间距；

d、先计算出当前状态下拉索上、下两个锚点间的直线距离为L_ip，根据拉索上、下两个锚点间的无应力间距以及初始状态索力，采用以下公式计算出当前状态下达到目标状态所需的索力F_ip：

其中，F_is为初始状态索力，L_is为初始状态下拉索上、下锚点间的直线距离，L_ip为当前状态下上、下锚点间的直线距离，L_i0为拉索上、下两个锚点间无应力间距。

e、将当前状态下拉索上、下两个锚点进行全位移约束，然后将当前索力以体内力的形式替换调整为F_ip后，解除上、下锚点约束，形成的索力状态力即为当前状态下索现场张拉所需要的张拉力。

所述第二种基于等效力位移法的索力计算方法的推导过程如下：

假设结构初始状态下(不含索结构部分)结构内部势能总量为E₀，目标状态下(不含索结构部分)由于索力的作用结构发生了形变内部势能变成了E_d，这个过程中结构势能的变化量(Δ_Ed＝E_d-E₀)，就等于在目标状态下将拉索上、下锚点拉回到初始状态位置时的拉索总应变能∑U_is与目标状态下拉索总应变能∑U_id之差，即Δ_Ed＝E_d-E₀＝∑U_is-∑U_id。

由于考虑的是结构初始状态到目标状态的势能增量，因此，不必考虑结构真实的状态势能，主需要考虑索索力变化时应变能转化为结构势能的增量即可，即Δ_Ed＝∑U_is-∑U_id。

定义下的在结构初始结构状态下，能使结构达到目标状态的拉索总应变能为：

目标状态下拉索总应变能为：

其中，i为索编号，n为索数量。

拉索应变能计算公式为：

当F，A可知时，/>

其中，L为拉索上、下锚点间无应力时直线距离，F为索力，E为弹性模量(斜拉索时换算为考虑垂度的弹性模量E_ernst)，A为拉索面积。

由于目标状态索力已知，根据等效力模型(如图2原理所示)，即可计算出目标状态下拉索上、下锚点间直线距离L_d。

根据目标索力F_d，可以计算出索上、下锚点间无应力间距为

初始状态下索上、下锚点间直线距离为L_s，对应的索力为F_s。由于L₀已知，容易算得

由此可得，在结构初始结构状态下，能使结构达到目标状态的单根拉索应变能为：

目标状态下单根索对应的应变能为：

那么在结构初始状态下，能使结构达到目标状态的拉索总应变能差为：

有上式可以看出，单根索的应变能转化为

在一轮调索中的某一阶段，已知当前索锚点间直线距离L_ip、初始索锚点间直线距离L_is、初始索力F_is、目标索力F_id。

从初始状态到当前状态应变能发生的变化量可由索锚点间直线距离的减小量来计算，

即：

同时由前面推导出的两种不同状态时应变能差值计算公式可知从初始状态到当前状态应变能发生的变化量为：

联立可以解出，从当前状态达到目标状态需要的索力：

F_ip即为当前状态下达到目标状态所需的索力，由于索力在实际张拉过程中，结构非线性产生的变形，又会产生新的应变能向结构势能的转化，具体当前实际张拉力目标值依然不可知。因此，只需要在有限元模拟过程中，可以先将当前张拉索上下锚点进行全位移约束，然后将当前索力替换调整为F_ip后，解除上下锚点约束，形成的索力状态力即为当前索张拉目标值。

等效力位移法可利用所算体内力值(增量)代入有限元软件计算，即可获得当前阶段所调整索的计算后状态索力，而所得状态索力即是现场张拉所需要的张拉力，也成为体外力，所调索力在后续本批调索目标状态不变的前提下，不需要再进行调整，即一次正装后本批调索所有索按照此方法均可以达到本批调索目标值，所涉及过程中的收缩徐变的影响，可以在有限元软件中同步考虑，即等效力目标值计算时考虑等收缩徐变时长效应，上述影响都将计入结构变形差导致的虚拟索力。

上述两种计算方法均可解决复杂繁琐的调索问题，只要明确结构初始状态(或当前状态)和目标状态即可计算出所需张拉索力，这个目标状态可能是索力阶段性张拉的目标状态，也可以是最终成桥目标状态。

由于等效力在有限元模型中添加便捷、各阶段结构各节点位移便于查看，因此应用该方法可以大量减少调索过中的复杂环节，有效解决调索困难的问题；相比原有正装迭代和倒拆闭合等方法，节省了大量过程计算时间，提高工作效率的同时还能检验各阶段结构状态。

所述基于等效力位移法的索力计算方法适用于常规的斜拉桥拉索索力、系杆拱桥吊杆索力及类似结构的小变形拉索体系结构的索力计算。

在本实施例中，选取一座跨径组合为(64+136+64)m连续梁拱桥作为具体应用案例，对该基于等效力位移法的索力计算方法进行验证，所述具体应用案例如下所述：

该桥采用采用“先梁后拱最后吊杆”的施工方式，主梁采用悬臂浇筑进行施工，拱肋在合拢后的主梁上采用支架进行架设，吊杆分三次进行张拉，最后一次张拉后达到目标成桥状态。吊杆张拉顺序及吊杆力值如表1所示。

表1吊杆张拉顺序及吊杆力值

一张时已明确所有吊杆均采用150kN的张拉力进行张拉，因此一张过程不存在吊杆张拉力计算的问题。在实例中本发明主要应用于二张和三张阶段，并在本实施例中采用Midas/Civil进行建模计算，具体的实施步骤如下：

第一步：进行吊杆激活前的初始状态分析，即计算出拱肋施工完成后吊杆上、下锚点间的直线距离L₁，计算结果如表2所示。吊杆激活前的初始状态如图1原理所示。

第二步：进行达到二张目标吊杆力时的状态分析。已知二张后吊杆目标状态力为150kN，在吊杆激活前的初始状态模型中加上等效荷载150kN，计算出达到二张目标吊杆力时的吊杆上、下锚点间的直线距离L₂，计算结果如表2所示，达到二张目标吊杆力时的状态如图2原理所示。

表2吊杆激活前状态及达到二张目标状态的上、下锚点位移计算结果(单位：mm)

第三步：进行一张后的状态分析，即按照规定的张拉顺序将吊杆激活，并在每根吊杆激活的同时以体外力的方式赋予每根吊杆150kN的张拉力，一张后的吊杆内力计算结果如图3原理所示。

第四步：进行吊杆D1二张张拉力计算。计算前，定义吊杆D1二张前的状态为当前状态。实际上在第三步中已完成吊杆D1张拉前的状态分析，因此吊杆D1张拉前状态下当前阶段的吊杆D1上、下锚点间直线间距变化量Δ_LD1(当前)、当前状态内力F_D1(当前)均已知，结果查询可得Δ_LD1(当前)＝2.70mm，F_D1(当前)＝94.2kN。

已知二张后吊杆D1的目标状态内力F_D1(目标)＝150kN，由表1可知吊杆D1达到二张目标状态时的上、下锚点直线间距变化量Δ_LD1(目标)＝5.06mm，那么按照如下公式即可计算出吊杆D1达到二张目标状态所需的体内力增量。

经计算，F_{D1(达到二张目标力所需体内力增量)}＝173kN。

然后以添加体内力的方式将F_{D1(达到二张目标力所需体内力增量)}代入至模型当中，再进行计算后即可得到吊杆D1达到二张目标状态时所需张拉力F_D1＝223.6kN。

第五步：进行吊杆D3二张张拉力计算。吊杆D3二张张拉时是基于吊杆D1二张后的状态下进行计算，因此定义吊杆D1二张后的状态为当前状态。计算时，首先需要确定吊杆D1二张后的状态，在一张后的模型中以体外力的方式将F_D1赋予吊杆D1，同时可计算得到吊杆D1张拉前状态下当前阶段的吊杆D1上、下锚点间直线间距变化量Δ_LD3(当前)＝3.53mm、当前状态内力F_D3(当前)＝0kN。

已知二张后吊杆D3的目标状态内力F_D3(目标)＝150kN，由表1可知吊杆D3达到二张目标状态时的上、下锚点直线间距变化量Δ_LD3(目标)＝17.91mm，那么按照第四步中公式即可计算出吊杆D3达到二张目标状态所需的体内力增量。经计算，F_{D3(达到二张目标力所需体内力增量)}＝417kN。

然后以添加体内力的方式将F_D3(达到二张目标力所需体内力增量)代入至模型当中，再进行计算后即可得到吊杆D3达到二张目标状态时所需张拉力F_D3＝314.5kN。

第六步：吊杆D5、D7、D2、D4、D6二张张拉力计算依次按照上述步骤进行即可，最终张拉完D6即达到二张目标索力，无需重复迭代。

第七步：三张吊杆D1～D7张拉力计算。三张与二张基本计算过程一样，初始状态选择一样，目标状态以三张目标张拉力等效，同时考虑桥面铺装的增加、跨中二期预应力束张拉及边跨压重的移除等实际情况，其他张拉顺序及一次计算方法无差别，不再赘述。

根据已经较为成熟且应用较为广泛的正装迭代计算方法，进行等效力位移法校核计算，计算中采用的基本模型一致，参数设置一致，最终结果对比如下：

表3二张力结果与正装迭代结果对比

表4三张力结果与正装迭代结果对比

根据计算结果对比，正装迭代法，迭代足够多次基本可以可以将偏差控制在很小范围以内，等效力位移计算法一次正装后成桥最大偏差在2％以内，也满足规范要求。

根据实施例中计算所得到的张拉力基本一致(体外力)，计算目标状态力基本一致，证明该基于等效力位移法的索力计算方法可行。

以上实施例仅代表了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干替换、改进以及变形，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.基于等效力位移法的索力计算方法，其特征在于，所述计算方法通过在平衡状态下外加荷载替换拉索力，目标状态相对初始状态，拉索上、下两个锚点均发生了位移，通过拉索上、下两个锚点间的位移量值得到拉索上、下两个锚点间的直线距离变化差值，进而得到现场张拉拉索所需的张拉力，所述计算方法包括以下步骤：

a、确定拉索体系结构的初始状态或当前状态、张拉顺序以及目标状态，获取拉索体系结构初始状态或当前状态、目标状态时的数据；

b、计算出当前状态下的拉索索力F1、目标状态下的拉索索力F2、当前状态下拉索上、下锚点间直线距离相对初始状态的变形差值Δ_L1、目标状态下拉索上、下锚点间直线距离相对初始状态的变形差值Δ_L2；

c、根据拉索上、下两个锚点间直线距离、拉索的弹性模量、拉索的横截面积、当前状态下的拉索索力、目标状态下的拉索索力、当前状态下拉索上、下锚点间直线距离相对初始状态的变形差值以及目标状态下拉索上、下锚点间直线距离相对初始状态的变形差值，计算出达到目标状态时拉索所需的体内力增量F；

d、以添加体内力的方式将达到目标状态时拉索所需的体内力增量通过替换得到当前状态调索后的索力，即为现场张拉所需要的张拉力；

所述步骤c中采用以下公式计算出达到目标状态时拉索所需的体内力增量F；

其中，

式中，L为目标状态下拉索上、下锚点间直线距离，E为拉索的弹性模量，当拉索为斜拉索时，应考虑垂度弹性模量换算为E_ernst，A为拉索的横截面面积，F_{(虚拟索力部分)}为张拉过程中由于结构非线性导致的形变引起索力的变化量。

2.如权利要求1所述基于等效力位移法的索力计算方法，其特征在于，所述计算方法以添加体内力的方式将达到目标状态时拉索所需的体内力增量代入有限元软件计算，获得现场张拉所需要的张拉力。

3.基于等效力位移法的索力计算方法，其特征在于，在目标状态下，将拉索上、下两个锚点拉回到初始状态位置，并保持平衡，除拉索外的结构形态及内力状态均回到初始状态，松开后结构恢复目标状态，根据能量守恒定律，通过初始状态下拉索达到目标状态所需的应变能，得到现场张拉所需要的张拉力，所述计算方法包括以下步骤：

a、确定拉索体系结构的初始状态或当前状态、张拉顺序以及目标状态，获取拉索体系结构初始状态或当前状态、目标状态时的数据；

b、根据目标索力、拉索的弹性模量以及拉索的横截面积，计算出拉索上、下两个锚点间无应力间距L₀；

c、根据拉索上、下两个锚点间的无应力间距，计算出初始状态索力F_s；

d、根据拉索从初始状态到当前状态应变能的变化量、拉索两个锚点间的无应力间距以及初始状态索力，计算出当前状态下达到目标状态所需的索力F_ip；

e、将当前状态的索力以体内力的形式替换调整为F_ip，形成的索力状态力即为当前状态下现场张拉所需要的张拉力；

所述步骤b中先计算出目标状态下拉索上、下两个锚点间的直线距离L_d，然后采用以下公式计算出拉索上、下锚点间的无应力间距L₀：

其中，F_d为目标索力，E为弹性模量，斜拉索时换算为考虑垂度的弹性模量E_ernst，A为拉索的横截面积；

所述步骤c中先计算出初始状态下拉索上、下两个锚点间的直线距离为L_is，然后采用以下公式计算出初始索力F_s：

其中，L₀为无应力间距，E为弹性模量，斜拉索时换算为考虑垂度的弹性模量E_ernst，A为拉索的横截面积；

所述步骤d中先计算出当前状态下拉索上、下两个锚点间的直线距离为L_ip，然后采用以下公式计算出当前状态下达到目标状态所需的索力F_ip：

其中，F_is为初始状态索力，L_is为初始状态下拉索上、下锚点间的直线距离，L_ip为当前状态下上、下锚点间的直线距离，L_i0为拉索上、下两个锚点间无应力间距，E为弹性模量，斜拉索时换算为考虑垂度的弹性模量E_ernst，A为拉索的横截面积；

根据能量守恒，在一轮调索中的某一阶段，已知当前索锚点间直线距离L_ip、初始索锚点间直线距离L_is、初始索力F_is、目标索力F_id；

从初始状态到当前状态应变能发生的变化量可由索锚点间直线距离的减小量来计算，

即：

由于初始状态到当前状态应变能发生的变化量又为：

联立上述两个公式可以解出从当前状态达到目标状态需要的索力F_ip的计算公式：

4.如权利要求3所述基于等效力位移法的索力计算方法，其特征在于，所述计算方法通过有限元分析软件，将当前张拉拉索上、下两个锚点进行全位移约束，然后将当前索力替换调整为F_ip后，解除上、下两个锚点约束，形成的索力状态力即为当前状态下拉索现场张拉所需的张拉力。

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