CN111797531B - 设置压塔索三跨缆索吊装***铰支塔偏位计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设置压塔索三跨缆索吊装***铰支塔偏位计算方法；其特征在于；以左、右塔同时受到外力，其实现步骤如下：步骤1，根据等效弹模理论计算左边跨、中跨和右边跨压塔索水平弹性刚度，分别记为K₁、K₂、K₃；步骤2，计算左塔受外力作用时左、右塔塔偏位；步骤3，计算右塔受外力作用时左、右塔塔偏位；步骤4，计算左、右塔在不平衡外力Q_H1和Q_H2共同作用下塔偏位。本发明专利完善了缆索吊装塔偏位计算理论及方法，计算方法简单明了，在三跨缆索吊装***压塔索设计初期，避免了大量的建模工作，极大的减少了计算时间。

Description

设置压塔索三跨缆索吊装***铰支塔偏位计算方法

技术领域

本发明涉及大跨度拱桥缆索吊装施工领域，具体来讲是一种设置压塔索三跨缆索吊装***铰支塔偏位计算方法。

背景技术

在大跨度拱桥缆索吊装施工过程中，压塔索是缆索吊装***中的一个重要部分，当柔性索塔受到不平衡外力作用时，会引起压塔索张紧和松弛，通过产生张力差来平衡缆索吊装***中索塔受到的不平衡外力，以减少塔顶位移，从而达到控制塔偏位的目的。在实际工程运用中，对于设置压塔索的缆索吊装***塔在外力作用下的偏位计算总体上还缺乏***性的研究，现通常采用有限元分析软件进行塔偏位模拟，建模工作量巨大，同时压塔索数量及初张力通常需要反复调整以达到理想状态，计算时间较长，计算过程较为繁琐。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种设置压塔索三跨缆索吊装***铰支塔偏位计算方法；本发明专利完善了缆索吊装塔偏位计算理论及方法，计算方法简单明了，在三跨缆索吊装***压塔索设计初期，避免了大量的建模工作，极大的减少了计算时间。

本发明是这样实现的，构造一种设置压塔索三跨缆索吊装***铰支塔偏位计算方法，其特征在于；以左、右塔同时受到外力，其实现步骤如下：

步骤1，根据等效弹模理论计算左边跨、中跨和右边跨压塔索水平弹性刚度，分别记为K₁、K₂、K₃；

步骤2，计算左塔受外力作用时左、右塔塔偏位；

(1)根据步骤1计算，左塔左侧压塔索水平弹性刚度为K₁，左塔右侧压塔索水平弹性刚度需考虑K₂、K₃的共同作用，定义一个K_Z表示左塔右侧压塔索水平总体刚度，K_Z计算公式如下：

(2)计算左塔在外力Q_H1作用下左塔偏位δ_Z1，计算公式如下：

(3)在左塔受外力时，右塔发生与左塔相同方向偏位，右塔偏位δ_Y1计算公式如下：

步骤3，计算右塔受外力作用时左、右塔塔偏位；

(1)根据步骤1计算，右塔右侧压塔索水平弹性刚度为K₃，右塔左侧压塔索水平弹性刚度需考虑K₁、K₂的共同作用，定义一个K_Y表示右塔左侧压塔索水平总体刚度，K_Y计算公式如下：

(2)计算右塔在外力Q_H2作用下右塔偏位δ_Y2，计算公式如下：

(3)在右塔受外力时，左塔发生与右塔相同方向偏位，左塔偏位δ_Z2计算公式如下：

步骤4，计算左、右塔在不平衡外力Q_H1和Q_H2共同作用下塔偏位；

左塔塔偏位δ_Z计算公式如下：

δ_Z＝δ_Z1+δ_Z2

右塔塔偏位δ_Y计算公式如下：

δ_Y＝δ_Y1+δ_Y2。

本发明具有如下优点：1、实现了设置压塔索三跨缆索吊装***铰支塔偏位计算，避免了大量建模工作；2、极大的缩短了设置压塔索三跨缆索吊装***铰支塔偏位计算时间。

附图说明

图1是塔偏位计算参数示意图；

图2是实例的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图1-图2对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过改进在此提供一种置压塔索三跨缆索吊装***铰支塔偏位计算方法；本发明专利完善了缆索吊装塔偏位计算理论及方法，计算方法简单明了，在三跨缆索吊装***压塔索设计初期，避免了大量的建模工作，极大的减少了计算时间。

适用条件：压塔索初张力大于设计破断拉力15.4％。

本发明专利所述计算方法依据为等效弹模理论，即：

1、索的等效弹性模量计算公式如下：

式中，E、A、W、L、T分别为索的弹性模量、索无应力横截面面积、索每延米自重、索水平投影长度、索端初始张力。

2、索的水平弹性刚度计算公式如下：

3、索在索端水平外力Q_H作用下支点水平位移δ计算公式如下：

本发明专利以左、右塔同时受到外力为例，其实现步骤如下：

步骤1，根据等效弹模理论计算左边跨、中跨和右边跨压塔索水平弹性刚度，分别记为K₁、K₂、K₃；

步骤2，计算左塔受外力作用时左、右塔塔偏位；

(1)根据步骤1计算，左塔左侧压塔索水平弹性刚度为K₁，左塔右侧压塔索水平弹性刚度需考虑K₂、K₃的共同作用，定义一个K_Z表示左塔右侧压塔索水平总体刚度，K_Z计算公式如下：

(2)计算左塔在外力Q_H1作用下左塔偏位δ_Z1，计算公式如下：

(3)在左塔受外力时，右塔发生与左塔相同方向偏位，右塔偏位δ_Y1计算公式如下：

步骤3，计算右塔受外力作用时左、右塔塔偏位；

(1)根据步骤1计算，右塔右侧压塔索水平弹性刚度为K₃，右塔左侧压塔索水平弹性刚度需考虑K₁、K₂的共同作用，定义一个K_Y表示右塔左侧压塔索水平总体刚度，K_Y计算公式如下：

(2)计算右塔在外力Q_H2作用下右塔偏位δ_Y2，计算公式如下：

(3)在右塔受外力时，左塔发生与右塔相同方向偏位，左塔偏位δ_Z2计算公式如下：

步骤4，计算左、右塔在不平衡外力Q_H1和Q_H2共同作用下塔偏位；

左塔塔偏位δ_Z计算公式如下：

δ_Z＝δ_Z1+δ_Z2

右塔塔偏位δ_Y计算公式如下：

δ_Y＝δ_Y1+δ_Y2。

本专利具有如下优点及有益效果：

1、实现了设置压塔索三跨缆索吊装***铰支塔偏位计算，避免了大量建模工作；2、极大的缩短了设置压塔索三跨缆索吊装***铰支塔偏位计算时间。

以某设置压塔索的三跨缆索吊装***为例，主塔底采用铰接结构形式，三跨压塔索均采用10根钢绞线，其设计参数为：L₁＝200m，h₁＝-100m，L₂＝400m，h₂＝0，L₃＝300m，h₃＝-120m，W＝1.01kg/m，E＝195e⁵Mpa，A＝140mm²，Q_H1＝20t，Q_H2＝30t(指向跨中为正)。取不同索初张力值，采用本发明专利所述计算方法计算结果与有限元软件计算结果对比，对比结果见下表：

计算结果对比表

根据对比，当中跨压塔索初张力大于30t时，本发明专利所述计算方法计算结果与有限元软件计算结果最大误差仅2cm，计算误差较小，此时中跨压塔索初张力约为设计破断拉力的15.4％。因此，当压塔索初张力大于设计破断拉力15.4％时，此发明专利所述计算方法计算精度较高，满足缆索吊装设计与施工需要。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种设置压塔索三跨缆索吊装***铰支塔偏位计算方法，其特征在于；以左、右塔同时受到外力，其实现步骤如下：

步骤1，根据等效弹模理论计算左边跨、中跨和右边跨压塔索水平弹性刚度，分别记为K₁、K₂、K₃；

步骤2，计算左塔受外力作用时左、右塔塔偏位；

(1)根据步骤1计算，左塔左侧压塔索水平弹性刚度为K₁，左塔右侧压塔索水平弹性刚度需考虑K₂、K₃的共同作用，定义一个K_Z表示左塔右侧压塔索水平总体刚度，K_Z计算公式如下：

(2)计算左塔在外力Q_H1作用下左塔偏位δ_Z1，计算公式如下：

(3)在左塔受外力时，右塔发生与左塔相同方向偏位，右塔偏位δ_Y1计算公式如下：

步骤3，计算右塔受外力作用时左、右塔塔偏位；

(1)根据步骤1计算，右塔右侧压塔索水平弹性刚度为K₃，右塔左侧压塔索水平弹性刚度需考虑K₁、K₂的共同作用，定义一个K_Y表示右塔左侧压塔索水平总体刚度，K_Y计算公式如下：

(2)计算右塔在外力Q_H2作用下右塔偏位δ_Y2，计算公式如下：

(3)在右塔受外力时，左塔发生与右塔相同方向偏位，左塔偏位δ_Z2计算公式如下：

步骤4，计算左、右塔在不平衡外力Q_H1和Q_H2共同作用下塔偏位；

左塔塔偏位δ_Z计算公式如下：

δ_Z＝δ_Z1+δ_Z2

右塔塔偏位δ_Y计算公式如下：

δ_Y＝δ_Y1+δ_Y2。

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