一种用于斜拉桥同向回转拉索的设计方法
专利汇可以提供一种用于斜拉桥同向回转拉索的设计方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及 斜拉桥 同向回转拉索体系的设计，具体设计操作如下：建立拉索体系几何、 力 学方程，对体系进行多重循环修正计算，直至通过已知参数A得到精确的待定参数U；建立索塔外表面描述几何方程，计算塔上 鞍座 出口点的准确 位置 ；建立拉索、鞍座、锚拉板通用 数据库 C、S、B，进行构件尺寸设计和材料数量计算；模拟放样，核查冲突，修正设计；汇总设计参数，统计材料数量。与 现有技术 相比，本发明提出了一种对同向回转拉索体系进行系统、精确设计的方法，解决了拉索体系的技术新、推广难问题，推动了斜拉桥同向回转拉索这一原创性技术的实用化发展和规模化应用。，下面是一种用于斜拉桥同向回转拉索的设计方法专利的具体信息内容。
1.一种用于斜拉桥同向回转拉索的设计方法，所述斜拉桥包括单柱式索塔、主梁以及连接单柱式索塔和主梁的回转拉锁体系，所述回转拉锁体系包括设置在主梁上的锚拉板、设置在单柱式索塔上的鞍座及拉索，所述拉索的两端固定在锚拉板上，拉索的中部绕在鞍座的外侧，其特征在于，所述斜拉桥同向回转拉索的设计用以确定拉索、鞍座和锚拉板的尺寸及数量，所述设计方法包括以下几个步骤：
(1)建立拉索体系几何力学方程，对拉索体系进行多重循环修正计算，直至通过已知参数A得到精确的待定参数U；
(2)根据已知参数A和待定参数U，建立索塔外表面空间描述几何方程，进行塔上鞍座出口点计算，得到鞍座出口点的准确坐标值；
(3)由已知参数A、未知参数U及鞍座出口点的准确坐标值，对设置于桥梁不同位置的拉索进行定位设计和定位后的关联结构设计，并得到拉索长度、鞍座曲线段和直线段长度、锚拉板沿拉索轴线长度；
(4)通过步骤(3)得到的拉索长度、鞍座曲线段和直线段长度、锚拉板沿拉索轴线长度，结合拉索通用数据库C、鞍座数通用据库S和锚拉板通用数据库B，得到每根拉索、每个鞍座及每块锚拉板的尺寸；按通用数据库C、鞍座数通用据库S和锚拉板通用数据库B各材料的规格、外径、壁厚分类，统计并输出全桥拉索、鞍座、锚拉板材料数量；
所述的已知参数A包括拉索梁上锚固点至梁顶垂距Dg＇，索、梁顶面交点至梁中平距Yt＇，索、梁隔板交点对应桥面设计高程点至塔轴纵距Xe，索、梁隔板交点c的坐标(Xc，Yc，Zc)及点c至梁顶垂距Dc＇，鞍座顶点控制坐标Xa＇、Za＇，鞍座控制半径Ra＇；
所述的待定参数U包括拉索绕在鞍座上的弧线的顶点a的坐标、拉索绕在鞍座上的弧线的端点b的坐标、拉索在锚拉板上的锚固点g的坐标、拉索延长线与梁顶面交点t的坐标，拉索垂度面内拉索悬链线顶点切线与顶点垂线的锐夹角α、拉索垂度面内拉索悬链线底点切线与底点水平线的锐夹角β，鞍座形心线半径Ra、圆心角θa、设置斜度α＇，辅助计算用与拉索垂度面相切的虚拟基准圆筒半径Rs，对称于X-O-Z面的两拉索垂度面的锐夹角θs，梁段顶正倾角ic，拉索垂度面内拉索与梁顶面锐夹角βc及其在X-O-Z面上的投影βc＇；
步骤(2)中得到鞍座出口点的准确坐标值包括以下具体步骤：
(Ⅰ)获得双平行线方程及拉索垂度面方程，求得两条平行线与拉索垂度面的两个交点，所述双平行线分别为过拉索绕在鞍座上的弧线的端点b、索塔轴线与索塔底面交点d的两水平面与索塔外表面的交线，拉索垂度面方程和b点平行线方程得到拉索垂度面与b点平行线交点坐标Xbj、Ybj；由拉索垂度面方程和d点平行线方程得到拉索垂度面与d点平行线交点坐标Xdj、Ydj；
(Ⅱ)获得两个交点的连线方程及鞍座圆弧端点切线方程，两个交点连线与鞍座圆弧端点切线的交点即为鞍座出口点，其坐标为(X11，Y11，Z11)；
所述的双平行线方程为：
所述的双平行线方程为：
b点平行线：X/Ab+Y/Bb＝1或X/Ab＝1或Y/Bb＝1，Z＝Zb
d点平行线：X/Ad+Y/Bd＝1或X/Ad＝1或Y/Bd＝1，Z＝Zd
其中，双平行线方程按线与X、Y轴均相交、线与Y轴平行、线与X轴平行三种状态选择式相应型式；Ab为b点平行线与X轴交点的X坐标，Bb为b点平行线与Y轴交点的Y坐标，Zb为b点的Z坐标；Ad为d点平行线与X轴交点的X坐标，Bd为d点平行线与Y轴交点的Y坐标，Zd为d点的Z坐标；
所述的拉索垂度面方程为：
Y＝[tg(π/2－θs/2)]×(X－Xb)+Yb
其中，Xb为b点已知的X坐标，Yb为b点已知的Y坐标；
由拉索垂度面方程和b点平行线方程得到拉索垂度面与b点平行线交点坐标Xbj、Ybj；由拉索垂度面方程和d点平行线方程得到拉索垂度面与d点平行线交点坐标Xdj、Ydj；
在拉索垂度面上的局部坐标系Xb-Ob-Yb内，即坐标系原点在b点，Xb轴垂直指向塔底，Yb轴水平指向梁上锚索区的坐标系内，拉索垂度面与b点平行线交点及拉索垂度面与d点平行线交点的连线的方程为：
鞍座圆弧端点切线方程为：
Yb＝kα×Xb；kα＝tgα
所述两个交点连线与鞍座圆弧端点切线的交点即为鞍座出口点，其坐标(X11，Y11，Z11)为：
2.根据权利要求1所述的一种用于斜拉桥同向回转拉索的设计方法，其特征在于，所述步骤(1)中，斜拉桥同向回转拉索的设计以总体坐标系X-O-Y为基准，坐标系原点在塔中心线高程±0m处，X轴指向梁上锚索区，Y轴指向拉索侧，Z轴指向塔顶。
3.根据权利要求2所述的一种用于斜拉桥同向回转拉索的设计方法，其特征在于，所述的拉索体系几何力学方程包括：
β＝arctg[sh(k×L0)]
其中，Zls为拉索垂度面内拉索悬链线底点至悬链线上任一点的竖向距离，Xls为拉索垂度面内拉索悬链线底点至至悬链线上任一点的水平距离，k为拉索悬链线张力系数，σ为拉索张拉应力，γ为拉索材料比重，S为拉索悬链线弦长，f为拉索悬链线竖向投影高度，L为拉索悬链线水平长度，m、n为中间参数，L0为拉索悬链线底点至悬链线理论最低点水平长度，α为拉索垂度面内拉索悬链线顶点切线与顶点垂线的锐夹角，β为拉索垂度面内拉索悬链线底点切线与底点水平线的锐夹角。
4.根据权利要求1所述的一种用于斜拉桥同向回转拉索的设计方法，其特征在于，所述拉索通用数据库C包括拉索的宽度、长度、外径及壁厚，即C＝[拉索宽度，拉索长度，拉索外径，拉索壁厚]；
所述鞍座通用数据库S包括鞍座的宽度、长度、外径及壁厚，即S＝[鞍座宽度，鞍座长度，鞍座外径，鞍座壁厚]；
所述锚拉板通用数据库B包括锚拉板的宽度、长度、外径及壁厚，即B＝[锚拉板宽度，锚拉板长度、锚拉板外径、锚拉板壁厚]。
5.根据权利要求1～4任一所述的一种用于斜拉桥同向回转拉索的设计方法，其特征在于，所述设计方法还包括拉索、鞍座和锚拉板的尺寸及数量的核查，所述核查是指在设计软件上进行拉索体系的三维设计和放样，对每根新上的拉索体系均进行其与先期拉索体系的交集处理，交集0表示无冲突，设计成功，否则就要重新修正计算。
一种用于斜拉桥同向回转拉索的设计方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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