(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210737996.9 (22)申请日 2022.06.27 (71)申请人 中建三局第一建 设工程有限责任公 司 地址 430040 湖北省武汉市东西湖区东吴 大道特1号 (72)发明人 张义　董华　高稳　陈和　张科龙　 韩阳　 (74)专利代理 机构 武汉世跃专利代理事务所 (普通合伙) 42273 专利代理师 邬丽明 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) E01D 11/02(2006.01)E01D 19/16(2006.01) (54)发明名称 自锚式悬索桥及其成桥线形确定方法 (57)摘要 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。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115357965 A 2022.11.18 CN 115357965 A 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Pi； 建立吊杆的有伸长 长度Hi与吊杆的无应力长度 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， ωh表示所述吊杆的重量， Eh和Ah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Pi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Pi'后， 根据下式确定所述吊杆 的下端锚固点的张力Pi： 其中， 所述吊杆的上端锚固点的张力Pi'的计算公式如下： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115357965 A 2式中， Tx表示主缆张力的水平分量， ym,i、 zm,i分别表示第i根吊杆的上端锚固点坐标， yi、 zi分别表示第i根吊杆的下端锚固点坐标， di为第i根倾斜吊杆与第i ‑1根吊杆间的水平距 离， ωsi表示将加劲梁和吊杆荷载平均 到主缆上的均布荷载， ωmi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Pi， 并考虑张力Pi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Pi 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Pi； 基于重新确定吊杆的下端锚固点的张力Pi， 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。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115357965 A 3