求解平行钢绞线斜拉索初张力的数值算法.PDFVIP

华 南 理 工 大 学 学 报 （自然科 学版 ） 第４２卷 第２期 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ．４２　Ｎｏ．２ ２０１４年２月 （ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） Ｆｅｂｒｕａｒｙ　２０１４ 文章编号：１０００５６５Ｘ（２０１４）０２００８８０８ 　 求解平行钢绞线斜拉索初张力的数值算法 张卓杰　王荣辉 （华南理工大学 土木与交通学院，广东 广州５１０６４０） 摘　要：从平行钢绞线斜拉索张拉的基本原则出发，首先通过悬链线理论推导出拉索在 目标状态下的索形方程和无应力索长计算公式；然后提出了平行钢绞线拉索张拉过程中 的两类问题及求解这两类问题的数值计算方法，将其应用于求解平行钢绞线斜拉索单根 索股的初张力；最后使用Ｍａｔｌａｂ编制了计算程序，并以在建的铜陵公铁两用斜拉桥为工 程背景进行算例分析，对算法的有效性进行验证．结果表明：文中提出的方法高效、可靠， 可以为平行钢绞线斜拉索的施工提供理论参考． 关键词：平行钢绞线斜拉索；索力；等值张拉法；数值计算 中图分类号：Ｕ４４３．３８ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００５６５Ｘ．２０１４．０２．０１４ 　　平行钢绞线斜拉索和平行钢丝斜拉索是斜拉桥 力，ｎ为该根拉索内钢绞线的根数），且每根钢绞线 中最常用的两种索结构．与平行钢丝斜拉索相比，平 的无应力索长都为Ｓ．所以对于平行钢绞线斜拉索 ０ 行钢绞线斜拉索具有运输方便、易于挂设、更换方便 来说，分ｎ次挂设ｎ根钢绞线与一次性挂设ｎ根钢 等优点，所以越来越多的斜拉桥采用平行钢绞线斜 绞线的效果是相同的． ［１］ ［３］ 拉索 ，尤其对于超大吨位的斜拉桥或施工空间受 张育智等 以张拉过程中索面内拉索与两端 限的斜拉桥，往往采用该种拉索． 锚点的变形量相协调为基本原则建立方程，在建模 对于平行钢绞线斜拉索，一般是单独制作、运输 过程中采用了近似的几何关系，且采用目标索力对 ［４］ 各部件，在施工现场逐根张拉，融拉索和制索为一 拉索的弹性模量进行 Ｅｒｎｓｔ折减；苑仁安等 采用 体．在平行钢绞线的逐根张拉过程中，结构变形会造 无应力索长控制法推导出第ｉ根钢绞线张拉完毕时 成已张拉钢绞线的预应力损失，所以每根钢绞线的 拉索满足的平衡方程组 Ｆ（Ｈ，Ｖ，Ｖ），并采用最速 ｉ ｉ ｊ ［２］ ［５］ 初张力都不同 ．为了使钢绞线在张拉完毕时，整 下降法求解；潘永仁等 对拉索微元段进行受力分 根拉索的索力达到目标索力，同时各根钢绞线的索 析，通过张量计算得到索端力Ｆ和索端位移ｘ之间 力满足均匀性的要求，有必要事先计算出每根钢绞 的平衡方程，当拉索的锚点坐标给定时，通过一假设