(19)中华 人民共和国 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 202111300249.0 (22)申请日 2021.11.04 (71)申请人 中交第二 航务工程局有限公司 地址 430048 湖北省武汉市东西湖区金银 湖路11号 (72)发明人 代百华　黄灿　胡钦侠　朱金柱　 郑建新　朱浩　周浩　王永威　 周仁忠　李浩　刘洋　李焜耀　 (74)专利代理 机构 北京远大卓悦知识产权代理 有限公司 1 1369 代理人 徐贝贝 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种非滑 移刚度理论的空缆线形计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种非滑移刚度理论的空缆 线形计算方法， 包括： 步骤一： 输出成桥状态下各 跨无应力长度及内力与线形参数； 步骤二： 计算 左锚跨的内力及线形； 步骤三： 计算左边跨内力 及线形； 步骤四： 计算中跨内力及线形， 得到HL1 和FixX1； 步骤五： 计算右锚跨的内力及线形； 步骤 六： 计算右边跨内力与线形， 得到HR2和FixX2； 步 骤七： 检查|HL1‑HR2|≤ε1＝0.01， 若满足进行步 骤八， 若不满足， 则修正右锚跨水平分力HR； 步骤 八： 检查|FixX1‑FixX2|≤ε2＝0.0001， 若满足进 行步骤九， 若不满足， 则修正左锚跨水平分力H； 步骤九： 计算完成， 输出结果。 本发明的方法具有 易收敛、 高精确性等特点， 为任意跨悬索桥空缆 线形的精确计算 提供有力技 术支撑。 权利要求书5页 说明书7页 附图3页 CN 114048531 A 2022.02.15 CN 114048531 A 1.一种非滑 移刚度理论的空缆线形计算方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤一： 基于主缆各参数， 进行成桥状态计算分析， 输出成桥状态下各跨无应力 长度及 内力与线形参数； 步骤二： 设定左锚跨水平分力初始值H＝(Hx+Hs)/2， 进行左锚跨的内力与线形计算， 其 中下限值Hx取1.0， 上限值Hs取步骤一中得 出的成桥状态左锚跨水平分力； 步骤三： 根据散索鞍力学平衡， 计算得 出左边跨内力与线形； 步骤四： 按照步骤三的方法， 进行中跨内力及线形计算， 得到右边塔索鞍左切点处水平 力HL1和不动点里程 坐标FixX1； 步骤五： 设定右锚跨水平分力HR初始值为左锚跨水平分力初始值H， 进行右锚跨的内力 与线形计算； 步骤六： 根据散索鞍力学平衡， 进行右边跨内力与线形计算， 得到右边塔索鞍右切点处 水平力HR2和不动点里程 坐标FixX2； 步骤七： 检查右边塔索鞍两侧水平力差是否满足精度要求， 即|HL1‑HR2|≤ε1＝0.01， 若 满足进行步骤八， 若不满足， 则通过二分法修 正右锚跨水平分力HR； 步骤八： 检查由左锚跨到右边塔索鞍依次计算得到的不动点里程坐标FixX1， 与由右锚 跨到右边塔索鞍依次计算得到的不动点里程坐标FixX2两者差是否满足精度要求， 即|FixX1‑ FixX2|≤ ε2＝0.0001， 若满足进行步骤九， 若不满足， 则通过二分法修 正左锚跨水平分力H； 步骤九： 计算完成， 输出 各索鞍预偏量以及各跨索段内力与线形 结果。 2.如权利要求1所述的非滑移刚度理论的空缆线形计算方法， 其特征在于， 所述步骤二 中左锚跨内力与线性计算具体包括： (1)推导理想索段 各变量间的关系 对于任一理想的索段i， 由几何和力学平衡条件可得到理想索段i的各变量间的关系如 下： li＝xj‑xi； hi＝yj‑yi                               (1) 其中q为空缆状态下沿缆荷载集度， S0i为索段i的无应力长度， E为弹性模量， A为主缆截 面面积； 对于空缆状态下的任一鞍座， 设定A'1为主缆的实际顶点或不动点， B'1和B1分别为主缆 在鞍座左右侧切点， △为不动点到圆心沿滑移面的距离， α1为索鞍滑移面倾角， R为鞍座半 径， 鞍座圆心SC1坐标为(Xsc,Ysc)， 摇轴中心C1坐标为(Xc,Yc)； 成桥状态下实际顶点坐标为 (CQXA’,CQYA’)， 鞍座圆心SC坐标为(CQXsc,CQYsc)； 设H1、 V1和T1为索鞍左切点处主缆水平分力、 竖向分力和轴向力， H2、 V2和T2为索鞍右切 点处主缆水平分力、 竖向分力和轴向力， β'和β 分别为左右侧 切点处竖向切线角， 则有权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 114048531 A 2β'＝‑atan(V1/H1)， β ＝‑atan(V2/H2)    (5) 对于摇轴式散索鞍， 若已知空缆状态下预偏量θ， 则不动点A ’坐标与鞍座圆弧圆心SC1坐 标为 其中RC与 ξ分别为成桥状态下实际顶点到摇轴中心的距离与竖向倾角， L1与γ分别为鞍 座圆弧圆心到摇轴中心的距离与竖向倾角； 不动点到圆心沿滑 移面的距离 △为 空缆状态下根据不动点 坐标A’计算左右切点B ’和B的坐标以及鞍槽内圆弧分别为： (2)散鞍座左切点 坐标误差影响矩阵推导 假定索鞍预偏量θ0和左切点处竖切角β ’,根据无应力长度S0不变， 根据公式(7)和(10) 可以得到 接触段S0c和悬空段 无应力长度S0i为 对于悬空段， 通过公式(1)～(4)可以得到左散索鞍左切点的坐标为： x1B'＝xm+li， y1B'＝ym+hi                                    (12) 同样地， 通过公式(9)也可得到左散索鞍处接触段左切点坐标， 进而可以检验悬空段的 右端点与接触段切 点是否共点， 或里程和高程坐标误差是否满足精度要求； 将其对散索鞍 预偏量θ与左(右)切点处竖切角β ’两个独立的未知变量进行全微分， 得到两者的影响矩阵 关系， 结果如公式(13)～(17)； 权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 114048531 A 3