本發(fā)明涉及拱肋斜拉扣掛系統(tǒng)施工組織，特別涉及一種扣塔不平衡索力張拉的張拉方案確定方法及控制方法。
背景技術(shù)：
1、斜拉扣掛無支架施工方式，被廣泛的應(yīng)用于鋼管拱橋、鋼箱拱橋、鋼管混凝土拱橋、鋼筋混凝土拱橋和勁性骨架混凝土拱橋中，是拱橋節(jié)段拼裝的重要施工方式，特別在大跨拱橋施工中，優(yōu)勢(shì)顯著。
2、斜拉扣掛無支架施工方式需要應(yīng)用到斜拉扣掛系統(tǒng)，扣塔是組成斜拉扣掛系統(tǒng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，用于起到荷載轉(zhuǎn)換、臨時(shí)固定拱肋節(jié)段的作用，扣塔在使用過程中，除受到環(huán)境因素(風(fēng)荷載、溫度作用)影響外，影響最大的是扣塔與拱肋相接的扣索、扣塔與地面相接的背索的索力張拉過程，扣索與背索一般均采用千斤頂進(jìn)行張拉，但受限于千斤頂行程與結(jié)構(gòu)安全性控制，一般不能一次張拉到位，需要分級(jí)張拉，以盡可能的使扣塔處于力平衡狀態(tài)，但是，索力張拉的分級(jí)越多，勢(shì)必會(huì)增加施工時(shí)間和設(shè)備調(diào)動(dòng)次數(shù)，給施工帶來不利影響，因此，需要在結(jié)構(gòu)安全容許的條件下，盡可能減少索力張拉次數(shù)，并在張拉過程中對(duì)扣塔盡可能多的部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確保對(duì)應(yīng)張拉方案下的扣塔安全性。
3、目前扣塔的安全性控制主要注重于塔頂偏位和塔底的應(yīng)力，但是，對(duì)于類似分布受力的懸臂結(jié)構(gòu)，扣塔的最大偏位不一定在塔頂，同時(shí)，由于彎矩的作用，扣塔的最大應(yīng)力也不一定出現(xiàn)在塔底，且由于實(shí)際扣塔在塔底的連接較為復(fù)雜，多有應(yīng)力集中現(xiàn)象，因此，張拉方案如果僅以塔底的應(yīng)力作為唯一指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，會(huì)產(chǎn)生較大誤差，影響張拉方案下的扣塔安全性。
4、因此，目前亟需要一種技術(shù)方案，以解決現(xiàn)有拱肋斜拉扣掛系統(tǒng)的扣塔不平衡索力張拉過程的張拉方案和監(jiān)測(cè)指標(biāo)不適宜，不能為斜拉扣掛系統(tǒng)安全、高效施工提供最優(yōu)參考和指導(dǎo)，影響扣塔安全性的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于：針對(duì)現(xiàn)有拱肋斜拉扣掛系統(tǒng)的扣塔不平衡索力張拉過程的張拉方案和監(jiān)測(cè)指標(biāo)不適宜，不能為斜拉扣掛系統(tǒng)安全、高效施工提供最優(yōu)參考和指導(dǎo)，影響扣塔安全性的技術(shù)問題，提供了一種扣塔不平衡索力張拉的方案確定方法及控制方法。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
3、一種扣塔不平衡索力張拉的張拉方案確定方法，包括如下步驟：
4、s1、通過拱肋-扣塔-拉索組成的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型或軟件求解，獲取當(dāng)前施工階段的索力影響矩陣，所述索力影響矩陣包括結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響系數(shù)以及前一施工階段結(jié)構(gòu)響應(yīng)的累積；
5、s2、通過索力模塊建立不平衡索力數(shù)據(jù)庫(kù)，所述不平衡索力數(shù)據(jù)庫(kù)包括若干不平衡索力組合，每一組合對(duì)應(yīng)一個(gè)不對(duì)稱張拉方案；
6、s3、基于所述索力影響矩陣和所述不平衡索力數(shù)據(jù)庫(kù)，計(jì)算獲取張拉全過程結(jié)構(gòu)響應(yīng)；
7、s4、根據(jù)結(jié)構(gòu)響應(yīng)約束條件，篩選出符合條件的不平衡索力組合，確定不平衡索力組合可行域；
8、s5、在不平衡索力組合可行域中確定當(dāng)前施工階段的最優(yōu)張拉方案。
9、本發(fā)明的一種扣塔不平衡索力張拉的張拉方案確定方法，通過拱肋斜拉扣掛系統(tǒng)在各施工階段的索力張拉值，結(jié)合有限元模型獲取索力影響矩陣或直接導(dǎo)入索力影響矩陣，計(jì)算確定無條件約束情況下，不同張拉索力及索力差值情況下的關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)響應(yīng)，在給定約束條件下，確定容許的索力張拉工藝和最優(yōu)張拉方案，使張拉方案能夠滿足結(jié)構(gòu)響應(yīng)約束條件，確保扣塔在當(dāng)前施工階段的安全性。
10、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，還包括s6、匯總各施工階段的最優(yōu)張拉方案，確定斜拉扣掛系統(tǒng)不平衡索力張拉方案。確保扣塔在各施工階段的安全性。
11、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，s1中，所述結(jié)構(gòu)計(jì)算模型基于有限元要素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)庫(kù)和施工組織數(shù)據(jù)庫(kù)建立，所述索力影響矩陣通過在所述結(jié)構(gòu)計(jì)算模型中施加索力單位荷載獲得。其優(yōu)勢(shì)是可以得到扣塔任意位置、任意截面的結(jié)構(gòu)響應(yīng)物理量對(duì)于索力的影響矩陣。
12、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，s1中，結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響系數(shù)包括扣索單位力、背索單位力、拱肋節(jié)段自重單獨(dú)作用時(shí)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，結(jié)構(gòu)響應(yīng)的物理量包括扣索張拉終值、背索張拉終值以及扣塔重點(diǎn)部位的軸力、彎矩、應(yīng)力和偏位。
13、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，s2中，所述不平衡索力數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)索力張拉終值，按等差數(shù)列分別羅列扣索張拉值和背索張拉值，并一一組合獲得。
14、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，s3中，結(jié)構(gòu)響應(yīng)的物理量y＝c1×f1+c2×f2+c0，式中，c1、c2分別為考慮吊重系數(shù)后，扣索單位力、背索單位力單獨(dú)作用時(shí)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)；f1為扣索初拉力；f2為背索初張力；c0為考慮吊重系數(shù)后前一施工階段結(jié)構(gòu)響應(yīng)的累積。
15、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，式中，a1、a2、a3分別為扣索單位力、背索單位力、拱肋節(jié)段自重單獨(dú)作用時(shí)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，b1、b2、b3分別為扣索單位力、背索單位力、拱肋節(jié)段自重單獨(dú)作用時(shí)控制點(diǎn)豎向偏位響應(yīng)，g0為前一施工階段結(jié)構(gòu)響應(yīng)的累積，u為控制點(diǎn)豎向位移。
16、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，s4中，結(jié)構(gòu)響應(yīng)約束條件包括應(yīng)力條件和/或裂縫邊界條件和/或承載能力邊界條件。
17、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，s5中，所述最優(yōu)張拉方案根據(jù)張拉路徑的轉(zhuǎn)折數(shù)量和張拉路徑到可行域邊緣的距離綜合確定，或，通過將初擬張拉方案放置到可行域中進(jìn)行驗(yàn)證確定。
18、一種扣塔不平衡索力張拉的控制方法，采用如上所述的一種扣塔不平衡索力張拉的張拉方案確定方法獲取每一施工階段的最優(yōu)張拉方案，基于所述最優(yōu)張拉方案確定各施工階段扣塔結(jié)構(gòu)響應(yīng)最大值作為監(jiān)控指標(biāo)，并參照所述監(jiān)控指標(biāo)進(jìn)行扣塔不平衡索力張拉的控制。
19、本發(fā)明的一種扣塔不平衡索力張拉的控制方法，基于最優(yōu)張拉方案計(jì)算確定各施工階段的監(jiān)控指標(biāo)，為拱橋的斜拉扣掛系統(tǒng)安全、高效施工提供參考和指導(dǎo)，使拱肋斜拉扣掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工科學(xué)合理，安全可行。
20、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的一種扣塔不平衡索力張拉的張拉方案確定方法的有益效果是：
21、通過拱肋斜拉扣掛系統(tǒng)在各施工階段的索力張拉值，結(jié)合有限元模型獲取索力影響矩陣或直接導(dǎo)入索力影響矩陣，計(jì)算確定無條件約束情況下，不同張拉索力及索力差值情況下的關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)響應(yīng)，在給定約束條件下，確定容許的索力張拉工藝和最優(yōu)張拉方案，使張拉方案能夠滿足結(jié)構(gòu)響應(yīng)約束條件，確保扣塔在當(dāng)前施工階段的安全性；
22、本發(fā)明的一種扣塔不平衡索力張拉的控制方法，基于最優(yōu)張拉方案計(jì)算確定各施工階段的監(jiān)控指標(biāo)，為拱橋的斜拉扣掛系統(tǒng)安全、高效施工提供參考和指導(dǎo)，使拱肋斜拉扣掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工科學(xué)合理，安全可行。
1.一種扣塔不平衡索力張拉的張拉方案確定方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的一種扣塔不平衡索力張拉的張拉方案確定方法，其特征在于，還包括s6、匯總各施工階段的最優(yōu)張拉方案，確定斜拉扣掛系統(tǒng)不平衡索力張拉方案。
3.如權(quán)利要求1所述的一種扣塔不平衡索力張拉的張拉方案確定方法，其特征在于，s1中，所述結(jié)構(gòu)計(jì)算模型基于有限元要素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)庫(kù)和施工組織數(shù)據(jù)庫(kù)建立，所述索力影響矩陣通過在所述結(jié)構(gòu)計(jì)算模型中施加索力單位荷載獲得。
4.如權(quán)利要求1所述的一種扣塔不平衡索力張拉的張拉方案確定方法，其特征在于，s1中，結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響系數(shù)包括扣索單位力、背索單位力、拱肋節(jié)段自重單獨(dú)作用時(shí)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，結(jié)構(gòu)響應(yīng)的物理量包括扣索張拉終值、背索張拉終值以及扣塔重點(diǎn)部位的軸力、彎矩、應(yīng)力和偏位。
5.如權(quán)利要求1所述的一種扣塔不平衡索力張拉的張拉方案確定方法，其特征在于，s2中，所述不平衡索力數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)索力張拉終值，按等差數(shù)列分別羅列扣索張拉值和背索張拉值，并一一組合獲得。
6.如權(quán)利要求1所述的一種扣塔不平衡索力張拉的張拉方案確定方法，其特征在于，s3中，結(jié)構(gòu)響應(yīng)的物理量?，式中，c1、c2分別為考慮吊重系數(shù)后，扣索單位力、背索單位力單獨(dú)作用時(shí)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)；f1為扣索初拉力；f2為背索初張力；c0為考慮吊重系數(shù)后前一施工階段結(jié)構(gòu)響應(yīng)的累積。
7.如權(quán)利要求6所述的一種扣塔不平衡索力張拉的張拉方案確定方法，其特征在于，，式中，a1、a2、a3分別為扣索單位力、背索單位力、拱肋節(jié)段自重單獨(dú)作用時(shí)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，b1、b2、b3分別為扣索單位力、背索單位力、拱肋節(jié)段自重單獨(dú)作用時(shí)控制點(diǎn)豎向偏位響應(yīng)，g0為前一施工階段結(jié)構(gòu)響應(yīng)的累積，u為控制點(diǎn)豎向位移。
8.如權(quán)利要求1所述的一種扣塔不平衡索力張拉的張拉方案確定方法，其特征在于，s4中，結(jié)構(gòu)響應(yīng)約束條件包括應(yīng)力條件和/或裂縫邊界條件和/或承載能力邊界條件。
9.如權(quán)利要求1所述的一種扣塔不平衡索力張拉的張拉方案確定方法，其特征在于，s5中，所述最優(yōu)張拉方案根據(jù)張拉路徑的轉(zhuǎn)折數(shù)量和張拉路徑到可行域邊緣的距離綜合確定，或，通過將初擬張拉方案放置到可行域中進(jìn)行驗(yàn)證確定。
10.一種扣塔不平衡索力張拉的控制方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1所述的一種扣塔不平衡索力張拉的張拉方案確定方法獲取每一施工階段的最優(yōu)張拉方案，基于所述最優(yōu)張拉方案確定各施工階段扣塔結(jié)構(gòu)響應(yīng)最大值作為監(jiān)控指標(biāo)，并參照所述監(jiān)控指標(biāo)進(jìn)行扣塔不平衡索力張拉的控制。