[发明专利]一种调节套筒影响下的斜拉桥索力计算方法

权利要求书

1.一种调节套筒影响下的斜拉桥索力计算方法，用于计算柔性拉索（1）的索力，所述柔性拉索（1）上设有调节套筒（2），所述柔性拉索（1）、调节套筒（2）的外端均设有铰接锚（3），所述柔性拉索（1）与调节套筒（2）之间固接，所述铰接锚（3）与桥体铰接，所述调节套筒（2）为刚性拉杆，其特征在于：

所述计算方法包括如下步骤：

步骤1：计算位移函数；

步骤2：变形协调；

步骤3：求解索力；

所述步骤1还包括如下步骤：

步骤1.1：使用计算模态分析得到柔性拉索（1）在单侧调节调节套筒（2）作用下的振形图：

步骤1.2：一般拉索的振形函数均视为正弦函数，在调节套筒（2）的作用下，柔性拉索（1）的振形发生了改变，柔性拉索（1）部分为正弦函数和线性函数的叠加函数，而调节套筒（2）部分为线性函数，从而得出柔性拉索（1）部分的位移函数；

步骤1.3：在柔性拉索（1）部分的位移函数中叠加一个线性函数，从而得出其振形函数和调节套筒（2）部分的线性函数；

所述步骤3还包括如下步骤：

步骤3.1：计算柔性拉索（1）的动能和势能；

步骤3.2：计算调节套筒（2）的动能和势能；

步骤3.3：计算拉索系统总动能和总势能；

步骤3.4：计算索力T的表达式；

所述步骤1.2中，所述柔性拉索（1）部分的位移函数的位移函数为：

（1）

式中：φ(x)为拉索振形函数；为索对称安装减振器后，第n阶振动的固有频率；为拉索振动初相位；

所述步骤1.3中，所述柔性拉索（1）部分的振形函数和调节套筒（2）部分的线性函数分别为：

柔性拉索（1）部分的振形函数：

（2）

式中：a、b为待定常数；

调节套筒（2）部分的线性函数为：

（3）

式中：k、c为待定常数；

所述步骤2中，所述变形协调的具体步骤为：

所述柔性拉索（1）和调节套筒（2）在处：

其位移相等()，则：

即；

其斜率相等（），则：

=

即

得：

。

2.根据权利要求1所述的一种调节套筒影响下的斜拉桥索力计算方法，其特征在于：所述步骤3.1中，所述柔性拉索（1）的动能和势能计算步骤为：

所述柔性拉索（1）的动能T₁为：

（4）

=

=；

所述柔性拉索（1）的势能V₁为：

（5）

=

=。

3.根据权利要求1所述的一种调节套筒影响下的斜拉桥索力计算方法，其特征在于：所述步骤3.2中，所述调节套筒（2）的动能和势能计算步骤为：

所述调节套筒（2）的动能T₂为：

（6）

=

所述调节套筒（2）的势能V₂为：

（7）。

4.根据权利要求2所述的一种调节套筒影响下的斜拉桥索力计算方法，其特征在于：所述步骤3.3中，所述拉索系统的动能和势能计算步骤为：

所述拉索系统的总动能E_k为：

+（8）

所述拉索系统的总势能E_p为：

（9）。

5.根据权利要求3所述的一种调节套筒影响下的斜拉桥索力计算方法，其特征在于：所述步骤3.4中，所述计算索力T的表达式计算步骤为：

根据能量守恒定律，有

（10）

经计算，动能在时达到最大，由此可推，势能在时达到最大，按上述结论化简后得：

+（11）

=（12）

将动能最大值和势能最大值代入式（10），化简后为一个关于a的等式，此时要求a为非0解，由此可得到索力T的表达式：

{

+-}。