[发明专利]一种三主缆悬索桥恒载横桥向均匀分配方法

权利要求书

1.一种三主缆悬索桥恒载横桥向均匀分配方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在纵桥向，利用刚性支撑连续梁法，计算得出支点反力；

(2)根据步骤(1)算得的支点反力，确定沿纵桥向该支点所承担的荷载区间，并用一根横梁对该区间等效替代；

(3)利用横桥向三吊杆力相等的假定，根据步骤(1)算得的支点反力求出每一吊杆力；在横桥向，利用弹性支承连续梁法，计算横梁每一截面弯矩；根据挠曲线近似微分方程，并利用第一、二吊点处变形协调条件，计算出横梁各截面的转角和挠度；

(4)根据第三吊点处变形协调，构建三吊杆刚度所需满足的方程；对于横截面对称的桥梁，构建补充两边吊杆刚度相等条件的方程；对于横截面非对称的桥梁，利用功能原理，构建补充三吊杆刚度所需满足的方程；

(5)确定三吊杆中任意一根吊杆的刚度，即可根据前述方程计算得到另两吊杆刚度。

2.根据权利要求1所述的一种三主缆悬索桥恒载横桥向均匀分配方法，其特征在于，所述步骤(1)中计算得出支反力的具体步骤如下：获取三索面悬索桥主梁沿纵桥向的材料特性、截面面积，建立一个与三索面悬索桥主梁横截面特性一致的刚性支撑连续梁，悬索桥的吊杆可简化为连续梁的支座；此时，利用力法算出该连续梁的支反力。

3.根据权利要求1所述的一种三主缆悬索桥恒载横桥向均匀分配方法，其特征在于，所述步骤(2)中确定沿纵桥向该支点所承担的荷载区间，并用一根横梁对该区间等效替代的具体步骤如下：根据步骤(1)计算得到的支反力，由竖向力平衡确定支点承受荷载的区间，并获取三索面悬索桥主梁在支点承担区间内沿横桥向的材料特性、截面面积，建立一个与三索面悬索桥主梁在区间内沿横桥向截面特性一致的横梁。

4.根据权利要求1所述的一种三主缆悬索桥恒载横桥向均匀分配方法，其特征在于，所述步骤(3)中计算出横梁各截面的转角和挠度的具体步骤如下：

悬索桥的吊杆简化为连续梁的弹性支座，则任意截面弯矩表示为：

式中，q为各截面自重等效外加荷载集度，P_i为第i吊点处的吊杆力，l_i为弹性支承连续梁的各段长度；

其中：设一函数簇f_n(x),其定义式为

为区别于一般函数，上式中使用了尖括号，该形式的函数称为奇异函数，

设吊杆伸长量为Δ_i，轴向刚度为k_i，则：

根据三吊杆力相等的假定，由竖向力平衡有：

式中，l为弹性支承连续梁总长；

再由梁的挠曲线近似微分方程：

计算出任意截面的转角表达式为：

计算出任意截面挠度表达式为：

5.根据权利要求1所述的一种三主缆悬索桥恒载横桥向均匀分配方法，其特征在于，所述步骤(4)中构建三吊杆刚度所需满足的方程、补充两边吊杆刚度相等条件的方程和补充三吊杆刚度所需满足的方程的具体步骤如下：

根据横梁各支点处左右段转角与挠度相等，且第一、二支点处挠度分别为吊杆伸长量Δ₁、Δ₂，可得各常数项为：

另外，由第三支座处挠度为该处吊杆伸长量Δ₃，可得：

对于横截面对称的桥梁，补充边吊杆刚度相等条件，即：

k₁＝k₃                        (2)

对于横截面非对称的桥梁，补充功能原理条件，具体为横梁自重等效荷载集度在横梁挠度方向做的功等于吊杆弹性势能增量与横梁弯曲势能增量之和，即：

W(q)＝U_M+U_k

亦可表示为：