本發(fā)明涉及斜拉橋施工控制方法，尤其是涉及一種斜拉橋雙索同時張拉無應力狀態(tài)施工控制方法。

背景技術(shù)：
無應力狀態(tài)控制方法是一種用于橋梁分階段施工成形控制的理論方法。這種控制方法基于兩個最重要的基本原理，其一，一定的結(jié)構(gòu)體系、邊界條件、外荷載和無應力狀態(tài)量唯一決定了結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，只要上述4個條件不變，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形與安裝成形過程無關；其二，無應力狀態(tài)量不隨其余3個條件的變化而變化，只在自身調(diào)整時才會變化。結(jié)構(gòu)的無應力狀態(tài)量是施工過程中眾多參量中穩(wěn)定的控制量，是無應力狀態(tài)控制法的核心。斜拉橋的無應力狀態(tài)量主要有斜拉索的無應力長度和主梁的無應力曲率，其中，主梁無應力曲率很難在施工過程中進行調(diào)節(jié)，一般通過調(diào)整索力和加臨時配重的方式使主梁平順合攏得以實現(xiàn)，合攏后再不能對主梁的無應力曲率進行調(diào)整，而斜拉索無應力長度則能在任意階段進行調(diào)整。因此，斜拉橋施工過程的無應力狀態(tài)控制主要是對斜拉索無應力長度進行控制。在已有的技術(shù)方法中，斜拉索無應力長度控制的原理模型只限于單索張拉，然而在實際施工中，通常要求對兩根索同時進行張拉，使用單索張拉模型會造成較大的施工控制誤差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種施工控制準確度和可靠性高的斜拉橋雙索同時張拉無應力狀態(tài)施工控制方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種斜拉橋雙索同時張拉無應力狀態(tài)施工控制方法，包括以下步驟：1)建立斜拉橋整體有限元模型，獲取目標成橋狀態(tài)的斜拉索張力及有應力長度；2)計算目標成橋狀態(tài)的斜拉索無應力長度；3)設定斜拉索初始張拉力，進行斜拉橋施工，從施工階段有限元模型獲取斜拉索初始有應力長度，并計算相應的斜拉索初始無應力長度；4)建立雙索同時張拉無應力狀態(tài)控制模型，以合龍狀態(tài)下的斜拉橋有限元模型為基礎，計算控制模型參數(shù)；5)根據(jù)斜拉索目標成橋狀態(tài)無應力長度、初始無應力長度及控制模型參數(shù)，由所述雙索同時張拉無應力狀態(tài)控制模型計算對應的斜拉索張拉力調(diào)整量；6)根據(jù)步驟5)計算的張拉力調(diào)整量，進行斜拉索張拉力調(diào)整施工。所述步驟2)中，計算目標成橋狀態(tài)的斜拉索無應力長度Lf,0采用的公式為：其中，Tf、Lf分別為目標成橋狀態(tài)的斜拉索張力及有應力長度，E為斜拉索彈性模量，A為斜拉索截面積。所述步驟3)中，計算相應的斜拉索初始無應力長度Lini,0采用的公式為：其中，Tini為斜拉索初始張拉力，Lini為斜拉索初始有應力長度，E為斜拉索彈性模量，A為斜拉索截面積。所述建立雙索同時張拉無應力狀態(tài)控制模型具體為：a1)建立初始平衡狀態(tài)下斜拉索的幾何變形協(xié)調(diào)關系：其中，KM1和KM2分別為雙索同時張拉時主梁彈性剛度，KN為雙索同時張拉時主塔彈性剛度，E1和E2分別為同時張拉的兩個索的彈性模量，A1和A2分別為兩個索的截面面積，T1和T2分別為兩個索的張力，L10和L20分別為兩個索的無應力長度，S為斜拉橋的塔、梁間的無應力距離；a2)兩個索的張拉力調(diào)整量分別為ΔT1和ΔT2時，調(diào)整后的無應力長度分別為L1′0和L2′0，建立新平衡狀態(tài)下斜拉索的幾何變形協(xié)調(diào)關系：a3)根據(jù)步驟a1)和a2)，獲得最終的雙索同時張拉無應力狀態(tài)控制模型：其中，控制模型參數(shù)ε1和ε2的定義為：ε1為1#索施加單位張力、2#索施加張力ΔT2/ΔT1時，沿1#索方向塔、梁距離的變化量，ε2為2#索施加單位張力、1#索施加張力ΔT1/ΔT2時，沿2#索方向塔、梁距離的變化量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：1、本發(fā)明建立了雙索同時張拉無應力狀態(tài)控制模型，與傳統(tǒng)單索張拉模型相比，本發(fā)明的模型能更好地適應雙索同時張拉控制的需要，提高施工控制的準確度；2、本發(fā)明施工控制方法可靠性高。3、無應力狀態(tài)施工控制方法是一種比較先進的橋梁施工控制方法，本發(fā)明擴展了該方法在斜拉橋施工領域的適用范圍，能有力推動該方法的工程應用，提高工程施工效率，增加經(jīng)濟效益。附圖說明圖1為本發(fā)明的建立雙索同時張拉無應力狀態(tài)控制模型的原理示意圖；圖2為本發(fā)明施工控制方法的流程示意圖；圖3為本發(fā)明實施例的斜拉橋有限元模型；圖4為本發(fā)明實施例的主梁目標成橋彎矩圖，單位為kN·m；圖5為本發(fā)明實施例的主梁實際成橋彎矩圖，單位為kN·m。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。如圖1所示，對于斜拉橋，用M表示斜拉索主梁張拉端，N表示斜拉索主塔張拉端，雙索同時張拉時，張拉端的主梁彈性剛度分別為KM1和KM2、主塔彈性剛度為KN，1#和2#索的彈性模量分別為E1和E2、截面面積分別為A1和A2，1#和2#索的張力分別為T1和T2、無應力長度分別為L10和L20，塔、梁間的無應力距離為S。在初始平衡狀態(tài)下，斜拉索的有應力長度與塔、梁變形量之和等于塔、梁間無應力距離，其幾何變形協(xié)調(diào)關系如下：主動調(diào)整1#和2#索的張拉力，調(diào)整量分別為ΔT1和ΔT2，調(diào)整后的無應力長度分別為L1′0和L2′0，在新平衡狀態(tài)下的幾何變形協(xié)調(diào)關系如下：將(3)-(1)、(4)-(2)，并忽略二階小量得，其中，ε1為1#索施加單位張力、2#索施加張力ΔT2/ΔT1時，沿1#索方向塔、梁距離的變化量，ε2為2#索施加單位張力、1#索施加張力ΔT1/ΔT2時，沿2#索方向塔、梁距離的變化量。上述的公式(5)和(6)即為斜拉橋雙索同時張拉無應力狀態(tài)控制模型。如圖2所示，運用上述斜拉橋雙索同時張拉無應力狀態(tài)控制模型進行施工控制方法的具體步驟為：步驟s101，建立斜拉橋整體有限元模型，獲取目標成橋狀態(tài)的斜拉索張力Tf及有應力長度Lf。步驟s102，計算目標成橋狀態(tài)的斜拉索無應力長度Lf0：步驟s103，設定斜拉索初始張拉力Tini，進行斜拉橋施工，從施工階段有限元模型獲取斜拉索初始有應力長度Lini，并計算相應的斜拉索初始無應力長度Lini,0：步驟s104，建立雙索同時張拉無應力狀態(tài)控制模型，計算在斜拉橋合攏狀態(tài)下的模型參數(shù)ε1和ε2。步驟s105，根據(jù)斜拉索目標成橋狀態(tài)無應力長度、初始無應力長度及模型參數(shù)ε1和ε2，根據(jù)所述雙索同時張拉無應力狀態(tài)控制模型獲得對應的斜拉索張拉力調(diào)整量。步驟s106，根據(jù)步驟s105，計算的張拉力調(diào)整量，進行斜拉索張拉力調(diào)整施工。下面以一實例進行施工控制說明。如圖3所示的一座三跨斜拉橋的整體有限元模型，采用塔梁墩固結(jié)體系，中跨35m，邊跨20m，塔高20m，墩高5m，梁端索距5m，墩與塔截面1×1m，主梁截面0.5×0.5m，索截面直徑0.01m，塔梁墩材料C50，索材料Q345，假定主梁自重80kN/m。斜拉索編號由邊跨到中跨分別為3#、2#、1#、4#、5#、6#。該斜拉橋的目標成橋狀態(tài)按先梁后索的施工方式優(yōu)化索力得到，實際施工正裝分析按懸臂施工計算。斜拉索的初張力由短索到長索分別為250kN、250kN、200kN。主梁合攏時采用施加臨時配重方式使得主梁平順合攏。主梁合攏后再將每根索的無應力長度調(diào)至目標成橋狀態(tài)，調(diào)索按1#與4#、2#與5#、3#與6#的組合方式依次進行。施工過程計算考慮結(jié)構(gòu)的幾何非線性，這樣計算的結(jié)構(gòu)受力過程與真實情況相符。該斜拉索目標成橋狀態(tài)、初張拉和調(diào)索后的索力、斜拉索無應力長度，以及調(diào)索時的ε值計算結(jié)果見表1。主梁目標成橋狀態(tài)和調(diào)索后實際成橋狀態(tài)的彎矩分別如圖4和圖5所示。通過目標成橋狀態(tài)與調(diào)索后實際成橋狀態(tài)的索力、斜拉索無應力長度和主梁彎矩，可以看出，調(diào)索后實際成橋狀態(tài)的索力、斜拉索無應力長度與目標成橋狀態(tài)非常接近，主梁彎矩分布趨勢也一致，存在較小的差異，說明本發(fā)明的原理模型是正確的。調(diào)索后的索力均偏小，無應力索長均偏大，出現(xiàn)這種差異主要有兩個原因：一是該斜拉橋的塔、梁的長細比較大，且承受的軸壓力也較大，這種情況下塔、梁的幾何非線性比較顯著，剛度出現(xiàn)明顯的軟化現(xiàn)象，而本發(fā)明的原理模型是在彈性理論基礎上建立的，其計算出的ΔT值會偏小；二是懸臂和先梁后索兩種施工成形的主梁無應力梁長會有差異，在施工過程模擬中未對無應力梁長做調(diào)整，這必然會對兩種方式的成橋內(nèi)力帶來差異。表1三種狀態(tài)下的索力及其斜拉索無應力長度