(19)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 202210385951.X (22)申请日 2022.04.13 (71)申请人 中交第四公路工程局有限公司 地址 100022 北京市朝阳区建外街道建国 路91号金地中心 A座27层 (72)发明人 许开来　李鹏飞　王思齐　张传涛　 薛占文　彭章良　 (74)专利代理 机构 深圳峰诚志合知识产权代理 有限公司 4 4525 专利代理师 张腾 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) E01D 21/00(2006.01) E01D 11/04(2006.01)E01D 19/16(2006.01) (54)发明名称 一种独斜塔斜拉桥施工控制方法 (57)摘要 本发明提供一种独斜塔斜拉桥施工控制方 法， 在施工过程中采用支撑主动顶推力、 斜拉索 张拉力和主梁配重多重控制手段。 基于有限元模 型， 以结构施工过程应力安全余量最大为原则， 并考虑减少施工的复杂程度， 得到最优顶推力、 拉索张拉力及主梁配重方案。 施工控制方法步骤 如下： 建立全桥精细化施工过程有限元模型， 在 模型中准确模拟出支撑顶推力、 拉索张拉力及主 梁配重对结构施工应力影 响； 在模型中通过敏 感 性分析得到最优顶推力、 拉索张拉力及主梁配重 最佳组合方案。 本发明的有益效果是： 降低了斜 塔施工难度， 结合有限元方法采用多重控制手段 来更加准确地控制施工过程中斜塔应力及线形， 保证结构施工过程 安全性。 权利要求书1页 说明书4页 附图9页 CN 114781026 A 2022.07.22 CN 114781026 A 1.一种独斜塔斜拉桥施工控制方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1、 建立有限元模型； 步骤2、 确定最优顶推力方案； 步骤3、 确定最优斜拉索张拉力； 步骤4、 确定最优主梁配重方案 。 2.根据权利要求1所述的一种独斜塔斜拉桥施工控制方法， 其特征在于： 步骤1为根据 拟施工独斜塔斜拉桥的信息,采用Midas/Civil有限元分析软件建立全桥精细化的施工过 程模型； 其中主梁、 主墩及桥塔采用空间梁单元模拟， 斜拉索采用只受拉桁架单元模拟； 桥 塔背向支撑上支点与桥塔间通过钢臂弹性连接， 支撑下支点与地面固结； 支撑主动顶推力 通过千斤顶添加， 千斤顶采用桁架单 元模拟； 主梁配重通过均布荷载 方式添加。 3.根据权利要求1所述的一种独斜塔斜拉桥施工控制方法， 其特 征在于： 步骤2包括： 步骤21、 改变支撑主动顶推力高度， 保持其他参数不变， 研究在不同顶推力高度下桥塔 施工阶段最大应力的变化 规律； 步骤22、 改变支撑主动顶推力角度， 角度通过三角架控制， 保持其他参数不变， 研究在 不同顶推力角度下桥塔施工阶段最大应力的变化 规律； 步骤23、 改变支撑主动顶推力大小， 保持其他参数不变， 研究在不同顶推力大小下桥塔 施工阶段最大应力的变化 规律； 步骤24、 根据步骤21至步骤23的规律确定最优顶推力方案使得桥塔施工阶段应力安全 余量最大。 4.根据权利要求1所述的一种独斜塔斜拉桥施工控制方法， 其特征在于： 步骤3为在建 立的全桥有限元模型中， 通过对施工过程中桥塔和主梁关键截面的应力和位移控制， 改变 斜拉索张拉力， 保持其他参数不变， 研究在不同斜拉索张力下桥塔及主梁施工阶段应力变 化规律， 以此确定最优斜拉索张力使得桥塔及主梁施工阶段应力安全余 量最大。 5.根据权利要求1所述的一种独斜塔斜拉桥施工控制方法， 其特征在于： 步骤4为通过 模型进行主梁配重敏感性分析， 配重添加在钢主梁节段上， 配重通过均 布荷载添加， 主要包 括配重位置和配重大小； 改变模 型中配重添加钢主梁节段位置， 保持配重大小不变， 研究在 不同配重添加位置下桥塔及主梁施工阶段应力变化规律， 以此确定最优配重位置使得桥塔 及主梁施工阶段应力安全余 量最大； 最优配重大小确定方法与上述相同。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114781026 A 2一种独斜塔斜拉桥施工控制方 法 技术领域 [0001]本发明属于建筑技 术领域， 具体涉及一种独斜塔斜拉桥施工控制方法。 背景技术 [0002]斜拉桥是一种高次超静定的组合体系桥梁， 其上部结构由主梁、 斜拉索、 桥塔三部 分构成； 与其他体系桥梁所不同的是， 斜拉桥可以通过调整斜拉索索力来改变主梁和主塔 受力状态和线形。 人们对桥梁外形 的追求越来越高， 具有艺术感的桥梁更能得到人们的认 同和青眯， 桥梁工程师设计出了独斜塔斜拉桥， 它不仅继承了普通斜拉桥桥体轻盈， 线条流 畅的特点， 而且倾斜的斜塔更给人带来了不对称的美感和强大的视觉冲击力。 但与此同时， 桥塔倾斜给斜拉桥施工过程造成了巨大的困难， 此类桥梁施工难度越来越高。 [0003]独斜塔与双塔或多塔斜拉桥相比， 独斜塔斜拉桥跨径要小很多， 而这种比较新颖 的结构体系相对于 常规的直塔斜拉桥而言是结构体系的突破， 斜塔体系的索塔是整个结构 体系的关键构件， 它的设计构思本质上是利用倾斜索塔的自重来代替部分边跨拉索的作 用。 目前斜塔施工可采用自平衡施工法， 即在施工过程中依靠斜塔 自身的强度承受各种荷 载的方法， 同时超高钢管脚手架仅作为施工平台， 不承受斜塔自重。 但这种方法要求桥塔自 身具有很高的承载能力， 桥塔成本较高。 除此之外， 斜塔施工也可采用在斜塔倾斜一侧安装 临时支撑结构， 以抵抗斜塔重力在桥塔根部处产生的倾覆力矩。 临时支撑对斜塔变形起到 约束作用， 对斜塔产生一个约束力， 被动地消除后续施工对斜塔产生的不利弯矩， 这种方法 不能完全消除临 时支撑设置前施工产生的不利影响， 在成桥阶段临 时支撑拆除后桥塔根部 处仍然有残余应力存在。 同时， 随着塔柱施工节段不断升高， 自重荷载不断增加， 被动临时 支撑所能提供的支撑力往往不够， 因此往往就需要设置很多道临 时支撑来保证桥塔应力安 全， 这样既增 加了钢材的用量， 又需要更多的人力和工时。 发明内容 [0004]本发明的目的在于克服现有独斜塔斜拉桥施工中斜塔施工难度大， 斜塔应力及线 性难以控制的问题。 提出采用支撑主动顶推力、 斜拉索张力及主梁配重多重控制手段的施 工控制方法， 包括如下步骤： [0005]步骤1、 建立有限元模型： 根据拟施工独斜塔斜拉桥的信息,采用Midas/Civil有限 元分析软件建立全桥精细化的施工过程模型； 其中主梁、 主墩及桥塔采用空间梁 单元模拟， 斜拉索采用只受拉桁架单元模拟； 桥塔背向支撑上支点与桥塔间通过钢臂弹性连接， 支撑 下支点与地面固结； 支撑主动顶推力通过千斤顶添加， 千斤顶采用桁架单元模拟； 主梁配重 通过均布荷载 方式添加； [0006]步骤2、 确定最优顶推力方案： 通过模型进行支撑主动顶推力敏感性分析， 主要包 括顶推力高度位置、 顶推力角度和顶推力大小； [0007]步骤21、 改变支撑主动 顶推力高度， 保持其他参数不变， 研究在不同顶推力高度下 桥塔施工阶段最大应力的变化 规律；说　明　书 1/4 页 3 CN 114781026 A 3