(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 202210879908.9 (22)申请日 2022.07.25 (71)申请人 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 地址 430056 湖北省武汉市武汉经济技 术 开发区博学路8号 (72)发明人 刘汉顺　董学智　王东晖　唐贺强　 屈爱平　罗扣　杨灿文　谢馨　 彭凌风　靳彦军　 (74)专利代理 机构 武汉智权专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 42225 专利代理师 马丽娜 (51)Int.Cl. E01D 11/02(2006.01) E01D 19/14(2006.01) G06F 30/20(2020.01)G06F 30/13(2020.01) (54)发明名称 一种三塔悬索桥中塔设计方法及装置 (57)摘要 本发明涉及桥梁建造技术领域， 具体涉及一 种三塔悬索桥中塔 设计方法及装置。 该三塔悬索 桥中塔设计方法包括以下步骤： 建立将中塔等效 为弹簧的等效桥梁计算模型； 根据设计规范对全 桥竖向刚度和主缆抗滑安全系数的要求， 通过等 效桥梁计算模 型模拟计算， 确定中塔纵向刚度区 间； 基于中塔纵向刚度区间， 确定中塔的材料和 截面尺寸。 能够解决现有技术方案中三塔悬索桥 通过全桥模 型的大范围试算确定中塔 设计参数， 存在计算分析工作量大， 设计效率 不高的问题。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115182231 A 2022.10.14 CN 115182231 A 1.一种三塔悬索桥中塔设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 建立将中塔等效为弹簧的等效桥梁计算模型； 根据设计规范对全桥竖向刚度和主缆抗滑安全系数的要求， 通过等效桥梁计算模型模 拟计算， 确定中塔纵向刚度区间； 基于中塔纵向刚度区间， 确定中塔的材 料和截面尺寸。 2.如权利要求1所述的三塔悬索桥中塔设计方法， 其特征在于， 所述的根据设计规范对 全桥竖向刚度和主缆抗滑安全系 数的要求， 通过等效桥梁计算模型模拟计算， 确定中塔纵 向刚度区间， 包括： 调整弹簧的纵向刚度， 通过等效桥梁计算模型模拟计算， 得到各种弹簧纵向刚度对应 的挠跨比和主缆 抗滑安全系数； 判断各种弹簧纵向刚度对应的挠跨比和主缆抗安全系数， 是否满足设计规范对全桥竖 向刚度和主缆 抗滑安全系数的要求； 根据满足设计规范对全桥竖向刚度和主缆抗滑安全系数要求的所有纵向刚度， 确定中 塔纵向刚度区间。 3.如权利要求2所述的三塔悬索桥中塔设计方法， 其特征在于， 所述的根据满足设计规 范对全桥竖向刚度和主缆抗滑安全系 数要求的所有纵向刚度， 确定中塔纵向刚度区间， 包 括： 将满足设计规范对全桥竖向刚度和主缆抗滑安全系数要求的所有纵向刚度中的最小 值减小设定比例， 最大值 放大设定比例； 所有纵向刚度中的最小值减小设定比例以及最大值放大设定比例后的区间， 作为为中 塔纵向刚度区间。 4.如权利要求1所述的三塔悬索桥中塔设计方法， 其特征在于， 所述的基于 中塔纵向刚 度区间， 确定中塔的材 料和截面尺寸， 包括： 根据塔顶反力及工程经验， 确定中塔初步的材 料和截面尺寸； 判断中塔初步的材料和截面尺寸对应的纵向刚度是否在中塔纵向刚度区间内， 若否， 则重新选 定中塔的材 料和截面尺寸， 直至得到的中塔纵向刚度在中塔纵向刚度区间内； 判断中塔名义应力、 裂缝宽度、 全桥竖向刚度和主缆抗滑安全系数是否满足设计要求， 若否， 则重新选定中塔的材料和截面尺寸， 直至中塔名义应力、 裂缝宽度、 全桥竖向刚度和 主缆抗滑安全系数满足设计要求； 判断稳定安全系数是否满足设计要求， 若否， 则重新选定 中塔的材料和截面尺寸， 直至 得到的稳定安全系数满足设计要求。 5.如权利要求4所述的三塔悬索桥中塔设计方法， 其特征在于， 在判断中塔初步的材料 和截面尺寸对应的纵向刚度是否在中塔纵向刚度区间内时， 将中塔初步的材料和截面尺 寸， 带入中塔模型计算， 得到中塔纵向刚度。 6.如权利要求4所述的三塔悬索桥中塔设计方法， 其特征在于， 在判断中塔名义应力、 裂缝宽度、 全桥竖向刚度和主缆抗滑 安全系数是否满足设计要求时， 建立全桥模 型， 将选定 的中塔材料和截面尺寸， 带入全桥模型计算， 得到中塔名义应力、 裂缝宽度、 全桥竖向刚度 和主缆抗滑安全系数。 7.如权利要求5所述的三塔悬索桥中塔设计方法， 其特征在于， 在判断稳定安全系数是权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115182231 A 2否满足设计要求时， 同样是根据全桥模型计算稳定安全系数。 8.如权利要求4所述的三塔悬索桥中塔设计方法， 其特征在于， 在根据塔顶反力及工程 经验， 确定中塔初步的材料和截面尺寸时， 使中塔初步的材料和截面尺寸对应的纵向刚度 偏向于中塔纵向刚度区间的上限值取值。 9.如权利要求1所述的三塔悬索桥中塔设计方法， 其特征在于： 所述等效桥梁计算模型 中主缆采用索单元模拟， 吊索采用杆单元模拟， 桥塔、 加劲梁和鞍座用梁单元模拟， 加劲梁 在中塔处采用竖向和横向约束， 纵向设弹性索， 边塔和辅助墩处采用竖向和横向约束。 10.一种三塔悬索桥中塔设计装置， 其特 征在于， 包括： 等效模型建立模块， 其用于建立将中塔等效为弹簧的等效桥梁计算模型； 纵向刚度区间确定模块， 其用于根据设计规范对全桥竖向刚度和主缆抗滑安全系数的 要求， 通过等效桥梁计算模型模拟计算， 确定中塔纵向刚度区间； 中塔参数确定模块， 其用于基于中塔纵向刚度区间， 确定中塔的材 料和截面尺寸。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115182231 A 3