(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 202211348786.7 (22)申请日 2022.10.31 (71)申请人 西安建筑科技大 学 地址 710055 陕西省西安市碑林区雁塔路 13号 (72)发明人 郭琦　李恩亮　蒲广宁　赵澜婷　 刘斌　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 马贵香 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种系杆拱桥的临时系杆索力计算方法及 系统 (57)摘要 本发明公开了一种系杆拱桥的临时系杆索 力计算方法及系统， 包括以下步骤： 计算集中荷 载作用下吊杆和拱上立柱对拱脚的力矩； 计算集 中荷载作用下扣索 的竖向分力向量对拱脚的力 矩和扣索水平分力引起的推力； 基于吊杆和拱上 立柱对拱脚的力矩和扣索 的竖向分力向量对拱 脚的力矩得到竖向集中力对拱脚产生的力矩； 计 算均布荷载作用下主拱肋拱脚处的弯矩值； 基于 主拱肋拱脚处的弯矩值和竖向集中力对拱脚产 生的力矩计算得到均布荷载和集中荷载竖向分 力作用下产生的水平推力； 基于均布荷载和集中 荷载竖向分力作用下产生的水平推力和集中荷 载作用下扣索水平分力引起的推力得到系杆索 力。 本方法变量较少， 能快速准确地确定临时系 杆张拉力， 计算结果的精度高。 权利要求书3页 说明书9页 附图4页 CN 115510551 A 2022.12.23 CN 115510551 A 1.一种系杆拱桥的临时系杆索力计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 计算集中荷载作用下吊杆和拱 上立柱对拱脚的力矩； S2： 计算集中荷载作用下扣索的竖向分力向量对拱脚的力矩和扣索水平分力引起的推 力； S3： 基于吊杆和拱上立柱对拱脚的力矩和扣索的竖向分力向量对拱脚的力矩得到竖向 集中力对拱脚 产生的力矩； S4： 计算均布荷载作用下主拱肋拱脚处的弯 矩值； S5： 基于主拱肋拱脚处的弯矩值和竖向集中力对拱脚产生的力矩计算得到均布荷载和 集中荷载 竖向分力作用下产生的水平推力； S6： 基于均布荷载和集中荷载竖向分力作用下产生的水平推力和集中荷载作用下扣索 水平分力引起的推力得到系杆索力。 2.根据权利要求1所述的一种系杆拱桥的临时系杆索力 计算方法， 其特征在于， 所述步 骤S1包括以下步骤： 定义集中力竖向分力向量{Q}＝{Q1,Q2，…， Qp}T， 其中p表示单片 主拱肋的半结构受到各 根吊杆及拱 上立柱的p个集中力； 定义力臂向量{x}T为各根吊杆及拱上立柱距离其所在半结构中起拱点的水平距离， 记 为： {x}T＝(x1,x2，…， xp)T， 其中p表示单片主拱肋的半结构受到来自吊杆及拱上立柱的p个 集中力和起拱点之间的距离； 则集中荷载作用下吊杆和拱 上立柱对拱脚的力矩为： Mj2＝{Q}{x}T    (1)。 3.根据权利要求2所述的一种系杆拱桥的临时系杆索力 计算方法， 其特征在于， 所述步 骤S2包括以下步骤： 定义集中力竖向分力向量{Fy}＝(Fy1,Fy2，…， Fyn)， 其中n表示单片主拱肋的半结构受到 来自吊杆及拱上立柱的n个集中力， 其中Fyi＝Fi×sinφi， Fi为第i根扣索的索力大小， φi为 第i根扣索和水平方向之间的夹角； 定义力臂向量{d}T， {d}T为各根扣索距离其所在半结构中起拱点的水平距离， 记为： {d}T ＝(d1,d2，…， dn)T， 其中n表示单片主拱肋的半结构受到来自吊杆及拱上立柱的集中力和起 拱点之间的n个距离； 集中荷载作用下扣索的竖向分力向量对拱脚的力矩为： Mj1＝{Fy}{d}T      (2)。 4.根据权利要求3所述的一种系杆拱桥的临时系杆索力 计算方法， 其特征在于， 所述步 骤S2包括以下步骤： 所述扣索水平分力引起的推力通过公式(3)计算得到： 其中， 其中Fxi＝Fi×cosφi， Fi为第i根扣索的索力大小， φi为第i根扣索和水平方向之 间的夹角， 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115510551 A 25.根据权利要求4所述的一种系杆拱桥的临时系杆索力 计算方法， 其特征在于， 所述步 骤S2包括以下步骤： 所述公式(3)中F(q)的函数关系为： 其中， Fi(qi)表示距离起拱点d处的单位水平力作用下的拱座推力； qi表示第i根扣索作 用位置和起拱点的距离与主拱跨度一半的比值, 6.根据权利要求1所述的一种系杆拱桥的临时系杆索力 计算方法， 其特征在于， 所述步 骤S3中， 通过公式(5)计算竖向集中力对拱脚 产生的竖向力矩： Mj＝Mj1+Mj2     (5) 其中， Mj1集中荷载作用下扣索的竖向分力向量对拱脚的力矩； Mj2集中荷载作用下吊杆 和拱上立柱对拱脚的力矩。 7.根据权利要求1所述的一种系杆拱桥的临时系杆索力计算方法， 其特征在于， 所述S4 中， 均布荷载作用下主拱肋拱脚处的弯 矩值通过公式(6)计算得到： 其中， A为主拱肋截面积， γ为主拱肋材 料重度， α 为弯 矩调整系数。 8.根据权利要求1所述的一种系杆拱桥的临时系杆索力 计算方法， 其特征在于， 所述步 骤S5包括以下步骤： 通过公式(7)得到均布荷载和集中荷载作用下的总弯 矩值： ∑M＝Mk+Mj     (7) 其中， Mj竖向集中力对拱脚产生的竖向力矩； Mk表示均布荷载作用下主拱肋拱脚处的弯 矩值； 通过公式(8)得到均布荷载和集中荷载作用下产生的竖向推力： 其中， f为主拱矢高。 9.根据权利要求8所述的一种 系杆拱桥的临时系杆索力计算方法， 其特 征在于， 所述步骤S6通过公式(9)得到均衡载荷与集中载荷作用下产生的拱座推力总和： Hg＝Hg1+Hg2     (9) 其中， Hg2表示扣索水平分力引起的推力； Hg1表示均布荷载和集中荷载作用下产生的竖 向推力； 通过公式(10)得到系杆索力： FL＝Hg      (10)。 10.根据权利要求1所述的一种系杆拱桥的临时系杆索力计算系统， 其特征在于， 包括 集中荷载力矩获取模块一、 集中荷载力矩获取模块二、 集中荷载竖向集中力获取模块、 均 布权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115510551 A 3