(19)中华 人民共和国 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 202111416418.7 (22)申请日 2021.11.25 (71)申请人 四川省公路规划勘察设计 研究院有 限公司 地址 610000 四川省成 都市高新区天府五 街200号4号楼B座7-10楼 (72)发明人 王戈　郑旭峰　梁健　肖雨　 黄文聪　费豪　范碧琨　何娇阳　 万川龙　孙才志　康玲　李畅　 聂骏　 (74)专利代理 机构 四川力久律师事务所 512 21 代理人 刘童笛 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/13(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 悬索桥重力锚碇的优化设计方法 (57)摘要 本发明涉及悬索桥技术领域， 具体涉及一种 悬索桥重力锚碇的优化设计方法， 保证前倾面为 倾斜面之类锚碇的设置倾斜角及其结构尺寸能 够满足基底承 载能力要求， 并保证锚碇具有足够 的抗滑移、 抗倾覆能力， 充分发挥锚碇基础构造 的潜能， 减小材料浪费， 即可用于设计验算， 也可 用于优化计算。 权利要求书3页 说明书12页 附图6页 CN 114239342 A 2022.03.25 CN 114239342 A 1.一种悬索桥重力锚碇的优化设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： A.根据给定的锚碇倾斜角α、 β、 γ及结构尺寸， 判断设计主缆拉力F0对锚碇的力学作用 的所属工况， 其中α 是锚碇基础的前倾面(1)与水平方向之间的夹角、 β 是锚碇基础的后倾面(2)与水 平方向之间的夹角、 γ是主缆拉力与水平方向之间的夹角； B.根据所属工 况， 判断在设计主 缆拉力F0作用下锚碇 是否满足基底 应力承载要 求， 若不 满足则通过调整α、 β、 γ及结构尺寸之中的至少一项设计参数重新进入步骤A， 若满足则进 入步骤C； C.分别获取抗滑移、 抗倾覆临界条件下的主缆拉力极限值； 取各临界条件下所获得的 主缆拉力极限值中的最小值作为主缆加载最大值Fmax， 从而得到主缆力容许增大倍数， 并判 断主缆力容许增大倍数是否满足设计要求， 若不满足则通过调整α、 β 、 γ及结构尺寸之中的 至少一项设计参数重新进入步骤A， 若满足则进入步骤D； D.依据所属工况进行抗滑移、 抗倾覆验算； 若不满足， 则调整α、 β、 γ及结构尺寸之中的 至少一项设计参数并回到步骤A， 否则 获得满足基底应力承载要求、 抗滑移、 抗倾覆要求的α、 β、 γ及结构尺寸， 完成锚碇的优 化设计。 2.根据权利要求1所述的悬索桥重力锚碇的优化设计方法， 其特征在于， 在步骤B中， 当 锚碇在设计主缆拉力F0作用下的所属工况为： 处于前倾面(1)和后倾面(2)均承压的情况 下， 计算前倾面(1)上的顶缘和底缘处的应力以及后倾面(2)上的顶缘和底缘处的应力， 并 判断所得各应力值是否均小于或等于基底应力容许值δp： 若是， 则锚碇在设计参数α、 β、 γ 及结构尺寸的基础上， 以及 在设计主缆拉力F0作用下满足基底承载能力要求。 3.根据权利要求2所述的悬索桥重力锚碇的优化设计方法， 其特征在于， 通过以下步骤 得到前倾 面(1)上的顶缘和底缘处的应力以及后倾 面(2)上的顶缘和底缘处的应力： a.先由力学平衡方程： F0cosγ‑F1sinα +F2sinβ ＝0； F0sinγ+F1cosα +F2cosβ ＝0； 得到F1和F2； b.然后联立下式： 刚体弯矩平衡方程： M0+MF‑F1e1‑F2e2＝0； 变形协调条件： 求解得到e1、 e2； c.根据下式得到各基底应力值： 前倾面(1)上的顶缘应力： 前倾面(1)上的底缘应力： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114239342 A 2后倾面(2)上的顶缘应力： 后倾面(2)上的底缘应力： 式中， M0为锚碇重力对过中性轴的两倾斜面法线交点的弯矩， MF为主缆拉力对过中性轴 的两倾斜面法线交点的弯矩， F1为前倾面(1)支反力， F2为后倾面(2)支反力， e1为前倾面(1) 上的压力偏心距， e2为后倾面(2)上的压力偏心距， I1为前倾面(1)惯 性矩， I2为后倾面(2)惯 性矩， L1为前倾面(1)长度， L2为后倾面(2)长度； A1为前倾面(1)的面积， A2为后倾面(2)的面 积， ys1为前倾面(1)上顶缘到中性轴的距离， ys2为后倾面(2)上顶缘到中性轴的距离， yx1为 前倾面(1)上底缘到中性轴的距离， yx2为后倾面(2)上底缘到中性轴的距离 。 4.根据权利要求1所述的悬索桥重力锚碇的优化设计方法， 其特征在于， 在步骤B中， 当 锚碇在设计主缆拉力F0作用下的所属工况为： 处于后倾面(2)脱空、 前倾面(1)承压的情况 下， 计算后倾面(2)上的顶缘和底缘处的应力， 并判断所得各应力值是否均小于或等于基底 应力容许值δp： 若是， 则表示锚碇在设计参数α、 β 、 γ及结构尺寸的基础上， 以及在设计主缆 拉力F0作用下满足基底承载能力要求。 5.根据权利要求1所述的悬索桥重力锚碇的优化设计方法， 其特征在于， 在步骤C 中， 获 取抗滑移临界条件下的主缆拉力极限值的步骤为： 先获取抗滑移临界条件下所需的主缆拉力F滑移， 以及在主缆拉力F滑移作用下锚碇基础的 前倾面(1)上顶缘和底缘处的应力值； 判断所得的各应力值是否均小于或等于基底 应力容许值δp， 若是， 则抗滑移临界条件下 的主缆拉力极限值即为主缆拉力F滑移； 若否， 则以基底应力容许值反算得到主缆拉力值作为 抗滑移临界条件下的主缆拉力极限值。 6.根据权利要求1所述的悬索桥重力锚碇的优化设计方法， 其特征在于， 在步骤C 中， 获 取抗倾覆临界条件下的主缆拉力极限值的步骤为： 先获取抗倾覆临界条件下所需的主缆拉力F倾覆， 以及在主缆拉力F倾覆作用下锚碇基础的 基底应力值； 判断所得基底 应力值是否均小于或等于基底 应力容许值δp， 若是， 则抗滑移临界条件下 的主缆拉力极限值即为主缆拉力F倾覆； 若否， 则以基底应力容许值反算得到主缆拉力值作为 抗倾覆临界条件下的主缆拉力极限值。 7.根据权利要求5或6所述的悬索桥重力锚碇的优化设计方法， 其特征在于， 以基底应 力容许值反算得到的主缆拉力通过以下公式计算： 式中， L1x是前倾面(1)底缘边的长度， L1s是前倾面(1)顶缘边的长度， ys1为前倾面(1)上 顶缘到中性轴的距离， e1为前倾面(1)上的压力偏心距， L1为前倾面(1)长度， δp为基底应力 容许值， μ是基础同基坑之间的摩阻系数。 8.根据权利要求1 ‑6任一项所述的悬索桥重力锚碇的优化设计方法， 其特征在于， 抗滑 移验算和抗 倾覆验算在完成锚碇优化设计前的任一阶段进行。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114239342 A 3