1.一种大跨度桥梁预拱度设置方法,其特征在于,包括:S1:定义预拱度设计曲线,基于预拱度设计曲线,计算大跨度桥梁抵消列车动荷载或各种环境因素的预拱度曲线,预拱度设计曲线的公式如式(1)所示: (1)其中,x为以桥梁跨中为原点的纵向坐标,A为上拱曲线幅值,L为大跨度桥梁主跨长度;S2:构建车轨桥耦合动力学模型,基于预拱度设计曲线,设置数个不同幅值的预拱度设计曲线,并将其作为所述车轨桥耦合动力学模型的输入激励,车轨桥耦合动力学模型通过仿真计算得到各动力学指标,分析各动力学指标,得到抵消列车动荷载的第一预拱度曲线,所述动力学指标包括:轮轨力、轮重减载率、车体振动加速度、轨道振动加速度、桥梁位移和桥梁振动加速度;S3:通过有限元软件建立桥梁有限元模型,然后通过有限元模型获取环境因素对桥梁产生的变形数据,基于预拱度设计曲线,得到大跨度桥梁抵消环境因素的变形预拱度曲线;S4:基于S3的桥梁有限元模型,计算桥梁服役期限内的桥梁收缩徐变变形幅值,找出桥梁收缩徐变变形趋于不变的年数,基于该年数计算得到抵消桥梁收缩徐变变形的第三预拱度曲线;S5:基于S3的桥梁有限元模型,获取桥梁长期监测温度数据统计并分析,得到桥梁温度荷载的范围和联合概率分布,根据温度荷载的范围确定温度荷载组合工况,计算各个组合工况的桥梁温致变形,利用温度荷载的联合概率分布对各个组合工况的桥梁温致变形进行计算,得到抵消桥梁温致变形的第二预拱度曲线;S6:将上述得到的抵消列车动荷载的第一预拱度曲线和抵消环境因素的变形预拱度曲线进行叠加,得到大跨度桥梁抵消列车动荷载和环境因素的最终预拱度曲线。
2.根据权利要求1所述的一种大跨度桥梁预拱度设置方法,其特征在于,S2中,得到抵消列车动荷载的第一预拱度曲线具体为:计算各动力学指标的均方根值,分析所述均方根值随预拱度幅值增长的变化规律,确定所述均方根值变化规律最小的上拱曲线幅值A 1 ,将其作为预拱度曲线幅值,并得到抵消列车动荷载的第一预拱度曲线,其公式如式(2)所示: (2)。
3.根据权利要求2所述的一种大跨度桥梁预拱度设置方法,其特征在于,S5具体为:S5.1:通过有限元软件建立全尺寸大跨度的桥梁有限元模型;S5.2:针对计划修建大跨度桥梁的场址开展环境温度检测,分析环境温度随时间的变化特点,获取环境温度的变化范围;S5.3:通过有限元软件建立大跨度桥梁的二维温场分析模型;S5.4:基于二维温场分析模型,计算在不同环境温度和太阳辐射条件下,大跨度桥梁箱梁和桥塔各关键位置的温度数据,然后统计桥梁整体温度变化的范围和桥塔结构温度梯度的范围,以及两种温度荷载的联合概率分布;S5.5:根据所述温度荷载的范围,按参数间隔将整体温度变化和温度梯度分别划分为m个和n个确定的温度荷载;S5.6:将步骤S5.5确定的温度荷载施加到所述桥梁有限元模型,计算m×n种组合工况的桥梁温致变形;S5.7:利用两种温度荷载的联合概率分布对m×n种组合工况下的桥梁温致变形进行加权平均,得到曲线S,对曲线S取反得到曲线S’,然后对曲线S’进行拟合,拟合变量为预拱度曲线幅值A 2 ,拟合后得到抵消桥梁温致变形的第二预拱度曲线,如式(3)所示: (3)。
4.根据权利要求3所述的一种大跨度桥梁预拱度设置方法,其特征在于,S5中,构建二维温场分析模型具体包括:箱梁梁体采用实体单元建模,箱梁内部、外部空气采用流体单元建模;太阳及箱梁外空气对箱梁外表面的辐射作用通过转化成相当的温度值形式以温度边界的方式施加于模型中,通过设置钢梁导热系数、箱梁内外空气与箱梁的对流换热系数,模拟环境温度对箱梁内温场的影响。
5.根据权利要求1所述的一种大跨度桥梁预拱度设置方法,其特征在于,S4中得到抵消桥梁收缩徐变变形的第三预拱度曲线具体为:S4.1:基于S3建立的桥梁有限元模型,设置混凝土相关的参数,然后计算桥梁服役期限内桥梁每一年的收缩徐变变形幅值;S4.2:以桥梁成桥为第0年,求桥梁收缩徐变变形趋于不变的年数,记为N;S4.3:记第i年桥梁收缩徐变变形幅值为Zi,抵消收缩徐变变形的预拱度幅值A 3 将使得 取最小值,即 ;S4.4:得到抵消桥梁收缩徐变变形的第三预拱度曲线,如式(4)所示: (4)。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种大跨度桥梁预拱度设置方法,其特征在于,将第一预拱度曲线、第二预拱度曲线和第三预拱度曲线进行叠加,得到大跨度桥梁抵消列车动荷载和环境因素的最终预拱度曲线,如式(5)所示: (5)。