本发明涉及桥梁工程，更具体地说，它涉及大跨度悬索桥主缆成桥线形分析方法、系统、终端及介质。
背景技术：
1、悬索桥主跨典型的基本结构体系可以划分为三个部分，即从位于同一高度的两固定点呈一定垂度悬挂的自重均匀分布的等截面主缆、供车辆和行人使用的桥道系以及连接主缆和桥道系并将桥道系吊起的多根等间距竖向排列的吊杆。不考虑车辆、行人等其他荷载的作用，悬索桥建成后在只受自重荷载作用情况下处于静力平衡状态，即所谓成桥状态，成桥状态下主缆线形的精确计算是悬索桥施工过程中精确架设的关键。
2、主缆在只受沿其弧线均布的自重作用时的线形是悬链线，如果忽略主缆自身的重量而只考虑沿水平方向均匀分布的桥道系的重量，则主缆的线形是抛物线。自十九世纪中叶，专家学者开始求解悬索桥主缆在自身重量及桥道系和吊杆重量共同作用下的线形的解析解，但没有得到完善的解决，只求出了在主缆和桥道系两者重量作用下的复杂的参数方程形式解。当时的理论认为主缆的重量和吊杆的重量相较桥道系的重量要小得多，全部重量可以近似地当成沿桥跨水平方向的均布荷载，因此主缆的线形和内力可以近似地按抛物线计算。但是，对跨径超1000m甚至达3000m级的当代悬索桥，其主缆重量越来越大，甚至会超过桥道系的重量，而且吊杆重量对主缆线形也有重要影响，如果再按抛物线理论计算主缆线形则会产生较大误差，不能满足悬索桥高精度架设的要求。
3、目前，悬索桥主缆线形计算主要有分段抛物线法或分段悬链线法等半解析法以及有限元法等数值计算方法，但这些方法都存在计算过程复杂，计算时间长，难以为行业内的一般专业技术人员所掌握的缺点。数值计算方法还往往难以直观地揭示主缆线形的本质特征。
技术实现思路
1、为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供大跨度悬索桥主缆成桥线形分析方法、系统、终端及介质，以初等函数表示的高精度显式解析解实现以公式法直接计算主缆线形，对于即使跨径达3000m级别的悬索桥主缆，坐标计算精度也可达到毫米级。
2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、第一方面，提供了大跨度悬索桥主缆成桥线形分析方法，包括以下步骤：
4、建立主缆成桥状态线形计算的基本结构模型，基本结构模型将悬索桥吊杆模拟为仅在竖向有抗力的膜，使主缆所受重力荷载均可表示为连续分布荷载；
5、以悬索桥主缆的最高点与最低点的荷载集度的比值构建缆形系数，并迭代计算求出满足精度条件的最终缆形系数；
6、考虑主缆、桥道系及吊杆重量对线形的影响，并结合静力平衡条件和边界条件建立主缆成桥线形的解析解表达式；
7、将最终缆形系数输入至主缆成桥线形的解析解表达式中，求解得到主缆成桥线形的高精度解析解。
8、进一步的，所述迭代计算求出满足精度条件的最终缆形系数过程具体为：
9、建立缆形系数迭代计算的迭代表达式；
10、将预设缆形系数作为迭代输入的缆形系数输入至迭代表达式，计算得到迭代后的新缆形系数；
11、判断相邻次迭代后的新缆形系数之间的误差是否小于预设限值：若不小于，则将迭代后的新缆形系数作为下一次迭代过程中迭代输入的缆形系数；若小于，则将迭代后的新缆形系数作为最终缆形系数；
12、所述迭代计算的迭代表达式具体为：
13、；
14、其中，表示迭代后的新缆形系数；表示迭代输入的缆形系数；表示桥道系沿水平方向的单位长度重量，桥道系包括主缆最低点所在水平面以下的吊杆及附属结构；表示主缆沿其曲线的单位长度重量；表示模拟吊杆的膜的单位面积重量；表示主缆的垂度；表示反双曲余弦；表示主缆的理论计算跨度。
15、进一步的，所述考虑主缆、桥道系及吊杆重量对线形的影响具体为：
16、设定主缆任意点的内力只有沿其切线方向的拉力，无弯矩和扭矩；
17、设定吊杆等间距分布的，各吊杆单位长度的重量是一致的，且各吊杆承担的桥道系重量均等；
18、以及，设定任意主缆微段受且只受其对应的水平微段所对应的竖向窄条内的主缆、桥道系和吊杆自重荷载作用。
19、进一步的，所述主缆成桥线形的解析解表达式具体为：
20、；
21、其中，表示主缆成桥线形的高精度解析解，以竖坐标表征；表示最终缆形系数；表示主缆的垂度；表示主缆在基本结构模型中的水平坐标；表示双曲余弦；表示由最终缆形系数决定的常数。
22、进一步的，所述由最终缆形系数决定的常数的表达式具体为：
23、；
24、其中，表示由最终缆形系数决定的常数；表示反双曲余弦；表示主缆的理论计算跨度；表示最终缆形系数。
25、进一步的，该方法还包括：
26、依据最终缆形系数计算出主缆的水平力；
27、结合最终缆形系数和水平力计算出主缆拉力。
28、进一步的，该方法还包括：
29、根据最终缆形系数确定任意点的曲线坐标，依据曲线坐标确定任意两点间的曲线长度；
30、考虑主缆的弹性变形对任意两点间的曲线长度进行修正，得到任意两点间的无应力曲线长度。
31、第二方面，提供了大跨度悬索桥主缆成桥线形分析系统，该系统用于实现如第一方面中任意一项所述的大跨度悬索桥主缆成桥线形分析方法，包括：
32、模型构建模块，用于建立主缆成桥状态线形计算的基本结构模型，基本结构模型将悬索桥吊杆模拟为仅在竖向有抗力的膜，使主缆所受重力荷载均可表示为连续分布荷载；
33、迭代计算模块，用于以悬索桥主缆的最高点与最低点的荷载集度的比值构建缆形系数，并迭代计算求出满足精度条件的最终缆形系数；
34、方程建立模块，用于考虑主缆、桥道系及吊杆重量对线形的影响，并结合静力平衡条件和边界条件建立主缆成桥线形的解析解表达式；
35、线形求解模块，用于将最终缆形系数输入至主缆成桥线形的解析解表达式中，求解得到主缆成桥线形的高精度解析解。
36、第三方面，提供了一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的大跨度悬索桥主缆成桥线形分析方法。
37、第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可实现如第一方面中任意一项所述的大跨度悬索桥主缆成桥线形分析方法。
38、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
39、1、本发明提供的大跨度悬索桥主缆成桥线形分析方法，以初等函数表示的高精度显式解析解实现以公式法直接计算主缆线形，对于即使跨径达3000m级别的悬索桥主缆，坐标计算精度也可达到毫米级；
40、2、本发明以高精度解析解为基础，给出了主缆内力及主缆长度的分析过程，其计算精度可达数十万分之一，是大跨径悬索桥设计和施工控制的一种高效率、高精度的基本分析方法。
1.大跨度悬索桥主缆成桥线形分析方法，其特征是，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的大跨度悬索桥主缆成桥线形分析方法，其特征是，所述迭代计算求出满足精度条件的最终缆形系数过程具体为：
3.根据权利要求1所述的大跨度悬索桥主缆成桥线形分析方法，其特征是，所述考虑主缆、桥道系及吊杆重量对线形的影响具体为：
4.根据权利要求1所述的大跨度悬索桥主缆成桥线形分析方法，其特征是，所述主缆成桥线形的解析解表达式具体为：
5.根据权利要求4所述的大跨度悬索桥主缆成桥线形分析方法，其特征是，所述由最终缆形系数决定的常数的表达式具体为：
6.根据权利要求1所述的大跨度悬索桥主缆成桥线形分析方法，其特征是，该方法还包括：
7.根据权利要求1所述的大跨度悬索桥主缆成桥线形分析方法，其特征是，该方法还包括：
8.大跨度悬索桥主缆成桥线形分析系统，其特征是，该系统用于实现如权利要求1-7中任意一项所述的大跨度悬索桥主缆成桥线形分析方法，包括：
9.一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，其特征是，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任意一项所述的大跨度悬索桥主缆成桥线形分析方法。
10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被处理器执行可实现如权利要求1-7中任意一项所述的大跨度悬索桥主缆成桥线形分析方法。
