[發明專利]剛構-拱組合橋成橋最優索力確定及快速實現方法

有效

• 申請號: 201810138803.1
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108446438B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 楊雨厚;周亭林;劉家耀;蔣國富;玉開柱
• 申請（專利權）人: 廣西交通科學研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/13
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產權代理有限公司 45104
• 代理人: 楊立華

1.一種剛構-拱組合橋成橋最優索力確定及快速實現方法，其特征在于包括以下步驟：

第一步，根據設計圖紙，收集剛構-拱的材料、截面、長度及荷載信息；

第二步，先假設一組初始索力，利用有限元程序建立在恒載作用下的全橋數值模型，從有限元模型中提取基本矩陣，包括[A^e]、[B]和[C]，并在mathematica中分別用A、mol、mor、nol、nor、mal、mar、nal、nar、B和C表示；索力改變列向量[ΔT]＝(ΔT₁ ΔT₂…ΔT_m)^T以T表示，初始索力列向量用[T₀]表示；

第三步，對于剛構-拱組合結構，引入約束條件；將索力改變量作為自變量，建立成橋最優目標索力的數學模型，利用mathematica中內置的NMinimize函數求出最優目標索力；

第四步，二期恒載施工完成后，采用振動頻率法或預設的傳感器測試得到每根吊桿索的實際索力，若實測成橋索力均達到了最優目標索力則不需調整，反之，則需調整，具體過程是先計算施調向量，然后求出索力變化矩陣，最后得到施調索力時的索力控制值，按此控制值調索可實現成橋索力快速地達到最優目標索力；

所述剛構-拱組合橋以拱為主要結構、剛構為附屬結構；

第二步按以下操作進行：

先假設一組初始索力，設吊桿索總根數為m，初始索力組成的列向量利用有限元程序建立在恒載作用下的全橋數值模型，從有限元模型中提取基本矩陣，包括索力間相互影響矩陣[A^e]，索力對單元左、右端截面彎矩的影響矩陣索力對單元左、右端截面軸力的影響矩陣在當前假設的初始索力下，單元左、右端截面彎矩組成的列向量在當前假設的初始索力下，單元左、右端截面軸力組成的列向量對角矩陣[B]和[C]；

其中，[A^e]、通過在有限元模型中逐一改變各吊桿索的索力來計算得到；對角矩陣[B]的對角元素L_i為單元i的長度，E_iI_i為單元i的抗彎剛度；對角矩陣[C]的對角元素E_iA_i為單元i的抗拉壓剛度；

所述調整中索力控制值確定的具體過程為：

①計算索力施調向量{X}

{X}＝[A^e]^-1{ΔT}＝[X₁ X₂…X_m]^T

②計算施調第1根索后索力變化向量{T₁^v}

③計算施調第2根索后索力變化向量

④按此依次計算，直到得到施調第m根索后索力變化向量

由上，得到索力調整過程中的索力變化矩陣{T^v}

索力變化矩陣最下面一行即為各根索的最優目標索力，其對角線元素即為施調索力時的索力控制值，其組成的列向量即為索力控制值列向量{T^ctl}

按照{T^ctl}進行索力調整，則可一次性實現成橋索力達到最優目標索力。