[發明專利]一種懸索橋拉索找力分析方法

在審

• 申請號: 201911033013.8
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110837705A
• 公開（公告）日: 2020-02-25
• 發明（設計）人: 楊亞強;潘志宏;法米·穆罕默德;關蘇軍;王波;董作超
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學;江蘇科技大學海洋裝備研究院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生

1.一種懸索橋拉索找力分析方法，其特征在于：所述懸索橋拉索找力分析方法是一種基于目標追蹤-迭代更新算法的懸索橋拉索找力分析方法，該方法在懸索橋的幾何構形與邊界條件已知而成橋狀態索力未知的條件下，以懸索橋成橋狀態的跨中撓度為目標值，利用ANSYS參數化程序設計語言，通過追蹤跨中撓度-迭代更新實常數數組的找力分析方法，求解滿足懸索橋結構設計要求的拉索索力，其具體是：根據已知成橋狀態的懸索橋的幾何構形與邊界條件，利用ANSYS參數化程序設計語言建立懸索橋的有限元模型，創建索力實常數初始數組，以單位實常數作為索力數組的初始化賦值，創建索力實常數存儲數組，設立懸索橋的跨中撓度判斷閾值，施加恒載進行恒載作用下的初始非線性靜力分析，然后追蹤目標-懸索橋的跨中撓度，判斷橋梁的跨中撓度是否小于設定的跨中撓度判斷閾值，若不滿足，則提取求解后拉索的索力實常數，利用迭代算法與更新rmodify命令，迭代更新拉索的索力實常數存儲數組，利用更新后的索力實常數存儲數組更新索力實常數初始數組，再施加恒載進行恒載作用下的非線性靜態分析，繼續追蹤目標-跨中撓度并判斷跨中撓度是否小于設定的跨中撓度判斷閾值，如果仍不滿足則繼續提取索力實常數，并進行索力實常數的迭代更新，直至滿足懸索橋的結構設計要求，最后利用etable命令建立拉索軸力單元表提取拉索索力，該組索力即為懸索橋成橋狀態的拉索索力。

2.根據權利要求1所述的懸索橋拉索找力分析方法，其特征在于：所述懸索橋拉索找力分析方法，包括如下步驟：

步驟1：分析準備：收集整理懸索橋成橋狀態的幾何構形、設計參數以及建造材料的物理參數，明確懸索橋成橋狀態的荷載與邊界條件，設定跨中撓度判斷閾值Δd；

步驟2：建立懸索橋的有限元模型：以成橋狀態下懸索橋的幾何構形為基本構形，根據橋梁的幾何構形、設計參數、材料參數和邊界條件，利用ANSYS參數化程序設計語言建立懸索橋的有限元模型；

步驟3：拉索找力分析：

(1)創建各段主纜及吊索的索力實常數數組，并以單位實常數對索力數組進行初始化賦值，得到索力實常數初始數組；

(2)創建各段主纜及吊索的索力實常數存儲數組；

(3)目標追蹤與迭代更新找力分析：

(3-1)約束邊界、施加恒載，進行非線性靜力分析；

(3-2)提取追蹤目標-懸索橋的跨中撓度d；

(3-3)判斷追蹤目標值是否小于設定的跨中撓度判斷閾值Δd；

(3-4)如果d>Δd，則提取求解后拉索的索力實常數數組，通過迭代算法*do-while-loop命令與RMODIF命令，迭代更新索力實常數存儲數組，利用更新后的索力實常數存儲數組更新索力實常數初始數組，重復步驟(3-1)、(3-2)、(3-3)與(3-4)，直至d<Δd成立；如果d<Δd成立，則結束拉索找力分析，跳轉至索力輸出模塊；

步驟4：索力輸出：利用etable命令建立拉索軸力單元表提取各拉索軸力，即得懸索橋成橋狀態的拉索索力。

3.根據權利要求2所述的懸索橋拉索找力分析方法，其特征在于：步驟1中所述的幾何構形、設計參數和物理參數，包括懸索橋的結構布局、各結構構件的截面參數、材料的彈性模量和密度。

4.根據權利要求2所述的懸索橋拉索找力分析方法，其特征在于：步驟1中所述的跨中撓度判斷閾值Δd指根據懸索橋成橋狀態結構設計要求所設定的最大跨中撓度值。

5.根據權利要求2所述的懸索橋拉索找力分析方法，其特征在于：步驟2中所述的懸索橋有限元模型主要包括采用魚骨梁模型模擬的主梁、采用單梁模型模擬的索塔與只承受拉力不承受彎矩的桿單元模擬的拉索。

6.根據權利要求2所述的懸索橋拉索找力分析方法，其特征在于：步驟3中(1)所述索力實常數初始數組序號要與懸索橋模型中的拉索單元序號一一對應，其值全部設定為單位實常數，步驟3中(2)所述索力實常數存儲數組要與步驟3中(1)的索力實常數初始數組一一對應。

7.根據權利要求2所述的懸索橋拉索找力分析方法，其特征在于：步驟3中(3-1)所述非線性靜力分析主要考慮拉索的預應力效應、大變形效應與應力剛化效應。