[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

本發明涉及一種懸索橋拉索找力分析方法，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。本發明的優點在于：本發明懸索橋拉索找力分析方法，簡單快捷，迭代次數少、求解時間短，對計算機配置的要求低，同時求解精度高，能夠在一定程度上滿足學術研究與工程應用的要求，是一種有效的懸索橋成橋狀態索力的確定方法。

技術領域

本發明屬于交通運輸業橋涵工程領域，特別涉及一種基于目標追蹤-迭代更新算法的懸索橋拉索找力分析方法。

背景技術

懸索橋大跨徑跨越的實現主要是通過預應力拉索來完成的。當進行懸索橋的設計時，需要對懸索橋進行靜動力性能的分析，以評價懸索橋設計方案的合理性，并根據需要進行修改調整，以滿足懸索橋的結構設計要求。其中懸索橋的成橋狀態分析是其他靜動力性能分析的基礎，成橋狀態分析的關鍵是求解拉索的預應力，即進行拉索的找力分析。

現有的拉索找力分析方法多以直線型拉索為研究對象，通過復位平衡或逆迭代進行拉索的找力分析。經檢索，專利CN201010501911.4公開了斜拉橋初始成橋初始索力確定方法，是基于ANSYS二次開發平臺的斜拉橋初始成橋初始索力確定方法，其以設計索力作為目標值，考慮幾何非線性效應，在恒載作用下反復迭代求解和修正拉索初應變，具體是：先假定任一組初始索力以初應變的形式加到斜拉索上，加上恒載并計算，通過*do-loop命令語言，提取計算所得斜拉索索力并檢查該索力與目標成橋索力的誤差是否在允許的范圍內，若誤差過大，通過差值法修改斜拉索初應變，再重新計算直至誤差在允許的范圍內，最后一次計算所用的一組斜拉索初應變乘以斜拉索考慮垂度效應修正后的彈性模量即為所要找的斜拉橋初始成橋初始索力；該方法提高了斜拉橋成橋初始索力的求解時間和精度，使得該方法具有較大的實際工程應用價值。

懸索橋主纜不同于直線型拉索，其幾何形狀為懸鏈線，而且同時承受拉力與剪力的作用，拉索受力情況復雜，拉索的索力分析時會涉及應力的重分布問題，其預應力分布更加復雜，現有的拉索找力分析方法無法直接應用于懸索橋的成橋狀態分析以及其靜、動力性能評估。同時現有的拉索找力分析方法，程序設計較為復雜，需要進行大量的迭代計算，對計算機的硬件要求較高，而且耗費大量的機時。

因此需要針對上述問題開發一種簡單、快捷、計算精度高的拉索找力分析方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種程序簡潔、計算精確的懸索橋拉索找力分析方法。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：一種懸索橋拉索找力分析方法，其創新點在于：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。