[發明專利]三角掛籃的優化設計方法有效
| 申請號： | 202010370640.7 | 申請日： | 2020-05-06 |
| 公開（公告）號： | CN111506953B | 公開（公告）日： | 2022-04-29 |
| 發明（設計）人： | 郭增偉;程皓;周水興 | 申請（專利權）人： | 重慶交通大學 |
| 主分類號： | G06F30/13 | 分類號： | G06F30/13;G06F30/20 |
| 代理公司： | 重慶航圖知識產權代理事務所(普通合伙) 50247 | 代理人： | 胡小龍 |
| 地址： | 402247 重*** | 國省代碼： | 重慶;50 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 三角 掛籃 優化 設計 方法 | ||
1.一種三角掛籃的優化設計方法，其特征在于：包括如下步驟：
1)以用鋼量衡量三角掛籃的制造成本，構建三角掛籃的成本模型：
2)以三角掛籃結構安全為條件，構建三角掛籃的安全約束條件；
3)以三角掛籃用鋼量最少為目標，采用遺傳算法進行優化求解，得到三角掛籃的設計尺寸參數并擬定各構件的尺寸；
三角掛籃的成本模型為：
其中，Sc為三角掛籃的用鋼量；n為三角掛籃主桁架的榀數；ρ為所用鋼材的密度；H為主桁立柱的高度；Ac為主桁立柱的橫截面積；l為主縱梁與斜拉帶的交點和主縱梁與主桁立柱的交點之間的間距；Ar為斜拉帶的橫截面積；Lg為主縱梁的長度；Ag為主縱梁的橫截面積；Hs為前吊帶的長度；As為所有前吊帶的橫截面積之和；
所述安全約束條件為：
Nc≤Pcr
其中，σ為三角掛籃各構件的最大應力；σc為主桁立柱的應力值；Nc為主桁立柱的軸向力；σr為斜拉帶的應力值；Nr為斜拉帶的軸向力；σg為主縱梁的應力值；Ng為主縱梁的軸向力；Mg為主縱梁的彎矩；Wg為主縱梁抗彎截面系數；f為鋼材抗拉、抗壓、抗彎強度設計值；Pcr為立柱的歐拉臨界力；σs為前吊帶的應力值；Ns為所有前吊帶的總軸向力；σ0為前吊帶允許的最大應力值；Δ為三角掛籃的總形變；Δt為主桁架的變形量；E為三角掛籃所用鋼材的楊氏模量；Δ0為三角掛籃允許的最大形變。
2.根據權利要求1所述的三角掛籃的優化設計方法，其特征在于：
主桁立柱的應力值為：
斜拉帶的應力值為：
主縱梁的應力值為：
其中，θ＝arctan(l/H)；F為前吊帶傳遞至主桁架的豎向力；Δl為主縱梁和斜拉帶前交點與前上橫梁之間的水平距離；Wg為主縱梁抗彎截面系數；
斜拉帶的軸向力為：
其中，Ig為主縱梁的慣性矩；
3.根據權利要求2所述的三角掛籃的優化設計方法，其特征在于：將待澆梁段的自重簡化為作用于梁段質心的集中荷載G，按照杠桿原理可以計算出所有前吊帶的總軸向力Ns，并設三角掛籃的所有主桁架均分待澆梁段的自重，則前吊帶傳遞至主桁架的豎向力為：
其中，n為三角掛籃主桁架的榀數，L為最不利工況時的箱梁節段長度；ΔL掛籃下支點與箱梁后端之間的水平距離。
4.根據權利要求1所述的三角掛籃的優化設計方法，其特征在于：兩端鉸接的軸心受壓桿件的主桁立柱的歐拉臨界力為：
其中，ζ1為慣性矩系數。
5.根據權利要求1所述的三角掛籃的優化設計方法，其特征在于：三角掛籃的總形變由前吊帶變形量和主桁架的變形量構成，前吊帶的變形量由其所受軸向力計算得到，主桁架的變形量采用虛位移原理計算得到，即三角掛籃的總形變為：
其中，ζ1為慣性矩系數。
6.根據權利要求1-5任一項所述的三角掛籃的優化設計方法，其特征在于：三角掛籃各構件采用方鋼或雙拼槽鋼制成，將雙拼槽鋼簡化為方鋼并設方鋼壁厚為其邊長的η倍，則：
方鋼的抗彎截面系數為：
方鋼的慣性矩為：
I＝ζ1A2
式中，
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