[發(fā)明專利]一種基于多約束條件的最優(yōu)化橋梁布孔方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110663898.0
• 申請(qǐng)日: 2021-06-16
• 公開（公告）號(hào): CN113449361B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇偉;廖立堅(jiān);王雨權(quán);李艷;張興華;傅安民;劉龍;白青波;吳迪;楊智慧;陳兆毅;張磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/13
• 分類號(hào): G06F30/13;G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 天津漿果知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12240
• 代理人: 王龑

本發(fā)明公開了一種基于多約束條件的最優(yōu)化橋梁布孔方法，包括以下步驟：列出常用的標(biāo)準(zhǔn)梁跨，給出每個(gè)梁跨的梁長(zhǎng)和影響系數(shù)，按照影響系數(shù)從低到高排序；計(jì)算每個(gè)控制點(diǎn)的作用長(zhǎng)度，單獨(dú)設(shè)置梁跨，計(jì)算控制點(diǎn)與梁跨的凈寬；計(jì)算控制點(diǎn)之間最大布孔距離和最小布孔距離，布置控制點(diǎn)之間的梁跨，獲得滿足條件的孔跨布置方案；將兩個(gè)控制點(diǎn)合并成一個(gè)，統(tǒng)計(jì)每一種孔跨布置方案的梁跨影響系數(shù)和控制點(diǎn)合并凈寬；繼續(xù)合并控制點(diǎn)直到全部合并為止，選擇梁跨影響系數(shù)最小的方案作為最終的布孔方案。本發(fā)明采用先局部再合并的方法，遞推地尋找最優(yōu)布孔方案。該方法實(shí)現(xiàn)了梁跨與道路河流管線的最優(yōu)匹配，解決了長(zhǎng)大橋梁精確、經(jīng)濟(jì)、高效的孔跨布置問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于交通運(yùn)輸業(yè)鐵路橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多約束條件的最優(yōu)化橋梁布孔方法。

背景技術(shù)

在無約束條件下，長(zhǎng)大鐵路橋梁均采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，32m標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)受力合理、經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便，是橋梁孔跨設(shè)計(jì)的首選，但是隨著國(guó)家交通路網(wǎng)的建設(shè)，鐵路沿線的平立交、河流、管線等約束條件越來越多，單一的標(biāo)準(zhǔn)跨度已經(jīng)不能滿足橋梁孔跨設(shè)計(jì)的要求。為此我們補(bǔ)充了標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)梁和其他跨度的標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)支梁，通過這些梁跨的組合來實(shí)現(xiàn)對(duì)平立交、河流、管線等控制點(diǎn)的跨越。在鐵路橋梁外業(yè)勘測(cè)階段，白天沿線調(diào)查這些約束條件，晚上針對(duì)這些約束條件進(jìn)行橋梁孔跨設(shè)計(jì)，橋梁布孔工作不僅過程復(fù)雜難度大，而且找到的孔跨方案往往不是最優(yōu)的，更為困難的是，后期這些控制點(diǎn)還會(huì)增加或者變化，橋梁的孔跨設(shè)計(jì)又得重新開始。為了高質(zhì)量高效率的完成橋梁孔跨設(shè)計(jì)任務(wù)，亟需一種思路清晰操作簡(jiǎn)便的方法，能夠根據(jù)輸入的多約束條件快速地進(jìn)行橋梁孔跨設(shè)計(jì)，并且保證得到的是最優(yōu)化的孔跨布置方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提出，其目的是提供一種基于多約束條件的最優(yōu)化橋梁布孔方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于多約束條件的最優(yōu)化橋梁布孔方法，包括以下步驟：

A.列出常用的標(biāo)準(zhǔn)梁跨，給出每個(gè)梁跨的梁長(zhǎng)和影響系數(shù)，按照影響系數(shù)從低到高排序

將鐵路常用的標(biāo)準(zhǔn)跨度32m簡(jiǎn)支梁、24m簡(jiǎn)支梁、20m簡(jiǎn)支梁、16m簡(jiǎn)支梁列出，對(duì)應(yīng)梁長(zhǎng)分別為：32.7m、24.7m、20.7m、16.56m；

B.計(jì)算每個(gè)控制點(diǎn)的作用長(zhǎng)度，為其單獨(dú)設(shè)置梁跨，計(jì)算控制點(diǎn)與梁跨的凈寬

控制點(diǎn)包括平立交、河流、管線；

作用長(zhǎng)度為跨過該控制點(diǎn)所需的最小跨度；

凈寬為跨過控制點(diǎn)的實(shí)際跨度與最小跨度之差；

C.計(jì)算控制點(diǎn)之間最大布孔距離和最小布孔距離，布置控制點(diǎn)之間的梁跨，獲得滿足條件的所有孔跨布置方案

最大布孔距離為兩個(gè)控制點(diǎn)外邊緣到外邊緣的最小距離；

最小布孔距離為最大布孔距離-兩個(gè)控制點(diǎn)的凈寬之和；

孔跨布置方案中布置的孔跨總長(zhǎng)度介于最小布孔距離和最大布孔距離之間；

D.將兩個(gè)控制點(diǎn)合并成一個(gè)，統(tǒng)計(jì)每一種孔跨布置方案的梁跨影響系數(shù)和控制點(diǎn)合并凈寬，并修正布孔距離

合并凈寬為兩個(gè)控制點(diǎn)合并成一個(gè)后可以前后移動(dòng)的凈距，控制點(diǎn)被指定梁跨跨越后需要修正其與下一個(gè)控制點(diǎn)的最大布孔距離，因?yàn)橹付嚎缗c控制點(diǎn)有凈寬；

E.繼續(xù)合并控制點(diǎn)直到全部合并為止，選擇梁跨影響系數(shù)最小的方案作為最終的布孔方案

在控制點(diǎn)兩兩合并時(shí)，前面合并后的凈寬會(huì)影響后面兩兩合并時(shí)的布孔距離，需采用遞歸的方式遍歷出所有的布孔方案。

更進(jìn)一步的，步驟A中影響系數(shù)決定布孔時(shí)選擇梁跨的優(yōu)先級(jí)別，32m簡(jiǎn)支梁、24m簡(jiǎn)支梁、20m簡(jiǎn)支梁、16m簡(jiǎn)支梁的影響系數(shù)分別設(shè)為0、1、2、3，