[發(fā)明專利]鋼板帶懸橋結(jié)構(gòu)、施工胎架的線形確定方法及施工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210478435.1
• 申請(qǐng)日: 2022-04-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114855586B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張義;董華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中建三局第一建設(shè)工程有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): E01D11/02
• 分類號(hào): E01D11/02;E01D21/00;G06F30/13
• 代理公司: 武漢世躍專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42273
• 代理人: 鄔麗明

1.一種鋼板帶懸橋結(jié)構(gòu)的線形確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

忽略鋼板帶的剛度，基于精確懸鏈線理論計(jì)算出鋼板帶的初始無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度；

基于計(jì)算出的鋼板帶的初始無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度，建立鋼板帶懸橋結(jié)構(gòu)的有限元模型，以鋼板帶的成橋線形為目標(biāo)，通過(guò)蝠鲼覓食優(yōu)化算法對(duì)鋼板帶的初始無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度進(jìn)行優(yōu)化，獲得鋼板帶的目標(biāo)無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度；

將所述獲得的目標(biāo)無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度代入鋼板帶懸橋結(jié)構(gòu)的有限元模型，使鋼板帶懸橋結(jié)構(gòu)在恒載作用下的變形滿足要求，以獲得精確的鋼板帶成橋線形；

計(jì)算所述鋼板帶的初始無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度的步驟包括：

設(shè)定所述鋼板帶的線形為懸鏈線，并具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)，將所述鋼板帶劃分為基于懸鏈線理論的n-1個(gè)單元，其中，第1個(gè)單元和第n-1個(gè)單元為轉(zhuǎn)向塊單元，第2個(gè)單元至第n-2個(gè)單元為鋼板帶單元；基于懸鏈線理論，推導(dǎo)出每個(gè)鋼板帶單元的懸鏈線方程和柔度矩陣，對(duì)柔度矩陣求逆，得到鋼板帶單元的切線剛度矩陣，再進(jìn)一步推導(dǎo)出鋼板帶單元的增量方程：

ΔF_c＝K_cΔu_c+k_cLΔL₀

式中，ΔF_c-節(jié)點(diǎn)力增量向量；K_c-不計(jì)無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度變化時(shí)鋼板帶單元的切線剛度矩陣；Δu_c-節(jié)點(diǎn)的位移增量向量；k_cL-鋼板帶單元無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度變化對(duì)切線剛度矩陣的影響向量；ΔL₀-鋼板帶單元的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度變化量；

依據(jù)鋼板帶的縱向線形來(lái)控制鋼板帶在成橋時(shí)的內(nèi)力及幾何信息，計(jì)算出鋼板帶的初始無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度；

所述蝠鲼覓食優(yōu)化算法對(duì)鋼板帶的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度進(jìn)行優(yōu)化，獲得鋼板帶的目標(biāo)無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度的步驟包括：

隨機(jī)采用鏈?zhǔn)揭捠巢呗曰蚵菪捠巢呗愿落摪鍘У臒o(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度；

采用翻滾覓食策略進(jìn)一步更新鋼板帶的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度；

利用Death?penalty方法作為約束處理技術(shù)，以鋼板帶懸橋結(jié)構(gòu)在恒載作用下的變形滿足要求為目標(biāo)，得到鋼板帶的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度的全局最優(yōu)解，將該全局最優(yōu)解作為鋼板帶的目標(biāo)無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度。

2.如權(quán)利要求1所述的鋼板帶懸橋結(jié)構(gòu)的線形確定方法，其特征在于，所述依據(jù)鋼板帶的縱向線形來(lái)控制鋼板帶在成橋時(shí)的內(nèi)力及幾何信息，計(jì)算出鋼板帶的初始無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度的步驟包括：

獲得初始條件，其中，所述初始條件包括轉(zhuǎn)向塊的幾何信息、橋面風(fēng)鈴的自重、橋面風(fēng)鈴在鋼板帶上的掛點(diǎn)坐標(biāo)以及鋼板帶的跨中垂點(diǎn)豎向坐標(biāo)；

將所述轉(zhuǎn)向塊單元的分析求解轉(zhuǎn)化為由懸鏈線方程所控制的單懸索公式進(jìn)行計(jì)算；

考慮橋面風(fēng)鈴的作用，依次計(jì)算出各個(gè)鋼板帶單元的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度，內(nèi)力及坐標(biāo)，從而得到鋼板帶的初始無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度。

3.如權(quán)利要求1所述的鋼板帶懸橋結(jié)構(gòu)的線形確定方法，其特征在于，建立鋼板帶懸橋結(jié)構(gòu)的有限元模型的過(guò)程中，控制相鄰的鋼板帶單元的夾角不超過(guò)3度。

4.一種鋼板帶懸橋結(jié)構(gòu)的施工胎架的線形確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

采用如權(quán)利要求1所述的鋼板帶懸橋結(jié)構(gòu)的線形確定方法先確定鋼板帶懸橋結(jié)構(gòu)的線形：忽略鋼板帶的剛度，基于精確懸鏈線理論計(jì)算出鋼板帶的初始無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度；基于計(jì)算出的鋼板帶的初始無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度，建立鋼板帶懸橋結(jié)構(gòu)的有限元模型，以鋼板帶的成橋線形為目標(biāo)，通過(guò)蝠鲼覓食優(yōu)化算法對(duì)鋼板帶的初始無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度進(jìn)行優(yōu)化，獲得鋼板帶的目標(biāo)無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度；將所述獲得的目標(biāo)無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度代入鋼板帶懸橋結(jié)構(gòu)的有限元模型，使鋼板帶懸橋結(jié)構(gòu)在恒載作用下的變形滿足要求，以獲得考慮鋼板帶自重的第一成橋線形和不考慮鋼板帶自重的第二成橋線形；

再確定鋼板帶懸橋結(jié)構(gòu)的施工胎架的線形：對(duì)所述第一成橋線形和所述第二成橋線形進(jìn)行求差，得到所述鋼板帶懸橋結(jié)構(gòu)的施工胎架的架設(shè)線形。