[發明專利]一種單拱空間索組合結構找形方法

有效

• 申請號: 202211002303.8
• 申請日: 2022-08-22
• 公開（公告）號: CN115081097B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 韓振勇;王秀艷
• 申請（專利權）人: 中國建筑第六工程局有限公司;天津城建設計院有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F17/18;G06F17/16;G06F119/14
• 代理公司: 天津市新天方專利代理有限責任公司 12104
• 代理人: 張永芬

1.一種單拱空間索組合結構找形方法，其特征在于，具體步驟為：

S1：初擬單拱線形，劃分并進行單拱節點、單元編號：

初擬單拱的線形為二次拋物線形，劃分單拱節點數為n，令拱腳處節點分布為1號、n號，若令i作為任意一節點編號，則其余任意一節點i的分布范圍為2號~n-1號；

S2：確定空間索的根數及拱上掛索位置：

確定空間索的根數為n-2，其在單拱上的掛索位置對應為2號~n-1號；

S3：確定空間索在另一端的掛索位置，確定吊索拉力：

確定空間索另一端的掛索位置，賦值各吊索張拉力分布為F_i；

S4：將空間拱組合結構投影為x-z平面、x-y平面兩個耦合計算模型：

建立笛卡爾坐標系，令單拱水平投影方向為x方向，單拱高度方向分布為y、z方向，任意一拱節點i的三維坐標為（x_i，y_i，z_i），將索拱組合結構沿x-z平面、x-y平面做投影，形成兩個耦合的平面拱計算模型；

S5：劃分拱單元、定義其軸力，求解索力三方向分量：

定義拱節點i-1至節點i之間的單元為拱單元L_i-1，定義拱單元L_i-1受到的軸力為N_i-1，定義吊索力F_i在x、y、z三個方向的分力分布為F_xi、F_yi、F_zi0；

S6：拱肋自重計算確定：

拱單元重量g_i的一半賦值給相鄰節點為外力荷載，即F_zi=0.5(g_i+g_i-1)+F_zi0；

S7：計算拱單元軸力三分量，拱單元沿x方向長度分量：

定義拱單元軸力N_i-1在x、y、z三個方向的分力分布為N_x,i、N_y,i、N_z,i，定義拱單元L_i-1在x方向的長度分量為Δx_i；

S8：拱腳節點水平推力賦初值，其它節點水平推力計算：

定義拱腳節點1處的水平推力H₁并賦初值后，其它任意一節點i的軸力水平分為

；

S9：n*n矩陣數據形成：

定義n*n矩陣N=

；

S10：定義坐標行列式：

定義拱節點在z、y方向的坐標行列式分別為

、

；

S11：定義荷載行列式：

定義荷載行列式F_z、F_y方分別為

、

；

S12：求解矩陣，得到坐標行列式的初步解：

分別求解矩陣NY=F_y與NZ=F_z矩陣式，得到坐標行列式Y、Z的初步解；

S13：判定是否滿足設計精度：

由設計規定的拱肋矢高點(x_c，z_c)，校驗坐標行列式Z中對應的該點縱向坐標Z(x_c)是否滿足設計誤差；如滿足，迭代計算停止；如不滿足，修改步驟S8中的H₁后，繼續迭代計算。