[發明專利]一種基于逆吊法的空間拱橋找形方法在審
| 申請號： | 202211257659.6 | 申請日： | 2022-10-12 |
| 公開（公告）號： | CN115544623A | 公開（公告）日： | 2022-12-30 |
| 發明（設計）人： | 趙中偉;張桐瑞;簡相洋;高天 | 申請（專利權）人： | 遼寧工程技術大學 |
| 主分類號： | G06F30/13 | 分類號： | G06F30/13 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 123000 遼*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
| 權利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 逆吊法 空間 拱橋 方法 | ||
本發明提出一種基于逆吊法的空間拱橋找形方法，流程包括：建立初始拱橋、施加外部荷載及約束、求解、提取吊桿內力、將內力反向施加于拱上、將吊桿刪除、求解、提取位于拱上節點的節點位移、更新拱的形狀，經過多次迭代，使節點位移減小至0，完成找形過程，即獲得理想拱軸線。本發明中所提到的找形方法基于逆吊法理論，主要克服力密度法找形中忽略了幾何非線性問題對于找形結果的影響。本發明采用雙單元數值模型，考慮了關鍵參數對于優化結果的影響，通過施加線壓力來避免單元數的影響，考慮幾何非線性問題，將算法應用于各種形狀的空間拱橋，證明本發明中提到的找形方法具有高效性和較強的適用性。
技術領域
本發明涉及建筑結構工程技術領域，涉及一種基于逆吊法的空間拱橋找形方法。
背景技術
空間拱橋由于其新穎的外形，越來越多地應用于城市環境中，當用拱結構支撐水平彎曲的橋面時，空間拱橋也應運而生。拱是拱橋中最關鍵的構件之一，它能起到支撐橋面的作用。
對于拱已有大量學者進行相關研究，Lewis提出了一種預測等截面剛性雙銷無彎矩拱幾何形狀的數學模型；Bessini提出了一種利用多目標優化策略為固定主動彎曲系桿拱生成高效結構構型的設計工具。Jorquera-Lucerga利用力密度法獲得三維索道拱門，這種方法使拱門和吊桿看起來像索網，力密度法在索網找形中非常有效，但是不能考慮幾何非線性，忽略幾何非線性可能會給大型拱橋帶來誤差。
結構優化的方法有很多，逆吊法被廣泛應用于空間結構的找形，在缺乏計算技術時，一直通過實驗方法進行優化。高迪在將實驗找形應用于拱形結構方面做出了重大貢獻。Kolodziejczyk將絲線模型浸入水中，然后利用水的表面張力實現對分支結構的找形。Buelow利用干線模型來尋找分支結構的形狀。采用逆吊法可以減小或完全消除力矩，可以提高結構效率，增大結構跨度。
采用數值逆吊法探索空間拱結構的理想拱軸，理想拱軸可以使拱只承受壓力作用，而不受到力矩的影響。平面拱的找形方法有很多，然而對于空間拱的找形研究很少。
發明內容
為了解決現有拱找形問題中，提出一種有效找形方法使之能夠適用于不同類型的空間拱橋，本發明提出的找形方法基于逆吊法理論，通過建立雙單元數值模型來模擬拱橋。
步驟1：根據設計所需確定初始的形狀和幾何參數，幾何參數包括：拱的截面面積及慣性矩、拱的跨度和長度、拱腳位置、橋面截面尺寸、橋面形狀。
步驟2：建立初始的拱橋模型，根據最初設定形狀及參數，組成具有雙單元數值模型的拱橋結構。
步驟3：向橋面施加外部荷載及約束，進行靜力分析；
步驟4：提取每個吊桿的內力及方向，吊桿的內力用F表示，F在三個方向上的分力用Fx、Fy、Fz表示；
符號||是絕對值符號，公式最后一項是反力。
步驟5：將內力反向后通過吊桿施加于拱，刪除橋面以及吊桿。
步驟6：進行非線性靜力分析，提取拱上節點的節點位移，確定三個方向上的位移，即Δx、Δy和Δz。
步驟7：根據提取拱上節點在三個方向上的位移，改變節點的位置。
xi(j+1)＝xij+Δxj (4)
yi(j+1)＝yij+Δyj (5)
該專利技術資料僅供研究查看技術是否侵權等信息，商用須獲得專利權人授權。該專利全部權利屬于遼寧工程技術大學，未經遼寧工程技術大學許可，擅自商用是侵權行為。如果您想購買此專利、獲得商業授權和技術合作，請聯系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/202211257659.6/2.html，轉載請聲明來源鉆瓜專利網。
