[發(fā)明專利]鋼與碳纖維混合拉索斜拉橋拉索設(shè)計(jì)方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211566919.8
• 申請(qǐng)日: 2022-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN115859434A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮鵬;董禮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/13
• 分類號(hào): G06F30/13;G06N3/126;G06F119/14
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 高夢(mèng)夢(mèng)

1.一種鋼與碳纖維混合拉索斜拉橋拉索設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

確定斜拉橋的基本幾何參數(shù)和基本荷載參數(shù)，并確定鋼與碳纖維混合拉索的拉索特性數(shù)據(jù)與各類型拉索的最大拉索種類數(shù)量和拉索規(guī)格選擇表；

基于遺傳算法和深度學(xué)習(xí)方式，根據(jù)所述基本幾何參數(shù)、所述基本荷載參數(shù)、所述拉索特性數(shù)據(jù)、所述最大拉索種類數(shù)量和所述拉索規(guī)格選擇表進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，得到第t代種群中的各個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度，t為正整數(shù)；以及

基于所述第t代種群中的各個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度，匹配所述各個(gè)個(gè)體被選中的概率，并將交叉算子作用于種群，及將變異算子作用于所述種群，直至達(dá)到預(yù)設(shè)迭代或終止運(yùn)算條件，得到所述種群的適應(yīng)度最高的個(gè)體，解碼所述最高的個(gè)體的染色體，獲得優(yōu)化數(shù)值解。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于遺傳算法和深度學(xué)習(xí)方式，根據(jù)所述基本幾何參數(shù)、所述基本荷載參數(shù)、所述拉索特性數(shù)據(jù)、所述最大拉索種類數(shù)量和所述拉索規(guī)格選擇表進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，得到第t代種群中的各個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度，包括：

選用估計(jì)索力的預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的索力，基于全橋所有拉索的索力形成一個(gè)個(gè)體，將每個(gè)個(gè)體對(duì)應(yīng)一個(gè)染色體，且設(shè)置最大進(jìn)化代數(shù)，隨機(jī)生成多個(gè)個(gè)體作為初始種群；

計(jì)算所述第t代種群中的各個(gè)個(gè)體的初始適應(yīng)度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算所述第t代種群中的各個(gè)個(gè)體的初始適應(yīng)度，包括：

根據(jù)恒載估算多根拉索的初始恒載索力；

根據(jù)活載估算初始活載索力；

根據(jù)所述初始恒載索力和所述初始活載索力計(jì)算估算拉索規(guī)格；

根據(jù)所述初始恒載索力和所述估算拉索規(guī)格計(jì)算估算恒載拉索剛度；

根據(jù)所述估算恒載拉索剛度重新計(jì)算活載最大索力；

根據(jù)所述初始恒載索力和所述活載最大索力重新計(jì)算拉索規(guī)格；

根據(jù)所述初始恒載索力和拉索規(guī)格計(jì)算拉索剛度；

根據(jù)所述恒載和所述拉索剛度重新計(jì)算最終恒載索力；

基于所述初始恒載索力和所述最終恒載索力的誤差的第二范數(shù)的負(fù)數(shù)，獲取所述各個(gè)個(gè)體的初始適應(yīng)度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述初始活載索力的計(jì)算公式為：

其中，F(xiàn)_li為第i根索的估算活載索力，ΔL_i為第i根索對(duì)應(yīng)的拉索間距，F(xiàn)_lu為活載的均布荷載，F(xiàn)_lc為活載的集中荷載，θ_i為第i根索與水平面的夾角，n為拉索數(shù)量，i＝1、2、…、n。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述初始恒載索力和所述初始活載索力計(jì)算估算拉索規(guī)格，包括：

分別根據(jù)預(yù)設(shè)最大拉索種類數(shù)量和預(yù)設(shè)最少用索量原則，計(jì)算滿足受力要求的成橋拉索規(guī)格，以得到所述估算拉索規(guī)格。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)最少用索量原則的表達(dá)式為：

其中，n為拉索數(shù)量，L_i為第i根拉索索長(zhǎng)，N_i為第i根拉索根數(shù)，i＝1、2、…、n。

7.一種鋼與碳纖維混合拉索斜拉橋拉索設(shè)計(jì)裝置，其特征在于，包括以下步驟：

確定模塊，用于確定斜拉橋的基本幾何參數(shù)和基本荷載參數(shù)，并確定鋼與碳纖維混合拉索的拉索特性數(shù)據(jù)與各類型拉索的最大拉索種類數(shù)量和拉索規(guī)格選擇表；

計(jì)算模塊，用于基于遺傳算法和深度學(xué)習(xí)方式，根據(jù)所述基本幾何參數(shù)、所述基本荷載參數(shù)、所述拉索特性數(shù)據(jù)、所述最大拉索種類數(shù)量和所述拉索規(guī)格選擇表進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，得到第t代種群中的各個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度，t為正整數(shù)；以及

獲取模塊，用于基于所述第t代種群中的各個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度，匹配所述各個(gè)個(gè)體被選中的概率，并將交叉算子作用于種群，及將變異算子作用于所述種群，直至達(dá)到預(yù)設(shè)迭代或終止運(yùn)算條件，得到所述種群的適應(yīng)度最高的個(gè)體，解碼所述最高的個(gè)體的染色體，獲得優(yōu)化數(shù)值解。