[发明专利]一种新型缆索支承桥梁快速精准调索方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种缆索支承桥梁任意目标状态，包括成桥状态，合理索力确定方法,具体涉及一种新型缆索支承桥梁快速精准调索方法。

背景技术

斜拉桥、拱桥等缆索支承桥梁均为高次超静定体系，结构几何非线性效应显著，因拉索数量众多，造成合理索力确定及其困难。目前，尚无一种有效方法可高效精准确定缆索支承桥梁目标状态的合理索力，大多数工程设计人员仍采用传统的人为修正索力代入有限元软件进行多次试算的方式，简记为人工调索法，该方法缺点：效率低、精度差、且不利于超大跨度缆索支承桥梁的设计工作。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种科学合理、调索精度高、速度快、适应性好的新型缆索支承桥梁快速精准调索方法。

本发明的目的的实现方式为，一种新型缆索支承桥梁快速精准调索方法，具体步骤是：

1)计入结构的几何非线性效应影响，对拉索施加由刚性支承梁法确定的初张力，进行相应有限元计算，获取拉索的几何特征；根据需要，建立相关拉索满足指定要求的索力关系，更新索力重新计算，将计算后状态作为计算初态；

2)按设计要求设定主梁线形，主梁线形对应状态作为计算的目标状态，根据计算初态和目标状态计算相关主梁节点的差值向量{V}和边界差值向量{D}；依据结构特征设定各个拉索索力增量△T，即可将纵向相同及对称位置拉索的索力增量△T_i，其余拉索的索力增量0作为第i个主调向量{C}_i，依此形成各主调向量{C}；

所述差值向量{V}：结构中n个关心截面目标状态与计算初态之间的竖向位移差值v_i组成的列向量，记为：{V}＝{v₁ v₂ … v_i … v_n}^T；

所述边界差值向量{D}：结构中m个关心目标调整值，其为截面内力、位移组成的列向量，记为：{D}＝{d₁ d₂ … d_i … d_m}^T；

所述主调向量{C}：由k个拉索索力增量△T_i组成的列向量，记为：{C}＝{△T₁ △T₂… △T_i … △T_k}^T；

3)在计算初态的基础上，新增一个计算阶段，将拉索全部断开，施加第i个由索力增量组成的主调向量{C}_i，进行有限元计算；记录差值向量{V}和边界差值向量{D}的变化值，形成对应的一组增量效应向量{A_i}和边界向量{B_i}；更新新增阶段的主调向量，逐次计算，获得结构的增量效应矩阵[A]和边界矩阵[B]；

所述增量效应向量{A_i}：结构中拉索按第i个主调向量{C}_i变化时，引起的差值向量{V}的变化向量，记为：

{A_i}＝{a_1i a_2i … a_ji … a_ni}^T,

所述边界向量{B_i}：结构中拉索按第i个主调向量{C}_i变化时，引起边界差值向量{D}的变化向量，记为：

{B_i}＝{b_1i b_2i … b_ji … b_mi}^T,

所述增量效应矩阵[A]：结构拉索分别按n个主调向量分别发生变化时，引起的n个增量效应向量依次排列组成的矩阵，记为：

所述边界矩阵[B]：结构拉索分别按n个主调向量分别发生变化时，引起的m个边界向量依次排列组成的矩阵，记为：

4)按步骤2)、3)确定各个参量，结合数值优化理论，建立优化函数，设置拉索索力增量的上界{ub}和下界{lb}，满足[B]{x}-{D}在一定范围波动，使得目标函数||[A]{x}-{V}||₂ 2-范数最小，求出主调系数{x}的最优解，获得拉索优化索力{T}；