[发明专利]一种斜拉桥成桥索力优化方法在审

专利信息
申请号: 201911031140.4 申请日: 2019-10-28
公开(公告)号: CN110765534A 公开(公告)日: 2020-02-07
发明(设计)人: 杨亚强;潘志宏;穆罕默德法米;关苏军;董作超 申请(专利权)人: 江苏科技大学;江苏科技大学海洋装备研究院
主分类号: G06F30/13 分类号: G06F30/13;G06F30/23;G06F119/14
代理公司: 11316 北京一格知识产权代理事务所(普通合伙) 代理人: 滑春生
地址: 212003 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 斜拉桥 索力 迭代更新 实常数 成桥状态 跨中挠度 拉索索力 优化 数组 追踪 参数化程序 斜拉桥设计 程序设计 初始索力 计算效率 目标追踪 语言建立 求解 算法 施加 修正 直观 赋予 分析
【权利要求书】:

1.一种斜拉桥成桥索力优化方法,其特征在于:所述优化方法是一种基于目标追踪-迭代更新算法的斜拉桥成桥索力优化方法,该方法以斜拉桥成桥状态的跨中挠度为追踪目标,利用ANSYS参数化程序设计语言建立斜拉桥模型,通过追踪跨中挠度-迭代更新实常数数组的分析方法,优化斜拉桥的成桥索力,满足斜拉桥的成桥状态设计要求,具体为:首先定义材料属性与单元类型并建立斜拉桥的有限元模型,创建拉索索力实常数初始数组,以单位实常数作为索力数组的初始化赋值,创建索力实常数存储数组,设立斜拉桥的跨中挠度判断阈值,施加恒载进行恒载作用下的初始非线性静力分析,然后追踪目标-悬索桥的跨中挠度,判断桥梁的跨中挠度是否小于设定的跨中挠度判断阈值,若不满足,则提取求解后拉索的索力实常数,利用迭代算法与更新RMODIF命令,迭代更新拉索的索力实常数存储数组,利用更新后的索力实常数存储数组更新索力实常数初始数组,再施加恒载进行恒载作用下的非线性静态分析,继续追踪目标-跨中挠度并判断跨中挠度是否小于设定的跨中挠度判断阈值,直至满足斜拉桥的结构设计要求,最后利用etable命令建立轴力单元表,提取最后一次迭代计算的单元内力即为斜拉桥的成桥索力。

2.根据权利要求1所述的斜拉桥成桥索力优化方法,其特征在于:所述斜拉桥成桥索力优化方法,包括如下步骤:

步骤1:定义斜拉桥结构的材料属性参数、截面参数、坐标参数及跨中挠度判断阈值Δd,定义斜拉桥结构的单元类型、截面实常数,根据斜拉桥的成桥状态建立主梁、索塔及桥墩的几何模型;

步骤2:创建各拉索的索力实常数初始数组,并以单位实常数对索力数组进行初始化赋值,建立拉索单元,创建拉索索力实常数存储数组;

步骤3:施加成桥荷载及约束条件,利用牛顿迭代法进行非线性静力分析;

步骤4:索力优化:提取斜拉桥的跨中挠度d作为追踪目标,判断|d|是否小于跨中挠度判断阈值Δd,

如果|d|小于等于Δd,则结束拉索的索力优化,跳转至索力输出步骤,

如果|d|大于Δd,则提取求解后拉索的索力实常数数组,通过迭代算法*do-while-loop命令与RMODIF命令,迭代更新索力实常数存储数组,利用更新后的索力实常数存储数组更新索力实常数初始数组,重复步骤3和步骤4,直至|d|小于等于Δd,进入索力输出步骤;

步骤5:索力输出:Etable命令建立拉索轴力单元表,提取最后一次迭代计算的单元内力,利用Pretab命令列表输出其轴力,即为斜拉桥的成桥索力。

3.根据权利要求2所述的斜拉桥成桥索力优化方法,其特征在于:所述步骤1中跨中挠度判断阈值Δd,要符合公路斜拉桥设计规范中关于容许变形-最大竖向挠度的要求。

4.根据权利要求2所述的斜拉桥成桥索力优化方法,其特征在于:所述步骤1中斜拉桥的索塔、主梁及桥墩采用能承受拉压、弯曲和扭转荷载的三维弹性梁单元模拟。

5.根据权利要求2所述的斜拉桥成桥索力优化方法,其特征在于:所述步骤2中拉索采用只承受轴向拉力不能承受弯矩的三维杆单元模拟。

6.根据权利要求2所述的斜拉桥成桥索力优化方法,其特征在于:所述步骤2索力实常数初始数组其序号与斜拉桥模型中的拉索单元序号一一对应,索力实常数初始数组值全部设定为单位实常数。

7.根据权利要求2所述的斜拉桥成桥索力优化方法,其特征在于:所述步骤3中非线性静力分析要考虑拉索的大变形效应、预应力效应、应力刚化效应及刚度矩阵修正,具体指:

8.根据权利要求2所述的斜拉桥成桥索力优化方法,其特征在于:所述步骤4中追踪目标-斜拉桥跨中挠度d指成桥荷载作用下斜拉桥加劲梁跨中的竖向位移。

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