[发明专利]三角挂篮的优化设计方法

权利要求书

1.一种三角挂篮的优化设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)以用钢量衡量三角挂篮的制造成本，构建三角挂篮的成本模型：

2)以三角挂篮结构安全为条件，构建三角挂篮的安全约束条件；

3)以三角挂篮用钢量最少为目标，采用遗传算法进行优化求解，得到三角挂篮的设计尺寸参数并拟定各构件的尺寸；

三角挂篮的成本模型为：

其中，S_c为三角挂篮的用钢量；n为三角挂篮主桁架的榀数；ρ为所用钢材的密度；H为主桁立柱的高度；A_c为主桁立柱的横截面积；l为主纵梁与斜拉带的交点和主纵梁与主桁立柱的交点之间的间距；A_r为斜拉带的横截面积；L_g为主纵梁的长度；A_g为主纵梁的横截面积；H_s为前吊带的长度；A_s为所有前吊带的横截面积之和；

所述安全约束条件为：

N_c≤P_cr

其中，σ为三角挂篮各构件的最大应力；σ_c为主桁立柱的应力值；N_c为主桁立柱的轴向力；σ_r为斜拉带的应力值；N_r为斜拉带的轴向力；σ_g为主纵梁的应力值；N_g为主纵梁的轴向力；M_g为主纵梁的弯矩；W_g为主纵梁抗弯截面系数；f为钢材抗拉、抗压、抗弯强度设计值；P_cr为立柱的欧拉临界力；σ_s为前吊带的应力值；N_s为所有前吊带的总轴向力；σ₀为前吊带允许的最大应力值；Δ为三角挂篮的总形变；Δ_t为主桁架的变形量；E为三角挂篮所用钢材的杨氏模量；Δ₀为三角挂篮允许的最大形变。

2.根据权利要求1所述的三角挂篮的优化设计方法，其特征在于：

主桁立柱的应力值为：

斜拉带的应力值为：

主纵梁的应力值为：

其中，θ＝arctan(l/H)；F为前吊带传递至主桁架的竖向力；Δl为主纵梁和斜拉带前交点与前上横梁之间的水平距离；W_g为主纵梁抗弯截面系数；

斜拉带的轴向力为：

其中，I_g为主纵梁的惯性矩；

3.根据权利要求2所述的三角挂篮的优化设计方法，其特征在于：将待浇梁段的自重简化为作用于梁段质心的集中荷载G，按照杠杆原理可以计算出所有前吊带的总轴向力N_s，并设三角挂篮的所有主桁架均分待浇梁段的自重，则前吊带传递至主桁架的竖向力为：

其中，n为三角挂篮主桁架的榀数，L为最不利工况时的箱梁节段长度；ΔL挂篮下支点与箱梁后端之间的水平距离。

4.根据权利要求1所述的三角挂篮的优化设计方法，其特征在于：两端铰接的轴心受压杆件的主桁立柱的欧拉临界力为：

其中，ζ₁为惯性矩系数。

5.根据权利要求1所述的三角挂篮的优化设计方法，其特征在于：三角挂篮的总形变由前吊带变形量和主桁架的变形量构成，前吊带的变形量由其所受轴向力计算得到，主桁架的变形量采用虚位移原理计算得到，即三角挂篮的总形变为：

其中，ζ₁为惯性矩系数。

6.根据权利要求1-5任一项所述的三角挂篮的优化设计方法，其特征在于：三角挂篮各构件采用方钢或双拼槽钢制成，将双拼槽钢简化为方钢并设方钢壁厚为其边长的η倍，则：

方钢的抗弯截面系数为：

方钢的惯性矩为：

I＝ζ₁A²

式中，