[发明专利]钢栈桥钢管桩的参数优化方法及装置

说明书

本发明提供一种钢栈桥钢管桩的参数优化方法及装置，该方法包括：根据刚栈桥设计案例确定影响刚栈桥结构稳定性的多个参数及各参数对应的取值范围；根据各参数的取值范围对对应的参数进行均匀取值；根据各参数的取值确定预设的一阶屈曲稳定安全系数方程的系数；根据各参数的取值范围以及系数确定后的一阶屈曲稳定安全系数方程得到各参数的最优值。本申请利用均匀设计思想，给定影响钢栈桥稳定性的各参数的取值区间，采用响应面理论确定基于稳定性的钢管桩参数优方案，可以大幅降低钢管桩设计时考虑的若干工况，减少有限元建模工作量，提高工作效率，而且具有普适性，可以推广到各种钢管桩的设计中。

技术领域

本申请涉及桥梁建筑技术，具体涉及一种钢栈桥钢管桩的参数优化方法及装置。

背景技术

目前，我国正在建设大量的桥梁工程，特别是大跨度桥梁工程。在桥梁工程施工中，需要大量的临时施工设备和装备，而钢栈桥就是桥梁施工中一种常用的临时施工设施。钢栈桥应用非常广泛，可以用于水上、陆地和山区等各种情况下的桥梁工程施工中。特别是在深水库区建造桥梁工程时，钢栈桥要承担施工中的材料、设备和人员的运输通道的角色，因此需确保钢栈桥在施工荷载和环境作用下的使用安全，尤其是水库泄水时高水流冲击作用下的结构安全。在深水区架设钢栈桥时，其下部结构一般采用钢管桩，通常需要根据已经确定的水深变化和地质条件，合理设计钢管桩的长度、桩径以及是否需要第二道剪刀撑，并确定其位置。

当前，通常会考虑各种作用和地基承载能力等因素，按照相关的规范对钢栈桥钢管桩进行设计。然而，按规范进行钢管桩的设计只是给出了一种安全可行的设计方案，这种方案并不一定是能够兼顾各因素的最优设计方案。

发明内容

为了得到钢栈桥钢管桩的最优参数，本申请提供一种钢栈桥钢管桩的参数优化方法，该方法包括：

根据刚栈桥设计案例确定影响刚栈桥结构稳定性的多个参数及各参数对应的取值范围；

根据各参数的取值范围对对应的参数进行均匀取值；

根据各参数的取值确定预设的一阶屈曲稳定安全系数方程的系数；

根据各参数的取值范围以及系数确定后的一阶屈曲稳定安全系数方程得到各参数的最优值。

在一实施例中，所述根据各参数的取值范围以及系数确定后的一阶屈曲稳定安全系数方程得到各参数的最优值，包括：

根据各参数的取值范围获取各参数的多组取值；

将所述多组取值分别代入系数确定后的一阶屈曲稳定安全系数方程，得到对应的多个优化预测响应值；

根据所述多组取值分别建立钢管桩有限元模型，得到对应的多个有限元响应值；

通过比较所述优化预测响应值以及对应的有限元响应值的大小，确定各参数的最优值。

在一实施例中，所述通过比较所述优化预测响应值以及对应的有限元响应值的大小，确定各参数的最优值，包括：

计算所述优化预测响应值以及对应的有限元响应值的差值；

获取优化预测响应值以及对应的有限元响应值的最小差值对应的一组取值，得到各参数的最优值。

在一实施例中，所述参数包括钢管桩直径、上部贝雷梁横向布置数量以及剪刀撑位置。

本申请还提供一种钢栈桥钢管桩的参数优化装置，该装置包括：

参数选取模块，用于根据刚栈桥设计案例确定影响刚栈桥结构稳定性的多个参数及各参数对应的取值范围；

参数取值模块，用于根据各参数的取值范围对对应的参数进行均匀取值；

方程确定模块，用于根据各参数的取值确定预设的一阶屈曲稳定安全系数方程的系数；