一种用于吊挂看台吊点选取及提升控制的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于吊挂看台吊点选取及提升控制的方法，根据建立吊挂看台的有限元模型，采取改进粒子群算法获取最优的倒链布置点，结合吊挂看台的初始受力和空间位移的有限元分析结果设计理论提升点和提升路线，通过位移传感器的理论空间坐标和实际空间坐标的差值，获取实际偏移量，进而将实际偏移量作为外荷载带入吊挂看台有限元模型中，调整倒链施加至吊挂看台上的作用力。本发明专利技术通过建立了多吊点体系优化模型，并对优化模型的进行适应度函数的对应计算，用以选取多吊点的布置方式，其中对于吊点的布置采用了改进的粒子算法对吊点的取值范围和区域进行优化，由此减少吊点的布置数量，进而节省吊装使用设备。

A method of lifting point selection and lifting control for hanging stand

【技术实现步骤摘要】
一种用于吊挂看台吊点选取及提升控制的方法
本专利技术属于吊挂看台施工领域，特别涉及一种用于吊挂看台吊点选取及提升控制的方法。
技术介绍
看台，一般是指针对文体运动、娱乐表演等大型的集体活动时，提供给观众观看的席位，主要是指围绕在表演或比赛场地四周的观众席，例如体育场看台、演唱会看台等；现有的大型看台一般是由多块看台拼装而成，在看台的拼装过程中，一般利用吊挂机将看台吊起来，当看台到达指定位置时，再将看台放下。在吊挂看台起吊过程中，容易造成一定的初始几何偏差，或起由于吊点的布置，均会导致局部应力集中现象发生，而局部应力会引起结构的局部损坏，甚至导致整体结构的连续性破坏，因此，在拼装后提升吊挂看台的吊点选取上需要重新核算和优化，且在提升过程中所产生的位移偏差也需要通过安装在吊点的吊链进行实施操作后消除，或控制在一定误差范围内，因此，需要提供一种用于吊挂看台吊点选取及提升控制的方法。
技术实现思路
本专利技术提出用于吊挂看台吊点选取及提升控制的方法，用以解决吊挂看台的吊点优化布置，以及提升过程中吊挂看台三向位移偏移量精准控制的问题，具体技术方案如下：一种用于吊挂看台吊点选取及提升控制的方法，包括以下步骤：步骤一、根据吊挂看台结构图建立吊挂看台的有限元模型，并进一步开展有限元分析，其中建立有限元模型时将吊挂看台分割成有限单元，进行网格化处理；步骤二、在吊挂看台的节点上布置监测点，并在监测点上安装位移传感器，采取改进粒子群算法获取最优的倒链布置点，从而优化布置吊挂看台的吊点；步骤三、标定吊挂看台上位移传感器的初始空间坐标，标定倒链的初始受力状态和初始空间坐标，结合吊挂看台的初始受力和空间位移的有限元分析结果设计理论提升点和提升路线，并记录理论提升点空间坐标，进行分阶段提升；步骤四、在提升至各理论提升点过程中，根据位移传感器的理论空间坐标和实际空间坐标的差值，获取实际偏移量；并将实际偏移量作为外荷载带入吊挂看台有限元模型中，并提取吊挂看台上吊点处的三向反力作为补偿量；将提取的吊点反力输出至中央控制器，中央控制器指挥控制机构调整倒链施加至吊挂看台上的作用力。进一步的，基于吊挂看台结构本身的应变能变化，改变吊点位置进而调整结构自身总应变能大小，通过最小应变能比选优化布置吊点；其中吊点布置原则为一是吊点位置变量是离散的，即吊点位置不设置在杆件中部而设置在主梁交叉处，二是吊点位置是均布的，即吊点要求均匀分布在整个结构平面上。进一步的，吊挂看台结构在吊装过程中会由于起重机吊装的不同步性导致结构自身形态的变化，因此，只考虑吊挂看台在被均匀提升脱离地面时刻的总应变能作为评价指标；多吊点体系优化模型：Fi(x,y)-[Fi]≤0(2)1≤Numi(y)≤n，i＝1～x(3)式中，x为吊点数量，y为吊点位置，为利用有限元分析求解得到；Fi(x,y)为各起重机的实际受力；[Fi]为各起重机的许用荷载；evergy(x,y)为结构整体应变能；Numi(y)为吊点编号，n为备选吊点位置集合。4.根据权利要求3中所述的一种用于吊挂看台吊点选取及提升控制的方法，其特征在于：针对上述数学模型构造基于惩罚函数的适应度函数：式中，r为约束惩罚因子，sφ(x)中s为离散惩罚因子，φ(x)为离散惩罚函数；eval(x,y)为适应度函数。进一步的，采用粒子群算法进行吊点取值范围的优化：①获取整个结构备选吊点位置数量，对其进行整数编号；②根据吊点数量确定吊点位置区域个数，即吊点数量和吊点位置划分的区域个数相等；③设置每个吊点位置区域的范围，均分所有的备选吊点位置总数，并做圆整处理。具体吊点位置划分区域范围如下所示：式中，n为备选吊点位置总数，i为当前吊点位置。进一步的，由于每个吊点处对应的起重设备所分配的实际荷载不超过其自身许用荷载的75％，因此，定义吊点数量的具体范围如下：式中，xmax为吊点最大数量，xmin为吊点最小数量，G0为钢结构整体重量，G1为所有起重设备中最小起重量，G2为所有起重设备中最大起重量。进一步的，采用粒子群算法进行全局寻优，在粒子群算法中，设计变量的变换对应粒子位置的改变，利用正态云发生器自适应调整粒子个体惯性权重，更改粒子速度和方向来修改粒子的所在位置。进一步的，对于粒子个体惯性权重的取值则将粒子群分成三个子群，用来划分粒子群区间，其中为第t轮搜索到的全局最小值和粒子在t轮的适应值的比值。进一步的，根据吊点优化布置结果，在每个优化后的倒链布置点上布置三条倒链，每条倒链各控制一个方向的位移量，并根据获取的补偿量进行三向位移调整；其中当偏移量差值小于偏移量阈值时，则进行提升至下一吊点；否则，再次进行控制倒链，调整偏差。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过将吊挂看台进行网格化模型处理，为下一阶段吊点的优化和提升过程中偏移量控制提供了数据基础；在吊点优化过程中，首先确定了吊点的布置原则，以此明确优化的方向进而减少优化中的数据组合，减少计算量，再者考虑了起吊时多吊点组合的情况，建立了多吊点体系优化模型，并对优化模型进行适应度函数的对应计算，用以选取多吊点的布置方式，其中，对于吊点的布置采用了改进的粒子算法对吊点的取值范围和区域进行优化，由此减少吊点的布置数量，进而节省吊装使用设备；在吊点选取后，分别在相应吊点的三向上均安装吊链，以此来对应吊挂看台发生偏移后，进行三向相对应的位移调整。本专利技术通过将吊挂看台进行有限单元化模型处理，并基于初始的空间坐标和受力，进行吊点和监测点的优化和选取，并通过计算偏移量进行提升控制，此施工方法可精确定位和调整吊挂看台的拼装和提升，保证了施工质量，且节省吊点设备，进一步节省了施工造价。附图说明图1是吊挂看台框架结构平面示意图；图2是吊挂看台模拟示意图；图3是吊挂看台位移传感器布置示意图；图4是吊挂看台应力和应变传感器布置示意图；图5是吊挂看台优化后吊点示意图；图6是设计理论提升路线图。附图标记：1-吊挂看台、2-场心永久点、3-位移传感器、4-应力传感器、5-应变传感器、6-吊点、7-提升点、8-提升路线。具体实施方式本实施例以C形吊挂看台1提升为例，结合图1至图6，进一步说明一种用于吊挂看台吊点选取及提升控制的方法，包括以下步骤：步骤一、如图1所示，本吊挂看台1为C形吊挂看台，吊挂看台1整体采用双向交叉平面钢桁架结构，有四榀桁架贯穿其中，四角部位为肋环形布置，共设置8处临时支撑，节点采用相贯焊接节点；如图2所示，为吊挂看台1基于迈达斯(MIDAS)软件建立的有限元模型，构件采用梁单元来模拟，支座处的约束条件采用节点弹性连接，其中钢材弹性模量取为206000MPa，泊松比取为0.3；其中，对于的荷载选取：在有限元分析中不仅要考虑结构自重、外荷载，还需综合考虑施工现场实际状况如制作偏差、天气等环境因素，比如说雨天的情况下，构件上表面容易积水，可通过在有限元分析中加入一个估计值，这个估计值能近似代表雨水的重量来模拟环境因素，或引入相关规范中对应的风荷载、雪荷载等荷载值，因此加载阶段采用均布荷载的方法来模拟；对于边界条件的设置：将吊挂看台1作为刚体，对吊挂看台1底端设置为无约束，吊挂看台1顶端作用拉力，拉力大小大于吊挂看台1重量；步骤二、在吊挂看台1网格化单元的节点上布置位移监测点并在监测点布置位移传感器3，采取改进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于吊挂看台吊点选取及提升控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、根据吊挂看台(1)结构图、建立吊挂看台(1)的有限元模型，并进一步开展有限元分析，其中建立有限元模型时将吊挂看台(1)分割成有限单元，进行网格化处理；步骤二、在吊挂看台(1)的节点上布置监测点，并在监测点上安装位移传感器(3)，采取改进粒子群算法获取最优的倒链布置点，从而优化布置吊挂看台(1)的吊点(6)；步骤三、采用应力传感器(4)和应变传感器(5)标定吊挂看台(1)上位移传感器(3)的初始空间坐标，标定倒链的初始受力状态和初始空间坐标，结合吊挂看台(1)的初始受力和空间位移的有限元分析结果设计理论提升点(7)和提升路线(8)，并记录理论提升点(7)空间坐标，进行分阶段提升；步骤四、在提升至各理论提升点(7)过程中，根据位移传感器(3)的理论空间坐标和实际空间坐标的差值，获取实际偏移量；并将实际偏移量作为外荷载带入吊挂看台(1)有限元模型中，并提取吊挂看台(1)上吊点(6)处的三向反力作为补偿量；将提取的吊点(6)反力输出至中央控制器，中央控制器指挥控制机构调整倒链施加至吊挂看台(1)上的作用力。

【技术特征摘要】
1.一种用于吊挂看台吊点选取及提升控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、根据吊挂看台(1)结构图、建立吊挂看台(1)的有限元模型，并进一步开展有限元分析，其中建立有限元模型时将吊挂看台(1)分割成有限单元，进行网格化处理；步骤二、在吊挂看台(1)的节点上布置监测点，并在监测点上安装位移传感器(3)，采取改进粒子群算法获取最优的倒链布置点，从而优化布置吊挂看台(1)的吊点(6)；步骤三、采用应力传感器(4)和应变传感器(5)标定吊挂看台(1)上位移传感器(3)的初始空间坐标，标定倒链的初始受力状态和初始空间坐标，结合吊挂看台(1)的初始受力和空间位移的有限元分析结果设计理论提升点(7)和提升路线(8)，并记录理论提升点(7)空间坐标，进行分阶段提升；步骤四、在提升至各理论提升点(7)过程中，根据位移传感器(3)的理论空间坐标和实际空间坐标的差值，获取实际偏移量；并将实际偏移量作为外荷载带入吊挂看台(1)有限元模型中，并提取吊挂看台(1)上吊点(6)处的三向反力作为补偿量；将提取的吊点(6)反力输出至中央控制器，中央控制器指挥控制机构调整倒链施加至吊挂看台(1)上的作用力。2.根据权利要求1中所述的一种用于吊挂看台吊点选取及提升控制的方法，其特征在于：基于吊挂看台(1)结构本身的应变能变化，改变吊点(6)位置进而调整结构自身总应变能大小，通过最小应变能比选优化布局吊点(6)；其中吊点(6)布置原则为一是吊点(6)位置变量是离散的，即吊点(6)位置不设置在杆件中部而设置在主梁交叉处，二是吊点(6)位置是均布的，即吊点(6)要求均匀分布在整个结构平面上。3.根据权利要求1中所述的一种用于吊挂看台吊点选取及提升控制的方法，其特征在于：吊挂看台(1)结构在吊装过程中会由于起重机吊装的不同步性导致结构自身形态的变化，因此，只考虑吊挂看台(1)在被均匀提升脱离地面时刻的总应变能作为评价指标；多吊点体系优化模型：Fi(x,y)-[Fi]≤0(2)1≤Numi(y)≤n，i＝1～x(3)式中，x为吊点数量，y为吊点位置，为利用有限元分析求解得到；Fi(x,y)为各起重机的实际受力；[Fi]为各起重机的许用荷载；evergy(x,y)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，李鸿，张烨，邓星河，唐威，薛锐，
申请(专利权)人：中建一局集团建设发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11