一种基于影响矩阵的钢桁桥预拱度设置方法技术

本发明专利技术涉及一种基于影响矩阵的钢桁桥预拱度设置方法，包括以下步骤：确定成桥状态m个控制节点预拱度的目标值，记为：{B}＝{b

【技术实现步骤摘要】
一种基于影响矩阵的钢桁桥预拱度设置方法
本专利技术涉及桥梁工程
，特别涉及一种基于影响矩阵的钢桁桥预拱度设置方法。
技术介绍
目前，在桥梁施工过程中，桥梁的预拱度仍是一个重要的指标，预拱度为抵消梁、拱、桁架等结构在荷载作用下产生的挠度，而在施工或制造时所预留的与位移方向相反的校正量。相关技术中，一种用于大跨度钢桁梁桥预拱度的设置方法，其主要包括以下步骤：对全桥进行结构分析，按照设计要求，采用大型有限元软件，计算分析全桥的理论预拱度；建立空间闭合计算模型，推导单元刚度矩阵，然后建立物理平衡方程；通过上弦杆伸缩来实现的条件，转换成上弦杆单元刚度相对下弦杆和斜腹杆单元刚度高阶无穷小形式，推导出实现预拱度的上弦杆伸缩表达式；将实现预拱度的上弦杆伸缩表达式编译成MATLAB程序，然后将上述通过计算分析的理论预拱度作为基础参数，即初步获得全桥上弦杆伸缩量。但是，由于通过这种方法计算出来的是全桥上弦杆的伸缩量，为达到预拱度的设计要求，需要对全桥的上弦杆按照计算出来的伸缩量一一进行调整，不能仅选择部分容易施工的上弦杆来调整其预拱度，导致桥梁施工的工程量较大，有些难以施工的上弦杆也必须要调整其伸缩量，使施工难度增加。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种基于影响矩阵的钢桁桥预拱度设置方法，以解决相关技术中调整全桥上弦杆的伸缩量的工程量大，且施工难度大的问题。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种基于影响矩阵的钢桁桥预拱度设置方法，包括以下步骤：确定成桥状态m个控制节点预拱度的目标值，记为：{B}＝{b1b2…bi…bm}T，其中bi表示第i个所述控制节点预拱度的目标值，T表示转置，将行向量转换为列向量；选定n根上弦杆的伸缩量组成未知函数记为：{X}＝{x1x2…xi…xn}T，其中xi表示第i个所述上弦杆的伸缩量，T表示转置，将行向量转换为列向量；逐次调整n根所述上弦杆的伸缩量，得到钢桁桥m个所述控制节点竖向位移影响矩阵；确定n根所述上弦杆容许最大伸缩量{D}＝{d1d2…dn}T，m个所述控制节点距离目标值的容许偏差量{E}＝{e1e2…em}T，其中T表示转置；根据所述控制节点预拱度的目标值、m个所述控制节点竖向位移影响矩阵、所述上弦杆的容许最大伸缩量、m个所述控制节点的容许偏差量建立约束条件，利用非线性规划求解出n根所述上弦杆的伸缩量。一些实施例中，在确定各所述控制节点预拱度的目标值时，所述目标值为钢桁桥自身结构的自重标准值与1/2车道荷载频遇值共同产生的挠度值的相反数。一些实施例中，所述目标值还包括所述钢桁桥设置的竖曲线的竖直高度值。一些实施例中，逐次调整n根所述上弦杆的伸缩量，具体指：依次将n根所述上弦杆伸缩单位长度。一些实施例中，第j根所述上弦杆伸缩单位长度，引起m个所述控制节点的竖向位移变化量记为：{A}j＝{a1j…aij…amj}T，其中，j是所述上弦杆的序号，且j介于1到n，i是所述控制节点的序号，且i介于1到m，T表示转置，逐次调整n根所述上弦杆，依次排列形成所述影响矩阵，记为：一些实施例中，通过计算软件计算得到第j根所述上弦杆伸缩单位长度引起m个所述控制节点的竖向位移变化量：{A}j＝{a1j…aij…amj}T。一些实施例中，在利用非线性规划求解n根所述上弦杆的伸缩量时，对m个所述控制节点的竖向位移建立约束条件：{B}-{E}≤[A]{X}≤{B}+{E}。一些实施例中，在利用非线性规划求解n根所述上弦杆的伸缩量时，对所述未知函数建立约束条件：{-D}≤{X}≤{D}。一些实施例中，将约束条件{B}-{E}≤[A]{X}≤{B}+{E}和{-D}≤{X}≤{D}合并为：其中，[I]为单位矩阵，并利用非线性规划函数求解出n根所述上弦杆的伸缩量{X}。一些实施例中，在逐次调整n根所述上弦杆的伸缩量时，下弦杆保持实际长度不变。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果包括：本专利技术实施例提供了一种基于影响矩阵的钢桁桥预拱度设置方法，由于逐次调整n根所述上弦杆的伸缩量，可以得到钢桁桥m个所述控制节点竖向位移影响矩阵，然后再根据所述上弦杆容许最大伸缩量以及所述控制节点的容许偏差量建立约束条件，利用非线性规划可以求解出n根所述上弦杆的伸缩量，在对钢桁桥整体的预拱度进行设计调整时，可以根据实际施工情况选择较方便施工的部分所述上弦杆，并对此部分所述上弦杆进行设计计算，求解出此部分所述上弦杆的伸缩量，通过仅对选定出的部分所述上弦杆进行伸缩调整，可以实现全钢桁桥的预拱度设置，不需对钢桁桥全部的所述上弦杆进行调整，因此，大大减少了施工的工程量和施工难度，也加快了施工进程。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种基于影响矩阵的钢桁桥预拱度设置方法的各控制节点目标值的示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于影响矩阵的钢桁桥预拱度设置方法的理论预拱度值与实际预拱度值的示意图；图3为本专利技术实施例提供的钢桁桥预拱度实施效果的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的主桁上弦节间伸缩示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种基于影响矩阵的钢桁桥预拱度设置方法，其能解决相关技术中调整全桥上弦杆的伸缩量的工程量大，且施工难度大的问题。参见图1所示，本专利技术实施例提供的一种基于影响矩阵的钢桁桥预拱度设置方法，包括以下步骤：步骤1：确定成桥状态m个控制节点预拱度的目标值，记为：{B}＝{b1b2…bi…bm}T，其中bi表示第i个所述控制节点预拱度的目标值，T表示转置，将行向量转换为列向量，便于计算。参见图1所示，在一些实施例中，于步骤1中，在确定各所述控制节点预拱度的目标值时，所述目标值为钢桁桥自身结构的自重标准值与1/2车道荷载频遇值共同产生的挠度值的相反数；其中，钢桁桥自身结构的自重标准值即为图1中的恒载挠度值，单位为mm，1/2车道荷载频遇值即为图1中的活载挠度值，单位为mm；本实施例中，通过受力分析得到，第1个所述控制节点处产生的所述恒载挠度值为1.3mm，第1个所述控制节点处产生的所述活载挠度值为0.0mm，所以，第1个所述控制节点处的所述目标值为b1＝-1.3mm。参见图1所示，在一些可选的实施例中，于步骤1中，所述目标值还可以叠加上所述钢桁桥设置的桥梁竖曲线的竖直高度值，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于影响矩阵的钢桁桥预拱度设置方法，其特征在于，包括以下步骤：/n确定成桥状态m个控制节点预拱度的目标值，记为：{B}＝{b

【技术特征摘要】
1.一种基于影响矩阵的钢桁桥预拱度设置方法，其特征在于，包括以下步骤：
确定成桥状态m个控制节点预拱度的目标值，记为：{B}＝{b1b2…bi…bm}T，其中bi表示第i个所述控制节点预拱度的目标值，T表示转置，将行向量转换为列向量；
选定n根上弦杆的伸缩量组成未知函数记为：{X}＝{x1x2…xi…xn}T，其中xi表示第i个所述上弦杆的伸缩量，T表示转置，将行向量转换为列向量；
逐次调整n根所述上弦杆的伸缩量，得到钢桁桥m个所述控制节点竖向位移影响矩阵；
确定n根所述上弦杆容许最大伸缩量{D}＝{d1d2…dn}T，m个所述控制节点距离目标值的容许偏差量{E}＝{e1e2…em}T，其中T表示转置；
根据所述控制节点预拱度的目标值、m个所述控制节点竖向位移影响矩阵、所述上弦杆的容许最大伸缩量、m个所述控制节点的容许偏差量建立约束条件，利用非线性规划求解出n根所述上弦杆的伸缩量。


2.如权利要求1所述的基于影响矩阵的钢桁桥预拱度设置方法，其特征在于：
在确定各所述控制节点预拱度的目标值时，所述目标值为钢桁桥自身结构的自重标准值与1/2车道荷载频遇值共同产生的挠度值的相反数。


3.如权利要求2所述的基于影响矩阵的钢桁桥预拱度设置方法，其特征在于：
所述目标值还可包括所述钢桁桥设置的竖曲线的竖直高度值。


4.如权利要求1所述的基于影响矩阵的钢桁桥预拱度设置方法，其特征在于：
逐次调整n根所述上弦杆的伸缩量，具体指：依次将n根所述上弦杆伸缩单位长度。


5.如权利要求4所述的基于影响矩阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨光武，何浩，郑亚鹏，万田保，
申请(专利权)人：中铁大桥勘测设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42