【技术实现步骤摘要】
一种大跨径拱桥拱圈线形控制方法及优化计算模型
本专利技术涉及桥梁施工领域，特别是一种大跨径拱桥拱圈线形控制方法及优化计算模型。
技术介绍
现有的大跨径拱桥多采用缆索吊运斜拉扣挂施工技术，然而，随着拱圈跨径的不断增大、吊重及吊装节段数的不断增加，拱圈线形控制也面临着新的挑战。目前，拱桥线形控制方法包括零弯矩法、正装法、改进迭代法和优化法等。零弯矩法假定拱肋节段间为铰接连接，根据力矩平衡原理求解各扣索索力；该方法计算简捷高效，但忽略了拱肋间的实际连接情况，因而，仅适合拱肋节段数少、跨径小的拱桥施工计算。正装法按照拱圈实际施工顺序模拟拱圈施工，通过反复调索的方式求解各扣索力；该方法通常要求计算人员有一定调索经验，且对于吊重大、拱肋节段数多的拱桥而言，常常很难调试出合适的扣索力。改进迭代法将影响矩阵乘调整系数，以进一步提高正装法的计算效率。传统的优化法通常以合龙线形为优化目标函数，求解各吊装施工过程中扣索力，造成拱圈施工过程中线形和各索力均匀性问题有待解决。此外，以上各计算方法主要应用于平行拱的施工监控计算分析，很少应用于大...
【技术保护点】
1.一种大跨径拱桥拱圈线形控制方法，其特征在于，/n在拱肋节段各控制点处连接侧缆风索；/n考虑侧缆风索、扣索及拱肋节段自重对拱圈位移的耦合作用，结合影响矩阵原理和最优化计算理论，求解拱肋节段各控制点处在不同施工阶段中的拱圈线形和索力，以使在索力作用下拱圈线形逼近目标线形。/n
【技术特征摘要】
1.一种大跨径拱桥拱圈线形控制方法，其特征在于，
在拱肋节段各控制点处连接侧缆风索；
考虑侧缆风索、扣索及拱肋节段自重对拱圈位移的耦合作用，结合影响矩阵原理和最优化计算理论，求解拱肋节段各控制点处在不同施工阶段中的拱圈线形和索力，以使在索力作用下拱圈线形逼近目标线形。
2.根据权利要求1所述的一种大跨径拱桥拱圈线形控制方法，其特征在于，根据拱桥结构参数及施工实况，首先建立拱桥结构的空间有限元模型，并确定拱桥结构的各结构组、边界组和荷载组，形成各施工阶段。
3.根据权利要求1所述的一种大跨径拱桥拱圈线形控制方法，其特征在于，结合影响矩阵原理建立状态变量与设计变量的函数关系，导出拱圈在自重、各单位扣索力、各单位侧缆风索作用下的位移影响矩阵ut、M1、M2、Mn、C1、C2、Cn及T0，进行优化计算，其中，ut为合龙松索后各控制点的目标位移向量，即一次落架的各控制点线形；M1表示各单位扣索力、单位侧缆风力作用下安装拱肋时各控制点的位移影响矩阵、M2表示各单位扣索力、单位侧缆风力作用下安装横联时各控制点的位移影响矩阵、Mn表示各单位扣索力、单位侧缆风力作用下拆除扣索时各控制点位移影响矩阵；C1表示仅在自重作用下安装拱肋时各控制点位移影响矩阵、C2表示仅在自重作用下安装横联时各控制点位移影响矩阵、Cn表示仅在自重作用下拆除扣索时位移影响矩阵；T0为安装预抬高值为0状态下的荷载向量，即设计变量初始值。
4.根据权利要求3所述的一种大跨径拱桥拱圈线形控制方法，其特征在于，在最优化计算过程中，以合龙松索后的线形与目标线形之间的偏差为约束函数，施工过程中的实际线形与目标线形之间的偏差为目标函数。
5.根据权利要求4所述的一种大跨径拱桥拱圈线形控制方法，其特征在于，在优化计算过程中，建立如下优化计算模型：
设计变量：x＝{x1,x2,x3,…,xn}T
状态变量：
初始值：x＝T0，
约束条件：(un(x)-ut)2≤Δu2
目标函数：minf(x)＝||uh(x)-ut||
式中，x为各扣索和侧缆风索的初拉力形成的荷载向量；u1(x)为当前施工阶段拱肋悬臂端各控制点位移向量；u2(x)为安装横联后的各控制点位移向量；un(x)为合龙松索后各控制点的位移向量；Δu为合龙松索后，控制点位移与目标位移的容许偏差值；为抵偿因安装横联造成的竖向位移和横向位移，取施工过程中各阶段悬臂端控制点预抬高值向量uh(x)＝αu1(x)+(1-α)u2(x)。
6.根据权利要求5所述的一种大跨径拱桥拱圈线形控制方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦大燕，杜海龙，韩玉，罗小斌，郑健，隗磊军，张庆普，马文辉，谭棋元，解威威，唐睿楷，
申请(专利权)人：广西路桥工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45
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