基于序列二次规划法的索力调整方法技术

本发明专利技术公开了一种基于序列二次规划法的索力调整方法，此方法包括以下步骤：S1、根据实际的荷载和施工步骤建立计算模型；S2、在计算模型中施加边界条件和载荷，并逐次增大每根索的索力，得到全桥各索的索力变化值Ki；S3、将所有的索力变化值Ki组合得到索力影响矩阵，以得到索力调整的影响矩阵方程；S4、应用影响矩阵方程求解出索力施调量{T

【技术实现步骤摘要】
基于序列二次规划法的索力调整方法


[0001]本专利技术涉及桥梁施工监控
，具体涉及一种基于序列二次规划法的索力调整方法。

技术介绍

[0002]对于结构索力的调整与优化问题，已有许多学者进行了深入的研究。肖汝诚等的将斜拉桥优化的目标函数统一用索力变量与广义影响矩阵表示，提出索力优化的影响矩阵法。方鸿等的将影响矩阵法应用于系杆拱桥施工阶段调索，王伟坤等的基于影响矩阵法进行斜独塔斜拉桥的二次索力调整。
[0003]也有部分学者将成桥索力优化的问题转化为数学优化模型，将结构内力和线形作为目标函数,并添加多种约束条件,将成桥索力优化问题转化为有约束非线性规划模型。严松等的基于影响矩阵法与遗传算法，进行多目标线性规划下的合理成桥索力优化计算，陈志军等的引入改进粒子群算法求解成桥索力，能够高效准确的求出满足合理成桥状态的索力，占玉林等的基于响应面法及粒子群算法进行异形斜拉桥索力优化，Chaolinsong等的以最小总弯曲能量为目标函数，考虑主梁和塔弯矩、边跨配重以及过渡墩和辅助墩的承载反力作为约束条件，提出了一种在考虑配重的情况下确定大跨度斜拉桥索力的优化方法，Zhang Tao等的以结构的最小弯曲能量为目标函数,以主梁挠度和应力及索力作为约束,基于ANSYS优化模块中的零阶、一阶算法完成了合理成桥状态的索力优化。
[0004]采用上述的影响矩阵法进行施工阶段的索力调整，由于索力影响矩阵阶数与索根数相同，存在唯一索力解，但受限于实际施工条件，可能会出现该唯一解不适用的情况，且求解得到的结果误差和偏差较大，同时求解时间较长。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种基于序列二次规划法的索力调整方法。此基于序列二次规划法的索力调整方法可快速求解误差和偏差均小的结果，以满足施工条件要求。
[0006]本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：本基于序列二次规划法的索力调整方法，包括以下步骤：
[0007]S1、根据实际的荷载和施工步骤建立计算模型；
[0008]S2、在计算模型中施加边界条件和载荷，并逐次增大每根索的索力，得到全桥各索的索力变化值Ki；
[0009]S3、将所有的索力变化值Ki组合得到索力影响矩阵，以得到索力调整的影响矩阵方程；
[0010]S4、应用影响矩阵方程求解出索力施调量{T
x
}，并判断解出的索力施调量{T
x
}是否满足实际施工条件；
[0011]S5、若步骤S4中解出的索力施调量{T
x
}无法满足施工条件，采用序列二次规划法
对此索力施调量{T
x
}进行优化，直到优化后得的索力施调向量{T
′
x
}满足施工条件为止。
[0012]优选的，步骤S5的具体过程包括以下步骤：
[0013]S51、将索力施调量作为优化计算的未知量进行求解：
[0014]{T
′
x
}＝{T
′
x1 T
′
x2 ... T
′
xn
}
T
，其中，{T
′
x
}为优化后索力施调向量；T
′
xi
为优化后第i号索施调索力；
[0015]令索力优化前后的目标索力向量差值为{ΔT}：
[0016]{ΔT}＝{ΔT
1 ΔT
2 ... ΔT
n
}
T
[0017]＝{T
′
m1
‑
T
m1 T
′
m2
‑
T
m2 ... T
′
mn
‑
T
mn
}
T
[0018]，其中：ΔT
i
为优化前后第i号索目标索力差值；T
mi
为优化前第i号索目标索力；T
′
mi
为优化后第i号索目标索力；
[0019]令索力优化前后目标索力向量差值标准差为σ：
[0020][0021]其中，ΔT
i
为优化前后第i号索目标索力差值；μ为ΔT
i
的均值；r为索力最大容许离散值；
[0022]S52、选用适当的目标函数和约束条件；
[0023]S53、基于序列二次规划法优化索力施调量{T
x
}，以得到优化后的索力施调向量{T
′
x
}；
[0024]S54、若优化后的索力施调向量{T
′
x
}无法满足施工条件，重复步骤S52和S53，直到最后优化得到的索力施调向量{T
′
x
}满足施工条件为止。
[0025]优选的，步骤S52中的目标函数和约束条件包括：
[0026]目标函数和约束条件I：
[0027][0028]s.t.0≤{T
s
}+{T
′
x
}≤{T
u
}
[0029]{|ΔT|}≤{T
p
}
[0030]σ≤r
[0031]目标函数和约束条件II：
[0032][0033]s.t.0≤{T
s
}+{T
′
x
}≤{T
u
}
[0034]{|ΔT|}≤{T
p
}
[0035]目标函数和约束条件III：
[0036][0037]s.t.0≤{T
s
}+{T
′
x
}≤{T
u
}
[0038]{|ΔT|}≤{T
p
}
[0039]σ≤r
[0040]其中，|ΔT
i
|为加权前后第i号索目标索力差值的绝对值；{T
s
}为调索前的实际索力向量；{T
′
x
}为优化后的索力施调向量；{T
u
}为索力最大容许值；{|ΔT|}为优化前后目标索力差值向量；{T
p
}为索力最大容许误差量；σ为加权前后索力目标差值的标准差；r为索力最大容许离散值。
[0041]优选的，步骤S2的具体过程包括以下步骤：
[0042]逐次增大第i根索的索力，得到全桥共n根索各索力变化值，将第i根索的单位变化导致全桥索力变化量表示为：
[0043]K
i
＝[k
1i
，k
2i
，
…
k
ni
]T
。
[0044]优选的，步骤S3的具体过程包括以下步骤：
[0045]全桥所有索的单位变化导致全桥索力变化量K
i<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于序列二次规划法的索力调整方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据实际的荷载和施工步骤建立计算模型；S2、在计算模型中施加边界条件和载荷，并逐次增大每根索的索力，得到全桥各索的索力变化值Ki；S3、将所有的索力变化值Ki组合得到索力影响矩阵，以得到索力调整的影响矩阵方程；S4、应用影响矩阵方程求解出索力施调量{T
x
}，并判断解出的索力施调量{T
x
}是否满足实际施工条件；S5、若步骤S4中解出的索力施调量{T
x
}无法满足施工条件，采用序列二次规划法对此索力施调量{T
x
}进行优化，直到优化后得的索力施调向量{T
′
x
}满足施工条件为止。2.根据权利要求1所述的基于序列二次规划法的索力调整方法，其特征在于：步骤S5的具体过程包括以下步骤：S51、将索力施调量作为优化计算的未知量进行求解：{T
′
x
}＝{T
′
x1 T
′
x2
…
T
′
xn
}
T
，其中，{T
′
x
}为优化后索力施调向量；T
′
xi
为优化后第i号索施调索力；令索力优化前后的目标索力向量差值为{ΔT}：{ΔT}＝{ΔT
1 ΔT2…
ΔT
n
}
T
＝{T
′
m1
‑
T
m1 T
′
m2
‑
T
m2
…
T
′
mn
‑
T
mn
}
T
，其中：ΔT
i
为优化前后第i号索目标索力差值；T
mi
为优化前第i号索目标索力；T
′
mi
为优化后第i号索目标索力；令索力优化前后目标索力向量差值标准差为σ：其中，ΔT
i
为优化前后第i号索目标索力差值；μ为ΔT
i
的均值；r为索力最大容许离散值；S52、选用适当的目标函数和约束条件；S53、基于序列二次规划法优化索力施调量{T
x
}，以得到优化后的索力施调向量{T
′
x
}；S54、若优化后的索力施调向量{T
′
x
}无法满足施工条件，重复步骤S52和S53，直到最...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐郁峰，朱梦阳，郭奋涛，陈兆栓，孔庆彦，
申请(专利权)人：广东华交科工程科技有限公司广东汇涛工程科技有限公司，
类型：发明
国别省市：