一种判定索拱结构组合桥破坏模式的方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术公开了一种判定索拱结构组合桥破坏模式的方法、系统及介质。该方法包括：计算平面曲线单元的初始构形和变形后构形，得出截面的状态；将索拱结构梁视为混合高阶剪切模型，进行振动分析，得出横向剪切应力的分布情况并推导出训练模型所需的有限元公式；构造并训练自适应代理模型，得出多种形式的破坏模式；进行数值研究，分析各种整体失稳模式的失效概率；经过以上分析计算，对应不同情况，判定索拱结构组合桥的破坏风险，得出结论，指导设计、施工、维修和拆除工作。本发明专利技术特别对于不连续结构及复合结构的计算有优异的性能。基于本方法计算出索拱结构组合桥的数值及其稳定性，并基于结果对索拱结构的破坏模式作出精确判断。于结果对索拱结构的破坏模式作出精确判断。于结果对索拱结构的破坏模式作出精确判断。

【技术实现步骤摘要】
一种判定索拱结构组合桥破坏模式的方法、系统及介质


[0001]本专利技术属于力学学科桥梁设计与判定的
，具体涉及一种判定索拱结构组合桥破坏模式的方法、系统及介质。

技术介绍

[0002]索
‑
拱结构是逐渐被工程界所接受的新型结构形式。近年来，索
‑
拱结构在国内外实际工程中的应用日趋广泛。索
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拱结构的基本形式，其核心概念是在普通拱结构的基础上增加拉索，从而克服拱结构底部水平推力大、容易发生失稳破坏等缺点，从而大幅提高整体结构的刚度和极限承载力。
[0003]虽然拉索的加入能提高结构的极限承载力，但从其平衡路径显示，索
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拱结构往往在变形较小的条件下达到临界点，而在越过临界点之后结构的承载力下降较快。也就是说，当索
‑
拱结构发生较大变形时，有可能因其承载力急剧下降而导致结构整体破坏。从结构受力特点和设计的角度来看，拉索分担了普通拱结构所要承受的荷载，使得拱的内力变小，因此拱的截面尺寸和材料性能的取值都可以减小。然而，对于以承受轴向压力为主的拱结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种判定索拱结构组合桥破坏模式的方法，其特征在于，包括下述步骤：计算平面曲线单元的初始构形和变形后构形，得出截面的状态；将索拱结构梁视为混合高阶剪切模型，进行振动分析，得出横向剪切应力的分布情况；结合得出的分布情况，应用基于混合能量的变化原理，推导出训练模型所需的有限元公式；构造并训练自适应代理模型，得出多种形式的破坏模式；对得到的多种形式的破坏模式进行数值研究，分析各种整体失稳模式的失效概率；经过以上分析计算，对应不同情况，判定索拱结构组合桥的破坏风险，得出结论，指导设计、施工、维修和拆除工作。2.根据权利要求1所述的一种判定索拱结构组合桥破坏模式的方法，其特征在于，所述截面的状态包括截面中心点的位置状态和截面的转动状态；所述计算平面曲线单元的初始构形和变形后构形，得出截面的状态，具体为：计算曲线的拉伸应变、剪切应变和曲率：ε
G
(s)＝r1(s)cosθ(s)+r2(s)sinθ(s)
‑
1；γ
G
(s)＝r2(s)cosθ(s)
‑
r1(s)sinθ(s)；κ
G
(s)＝θ(s)
‑
θ0(s)；(1)其中，ε
G
(s)为曲线的拉伸应变，γ
G
(s)为曲线的剪切应变，κ
G
(s)为曲线的曲率，r1(s)、r2(s)为曲线轴线的位置，θ(s)为截面的方位角，θ0(s)为初始构形的截面方位角；计算截面单元的位置状态，其表达式如下：其中，为始端位置状态量，s为曲线坐标，为某一位置的状态量，ξ为某一位置的状态；利用式(1)和曲线的应力张量与应变张量的关系后，式(2)进一步表示为其中，为转动分量，为竖直方向分量，和为与位置状态量有关的函数；根据单元的协调性条件计算关于位置状态量的一阶常系数微分方程：其中，为末端位置状态量；配合已确定的始端位置状态，利用数值方法即能求解得到任意位置的位置状态量。3.根据权利要求1所述的一种判定索拱结构组合桥破坏模式的方法，其特征在于，将索拱结构梁视为混合高阶剪切模型，进行振动分析，具体为：在混合高阶剪切模型下，采用应力平衡方程推导出横向剪切应力的合理分布，即满足应力平衡方程的横向剪切应力；
所述应力平衡方程即正应力对轴向坐标导数与横向剪应力对横向坐标导数的和为零。4.根据权利要求1所述的一种判定索拱结构组合桥破坏模式的方法，其特征在于，所述基于混合能量的变化原理，具体为：通过节点位移向量和内力向量表示单元内部的位移场和应力场得到混合变化；所述推导出训练模型所需的有限元公式，具体为：运用计算的平面曲线单元初始构形和变形后构形后，建立横向剪切应力的合理分布，用于具有不连续刚度的几何非线性分析；在所提出的公式中，包括轴向力、剪力和弯矩在内的应力合力沿索拱结构轴向的分布被视为未知量，几何精确索拱理论中平衡微分方程的解被用来预先确定这些未知量的具体形式，进行增量/迭代求解，推导有限元非线性方程组及其线性化过程；此外，通过数值算例考察所开发单元的性能以及拉索分布对圆弧拱非线性稳定性的影响。5.根据权利要求1所述的一种判定索拱结...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文雄，陈穗茵，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：