【技术实现步骤摘要】
本申请涉及非对称斜拉桥索力优化领域，具体涉及一种横向非对称斜拉桥的索力优化方法、装置及相关设备。
技术介绍
1、过去数十年，我国桥梁事业飞速发展，建成一大批世界瞩目的大跨度桥梁，但随着建设程度的放缓，如今大跨度桥梁的规划设计，变得更加科学谨慎，需综合论证多方面的影响。其中一个重要因素是，由于新建桥位资源越来越紧张，人民对于桥梁功能的多样化需求也日益凸显，一座新建桥梁往往需要满足多种需求，如高铁、轨交、高速公路、市政道路等，多功能桥梁的建设日益增加。
2、由于不同类型的桥梁结构的重量或刚度有着显著不同，一般大跨度多功能桥梁的断面形式主要采用分层布置，如上层公路下层铁路的公铁两用桥梁。也有采用公铁同层布置的形式，但大多为横向对称布置，即铁路位于桥梁中部，公路位于两侧。对于公路接线来说，上行与下行车辆被铁路分隔，需要不同的引桥接线予以顺接，导致公路引桥分为两线，长度大大增加，对于桥墩布设的墩位要求极高，用地面积大，经济性不佳。若采用公路铁路分侧布置，会极大提高桥梁建造的经济性并节约用地，是未来桥梁建设的必然要求。
3、对于公路铁路分侧布置的桥梁来说，由于桥梁横向的刚度、荷载不对称，对桥梁设计带来很大挑战。对于斜拉桥来说，常规对称斜拉桥的设计建造技术已相当成熟，但对于横向不对称斜拉桥，如何避免刚度、重量不对称带来的主梁扭转，是横向非对称斜拉桥设计的主要问题。
4、在现有技术中，对于此类横向不对称斜拉桥设计时，往往仅考虑恒荷载分布，将一侧的斜拉索索力设置为另一侧的固定倍数，之后按与对称斜拉桥同样的方法进
技术实现思路
1、本申请提供一种横向非对称斜拉桥的索力优化方法、装置及相关设备，可以解决现有技术中存在的无法控制主梁不同位置的扭转位移，难以满足大跨度桥梁设计的精度要求的技术问题。
2、第一方面，本申请实施例提供一种横向非对称斜拉桥的索力优化方法，所述横向非对称斜拉桥的索力优化方法包括：
3、建立横向非对称斜拉桥的有限元计算模型；
4、在有限元计算模型中构建正对称索力影响矩阵和反对称索力影响矩阵，其中，正对称索力为对每对横向斜拉索施加大小相同的单位索力增量，反对称索力为对每对横向斜拉索施加大小相反的单位索力增量；
5、获取上下游结构响应的目标均值、上下游结构响应的目标差值、目标均值的容许误差区间和目标差值的容许误差区间；
6、根据正对称索力影响矩阵、反对称索力影响矩阵、上下游结构响应的目标均值、上下游结构响应的目标差值、目标均值的容许误差区间和目标差值的容许误差区间确定每对横向斜拉索对应的正对称索力增量和反对称索力增量；
7、获取斜拉索的初始索力；
8、针对每对横向斜拉索，将所述初始索力加上正对称索力增量和反对称索力增量，得到优化后的索力。
9、第二方面，本申请实施例提供了一种横向非对称斜拉桥的索力优化装置，所述横向非对称斜拉桥的索力优化装置包括：
10、建立模块，用于建立横向非对称斜拉桥的有限元计算模型；
11、构建模块，用于在有限元计算模型中构建正对称索力影响矩阵和反对称索力影响矩阵，其中，正对称索力为对每对横向斜拉索施加大小相同的单位索力增量，反对称索力为对每对横向斜拉索施加大小相反的单位索力增量；
12、获取模块，用于获取上下游结构响应的目标均值、上下游结构响应的目标差值、目标均值的容许误差区间和目标差值的容许误差区间；
13、确定模块，用于根据正对称索力影响矩阵、反对称索力影响矩阵、上下游结构响应的目标均值、上下游结构响应的目标差值、目标均值的容许误差区间和目标差值的容许误差区间确定每对横向斜拉索对应的正对称索力增量和反对称索力增量；
14、获取模块，还用于获取斜拉索的初始索力；
15、计算模块，用于针对每对横向斜拉索，将所述初始索力加上正对称索力增量和反对称索力增量，得到优化后的索力。
16、第三方面，本申请实施例提供了一种横向非对称斜拉桥的索力优化设备，所述横向非对称斜拉桥的索力优化设备包括处理器、存储器、以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的横向非对称斜拉桥的索力优化程序，其中所述横向非对称斜拉桥的索力优化程序被所述处理器执行时，实现如上所述的横向非对称斜拉桥的索力优化方法的步骤。
17、第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有横向非对称斜拉桥的索力优化程序，其中所述横向非对称斜拉桥的索力优化程序被处理器执行时，实现如上所述的横向非对称斜拉桥的索力优化方法的步骤。
18、本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：
19、通过建立一个横向非对称斜拉桥的有限元计算模型；在有限元计算模型中对每对横向斜拉索施加大小相同的单位索力增量，得到一一对应的正对称索力影响结果，将所有的正对称索力影响结果形成一个正对称索力影响矩阵；同理，对每对横向斜拉索施加大小相反的单位索力增量，得到一一对应的反对称索力影响结果，将所有的反对称索力影响结果形成一个反对称索力影响矩阵；由于正对称影响矩阵下的斜拉桥和反对称影响矩阵下的斜拉桥均无法满足线形设计要求，因此需要进一步的获取满足斜拉桥线形设计要求的上下游结构响应的目标均值、上下游结构响应的目标差值、目标均值的容许误差区间和目标差值的容许误差区间；根据正对称索力影响矩阵、反对称索力影响矩阵、上下游结构响应的目标均值、上下游结构响应的目标差值、目标均值的容许误差区间和目标差值的容许误差区间，确定每对横向斜拉索对应的正对称索力增量和反对称索力增量，使得斜拉桥不同位置均满足线形设计要求；获取斜拉索的初始索力；针对每对横向斜拉索，将所述初始索力加上正对称索力增量和反对称索力增量，得到优化后的索力，使得斜拉索实现高精度的索力优化，同时将主梁的中线和扭转位移都控制在指定范围内，解决了相关技术中无法控制主梁不同位置的扭转位移，难以满足大跨度桥梁设计的精度要求得技术问题。
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1.一种横向非对称斜拉桥的索力优化方法，其特征在于，所述横向非对称斜拉桥的索力优化方法包括：
2.如权利要求1所述的横向非对称斜拉桥的索力优化方法，其特征在于，所述在有限元计算模型中构建正对称索力影响矩阵和反对称索力影响矩阵，其中，正对称索力为对每对横向斜拉索施加大小相同的单位索力增量，反对称索力为对每对横向斜拉索施加大小相反的单位索力增量的步骤包括：
3.如权利要求2所述的横向非对称斜拉桥的索力优化方法，其特征在于，所述构建正对称索力对斜拉桥横向上游侧结构响应的影响矩阵和正对称索力对斜拉桥横向下游侧结构响应的影响矩阵的步骤包括：
4.如权利要求2所述的横向非对称斜拉桥的索力优化方法，其特征在于，所述构建反对称索力对斜拉桥横向上游侧结构响应的影响矩阵和反对称索力对斜拉桥横向下游侧结构响应的影响矩阵的步骤包括：
5.如权利要求2至4中任一项所述的横向非对称斜拉桥的索力优化方法，其特征在于，所述根据正对称索力影响矩阵、反对称索力影响矩阵、上下游结构响应的目标均值、上下游结构响应的目标差值、目标均值的容许误差区间和目标差值的容许误差区间确
6.如权利要求5所述的横向非对称斜拉桥的索力优化方法，其特征在于，所述非线性约束优化问题为：
7.一种横向非对称斜拉桥的索力优化装置，其特征在于，所述横向非对称斜拉桥的索力优化装置包括：
8.如权利要求7所述的横向非对称斜拉桥的索力优化装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：
9.一种横向非对称斜拉桥的索力优化设备，其特征在于，所述横向非对称斜拉桥的索力优化设备包括处理器、存储器、以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的横向非对称斜拉桥的索力优化程序，其中所述横向非对称斜拉桥的索力优化程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1至6中任一项所述的横向非对称斜拉桥的索力优化方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有横向非对称斜拉桥的索力优化程序，其中所述横向非对称斜拉桥的索力优化程序被处理器执行时，实现如权利要求1至6中任一项所述的横向非对称斜拉桥的索力优化方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种横向非对称斜拉桥的索力优化方法，其特征在于，所述横向非对称斜拉桥的索力优化方法包括：
2.如权利要求1所述的横向非对称斜拉桥的索力优化方法，其特征在于，所述在有限元计算模型中构建正对称索力影响矩阵和反对称索力影响矩阵，其中，正对称索力为对每对横向斜拉索施加大小相同的单位索力增量，反对称索力为对每对横向斜拉索施加大小相反的单位索力增量的步骤包括：
3.如权利要求2所述的横向非对称斜拉桥的索力优化方法，其特征在于，所述构建正对称索力对斜拉桥横向上游侧结构响应的影响矩阵和正对称索力对斜拉桥横向下游侧结构响应的影响矩阵的步骤包括：
4.如权利要求2所述的横向非对称斜拉桥的索力优化方法，其特征在于，所述构建反对称索力对斜拉桥横向上游侧结构响应的影响矩阵和反对称索力对斜拉桥横向下游侧结构响应的影响矩阵的步骤包括：
5.如权利要求2至4中任一项所述的横向非对称斜拉桥的索力优化方法，其特征在于，所述根据正对称索力影响矩阵、反对称索力影响矩阵、上下游结构响应的目标均值、上下游结构响应的目标差值、目标均值的容许误差区间和目...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩若愚，许磊平，苑仁安，杨晶，汪珍，邢龙飞，王哲尧，汤港归，
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：
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