【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及拱桥拱轴线形计算，具体涉及一种拱轴线形的迭代计算方法及装置。
技术介绍
1、拱桥是一种以拱为承重结构的桥梁。在道路建设中，拱桥可以用于跨越河流、山谷等自然障碍物，使得交通运输更加便捷、快速。在铁路和地铁建设中，拱桥则可以用于跨越城市中的道路、河流等障碍物，实现铁路线路的顺畅通行。
2、目前拱桥的拱轴设计的原则是尽可能降低由荷载产生的拱肋弯矩。理想的拱轴线是与拱上各种荷载产生的压力线相重合的，这时拱肋截面只有轴力，没有弯矩作用。抛物线和悬链线是普遍采用的拱轴线线形，当荷载为竖向均匀荷载时，采用二次抛物线，当荷载集度与拱轴竖向坐标相关时，采用悬链线。
3、目前的设计方法采用抛物线或悬链线形，但是实际拱桥设计中，荷载都以排架或吊杆的形式传递到拱肋上，表现为分段集中荷载。采用抛物线或悬链线形只是对合理拱轴线的拟合，不是针对荷载实际情况设计拱轴线，其拱肋弯矩偏大，拱轴线设计不够合理。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术提出一种拱轴线形的迭代计算方法及装置，以解决现有技术中存在的拱肋弯矩偏大，拱轴线设计不够合理的技术问题。
2、第一方面，本专利技术提供一种拱轴线形的迭代计算方法。
3、在第一种可实现方式中，一种拱轴线形的迭代计算方法，包括：
4、步骤1、拟定拱肋水平力的初始值、拱肋节点竖向力的初始值和横向力的初始值，确定各拱肋节点的x坐标；
5、步骤2、基于各平面内拱轴节点受力平衡原则，根据
6、步骤3、根据各拱肋节点坐标修正拱肋节点竖向力及横向力；
7、步骤4、判断修正后的拱肋节点竖向力及横向力是否满足第一约束条件；若是，则执行步骤5；若否，则返回步骤2；
8、步骤5、判断拱肋矢高控制节点的y坐标是否满足第二约束条件；若是，则执行步骤6，若否，则修正肋拱水平力后返回步骤1；
9、步骤6、根据各拱肋节点的坐标和肋拱水平力计算各拱肋段的受压应变值，并输出拱轴线各拱肋节点的坐标和受压应变值。
10、结合第一种可实现方式，在第二种可实现方式中，根据各拱肋节点的x坐标、拱肋水平力、拱肋节点竖向力及横向力计算各拱肋节点的y坐标和z坐标，包括：
11、根据左侧拱脚节点坐标、右侧拱脚节点坐标、拱肋水平力和拱肋节点竖向力获取各拱肋节点的y坐标；
12、根据左侧拱脚节点坐标、右侧拱脚节点坐标、拱肋水平力和拱肋节点横向力获取各拱肋节点的z坐标。
13、结合第二种可实现方式，在第三种可实现方式中，根据左侧拱脚节点坐标、右侧拱脚节点坐标、拱肋水平力和拱肋节点竖向力获取各拱肋节点的y坐标，包括：
14、
15、在上式中，左侧拱脚的节点编号为0，坐标为(x0，y0，z0)，右侧拱脚的节点编号为n，坐标为(xn，yn，zn)，中间的拱肋节点编号i从1编排到n-1，第i个拱肋节点的坐标为(xi，yi，zi)，pi为第i个拱肋节点的竖向力，v0为左侧拱脚的竖向力，vn为右侧拱脚的竖向力，h为拱肋水平力。
16、结合第二种可实现方式，在第四种可实现方式中，根据左侧拱脚节点坐标、右侧拱脚节点坐标、拱肋水平力和拱肋节点横向力获取各拱肋节点的z坐标，包括：
17、
18、在上式中，左侧拱脚的节点编号为0，坐标为(x0，y0，z0)，右侧拱脚的节点编号为n，坐标为(xn，yn，zn)，第i个拱肋节点的坐标为(xi，yi，zi)，fi为第i个拱肋节点的横向力，t0为左侧拱脚的横向力，tn为右侧拱脚的横向力，h为拱肋水平力。
19、结合第二种可实现方式，在第五种可实现方式中，根据各拱肋节点坐标修正拱肋节点竖向力，包括：
20、根据各拱肋节点坐标获取各段拱肋的长度；
21、根据相邻段拱肋的长度、各段拱肋的重度和拱肋的断面面积获取修正后的各段肋拱的自重；
22、根据各肋拱节点坐标和梁上节点坐标获取吊杆或排架的长度；
23、根据吊杆或排架的长度、重度和断面面积获取各段吊杆或排架的自重；
24、根据各段肋拱的自重、各段吊杆或排架的自重修正各拱肋节点的竖向力。
25、结合第五种可实现方式，在第六种可实现方式中，根据各拱肋节点坐标修正拱肋节点横向力，包括：
26、根据各段吊杆或排架的自重、梁上传递竖向力、各肋拱节点坐标和梁上节点坐标获取修正后的各拱肋节点横向力。
27、结合第六种可实现方式，在第七种可实现方式中，拱肋节点横向力通过以下公式计算：
28、
29、在上式中，fi为第i个拱肋节点横向力，pci为第i段吊杆或排架的自重，pai为第i个梁上传递竖向力，第i个肋拱节点坐标为(xi，yi，zi)，第i个梁上节点坐标为(x'i，y'i，z'i)。
30、结合第一种可实现方式，在第八种可实现方式中，修正肋拱水平力，包括：
31、将拱肋矢高控制节点的y坐标与预设坐标值进行比较，若拱肋矢高控制节点的y坐标小于预设坐标值，则减小肋拱水平力的初始值，并返回步骤1；若拱肋矢高控制节点的y坐标大于预设坐标值，则增大肋拱水平力的初始值，并返回步骤1。
32、结合第一种可实现方式，在第九种可实现方式中，根据各拱肋节点的坐标和肋拱水平力计算各拱肋段的受压应变值，包括：
33、
34、在上式中，第i个拱肋节点的坐标为(xi，yi，zi)，第i-1个拱肋节点的坐标为(xi-1，yi-1，zi-1)，h为肋拱水平力，e拱为拱肋的弹性模量，a拱为拱肋的断面面积。
35、第二方面，本专利技术提供一种拱轴线形的迭代计算装置。
36、在第十种可实现方式中，一种拱轴线形的迭代计算装置，包括：
37、输入模块，被配置为输入拱肋水平力的初始值、拱肋节点竖向力的初始值和横向力的初始值，以及各拱肋节点的x坐标；
38、坐标计算模块，被配置为基于各平面内拱轴节点受力平衡原则，根据各拱肋节点的x坐标、拱肋水平力、拱肋节点竖向力及横向力计算各拱肋节点的y坐标和z坐标；
39、拱肋节点竖向力及横向力修正模块，被配置为根据各拱肋节点坐标修正拱肋节点竖向力及横向力；
40、第一判断模块，用于判断节点力平衡，被配置为判断修正后的拱肋节点竖向力及横向力是否满足第一约束条件；若是，则进入第二判断模块；若否，则返回坐标计算模块；
41、第二判断模块，用于控制拱肋矢高，被配置为判断拱肋矢高控制节点的y坐标是否满足第二约束条件；若是，则进入受压应变值计算模块；若否，则修正肋拱水平力后返回坐标计算模块；
42、受压应变值计算模块，被配置为根据各拱肋节点的坐标和肋拱水平力计算各拱肋段的受压应变值；
43、输出模块，被配置为输出拱轴线本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种拱轴线形的迭代计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各拱肋节点的x坐标、拱肋水平力、拱肋节点竖向力及横向力计算各拱肋节点的y坐标和z坐标，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据左侧拱脚节点坐标、右侧拱脚节点坐标、拱肋水平力和拱肋节点竖向力获取各拱肋节点的y坐标，包括：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据左侧拱脚节点坐标、右侧拱脚节点坐标、拱肋水平力和拱肋节点横向力获取各拱肋节点的z坐标，包括：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据各拱肋节点坐标修正拱肋节点竖向力，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据各拱肋节点坐标修正拱肋节点横向力，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，拱肋节点横向力通过以下公式计算：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，修正肋拱水平力，包括：
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各拱肋节点的坐标和肋拱水平力计算各拱肋段的受压应变值，包括：<...
【技术特征摘要】
1.一种拱轴线形的迭代计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各拱肋节点的x坐标、拱肋水平力、拱肋节点竖向力及横向力计算各拱肋节点的y坐标和z坐标，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据左侧拱脚节点坐标、右侧拱脚节点坐标、拱肋水平力和拱肋节点竖向力获取各拱肋节点的y坐标，包括：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据左侧拱脚节点坐标、右侧拱脚节点坐标、拱肋水平力和拱肋节点横向力获取各拱肋节点的z坐标，包括：
5.根据权...
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