一種頂推變曲率豎曲線梁支點(diǎn)標(biāo)高確定的單步模數(shù)搜索合成法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種頂推變曲率豎曲線梁支點(diǎn)標(biāo)高確定的單步模數(shù)搜索合成法。所述單步模數(shù)搜索合成法基于梁體頂推過程受力、成形、支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整的特點(diǎn)，給出了各支點(diǎn)處梁體強(qiáng)迫位移、頂推過程支點(diǎn)標(biāo)高其調(diào)整約束條件等頂推關(guān)鍵要素的數(shù)學(xué)表達(dá)，明確了支點(diǎn)初始標(biāo)高迭代初值的確定方法?？紤]頂推過程支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整方案確定中標(biāo)高值優(yōu)化精細(xì)程度的工程意義，提出“標(biāo)高模數(shù)”概念，采用“先單倍模數(shù)搜索，再最大程度合并”的思路建立了單步模數(shù)搜索合成法。本發(fā)明克服了窮舉法計(jì)算量過大、計(jì)算時(shí)間過長(zhǎng)，以及試算法需豐富經(jīng)驗(yàn)、計(jì)算時(shí)間也可能較長(zhǎng)的不足。
【專利說明】一種頂推變曲率豎曲線梁支點(diǎn)標(biāo)高確定的單步模數(shù)搜索合 成法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變曲率豎曲線梁各支點(diǎn)的初始標(biāo)高確定和頂推過程標(biāo)高調(diào)整值 確定的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了精確滿足橋梁的成橋線形為常曲率豎曲線或者梁為變高度梁等要求，近年來 出現(xiàn)了梁體底面制造曲線（即無應(yīng)力曲線）為變曲率堅(jiān)曲線的情況 [1-4]。常曲率梁體頂推 施工過程中，支點(diǎn)標(biāo)高不變（始終與梁體底面的無應(yīng)力線形對(duì)應(yīng)的標(biāo)高一致），頂推梁受力 可歸結(jié)為一般連續(xù)梁的受力；往往通過選擇合理的頂推跨度和導(dǎo)梁參數(shù)，即能確保頂推過 程受力安全 [5'6]。然而，變曲率豎曲線梁的頂推過程則須進(jìn)行支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整方能確保結(jié)構(gòu)受 力安全 [4'7'8]。
[0003] 支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整方案的確定方法，目前有窮舉法[4]和試算法[8]。為獲得支點(diǎn)標(biāo)高較 優(yōu)的初值和較優(yōu)的頂推過程調(diào)整方案，窮舉法的計(jì)算量將成級(jí)數(shù)增加，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)（用目 前普通型臺(tái)式電腦，運(yùn)行時(shí)間可能需要半個(gè)月以上）；試算法則需豐富經(jīng)驗(yàn)，對(duì)頂推過程結(jié) 構(gòu)力學(xué)性能能準(zhǔn)確把握，且需用戶交互操作，計(jì)算時(shí)間亦可能較長(zhǎng)。為此，需要發(fā)明新的方 法。
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]為了克服現(xiàn)有的窮舉法計(jì)算量過大、計(jì)算時(shí)間過長(zhǎng)，試算法需豐富經(jīng)驗(yàn)、判斷及計(jì) 算累計(jì)時(shí)間也可能較長(zhǎng)、自動(dòng)化程度不高的不足，本發(fā)明旨在提供一種頂推變曲率豎曲線 梁支點(diǎn)標(biāo)高確定的單步模數(shù)搜索合成法，該確定方法可以快速確定變曲率豎曲線梁各支點(diǎn) 頂推前標(biāo)高和頂推過程中標(biāo)高的合理值。
[0016] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0017] 一種頂推變曲率豎曲線梁支點(diǎn)標(biāo)高確定的單步模數(shù)搜索合成法，以橋梁中線處的 水平線為X軸，以頂推前進(jìn)方向?yàn)閄軸正方向；以X軸的垂直方向?yàn)閥軸，向上為y軸正方 向；以X軸上的地面固定點(diǎn)為原點(diǎn)，建立笛卡爾曲線坐標(biāo)系；頂推結(jié)構(gòu)的X坐標(biāo)表示其縱橋 向位置，頂推結(jié)構(gòu)的y坐標(biāo)表示其偏離水平線的距離；頂推梁的最大結(jié)構(gòu)由S個(gè)節(jié)段組成； 所述單步模數(shù)搜索合成法包括如下步驟：
[0018] 1)支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整的激活；從第1個(gè)縱向計(jì)算位置起，根據(jù)頂推支點(diǎn)初始值逐步推 進(jìn)，當(dāng)某縱向位置k的約束條件不滿足時(shí)，激活支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整過程，著手對(duì)第k-i個(gè)縱向位 置進(jìn)行支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整，同時(shí)記錄第1次標(biāo)高調(diào)整對(duì)應(yīng)的縱向計(jì)算位置序號(hào)c(l) = k-1 ;
[0019] 2)單步模數(shù)搜索；從縱向計(jì)算位置序號(hào)c(i)，（i > 1)起，根據(jù)第i次標(biāo)高調(diào)整后 的支點(diǎn)標(biāo)高逐步推進(jìn)，當(dāng)某縱向位置j約束條件不滿足時(shí)，對(duì)第j-Ι個(gè)縱向位置進(jìn)行標(biāo)高調(diào) 整，調(diào)整量按單倍模數(shù)遞增或遞減搜索；同時(shí)記錄第i+Ι次標(biāo)高調(diào)整對(duì)應(yīng)的計(jì)算位置序號(hào) C(i+1) = j-Ι，確定的第i次標(biāo)高調(diào)整方案除應(yīng)滿足該縱向位置的要求外，還應(yīng)使這些支點(diǎn) 標(biāo)高調(diào)整量最小，且能滿足至少縱向前移一個(gè)單步的要求；余此類推，計(jì)算直到最后一個(gè)縱 向計(jì)算位置，從而形成調(diào)整量總和最小或較小的方案，此時(shí)滿足頂推全過程結(jié)構(gòu)受力安全 需要；
[0020] 3)最大化程度合并單步模數(shù)；進(jìn)行單步模數(shù)調(diào)整方案的合并，以形成支點(diǎn)標(biāo)高調(diào) 整次數(shù)最少、調(diào)整量總和未變的方案，即優(yōu)化的支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整最終方案，此時(shí)，支點(diǎn)標(biāo)高調(diào) 整總次數(shù)m最少；
[0021] min:m
[0022] s. t. = 1,2,-, η
[0023] 〇 b< [ σ J, 0 η< [ σ J
[0024] ^ ^et < ef,i = 1,2,···,/?
[0025] dj ^ [(Ι^,Χ! e {χΒ；1, χΒ；2, - ,χΒ；ρ}
[0026] 其中Ri表示支點(diǎn)i#的計(jì)算反力，[RJ表示支點(diǎn)i#的容許反力；σ b表示梁體各 截面最大應(yīng)力，[0b]表示梁體容許應(yīng)力；ση表示導(dǎo)梁各截面最大應(yīng)力，[σ η]表示導(dǎo)梁容 許應(yīng)力；if表示各支點(diǎn)最低標(biāo)高，ei表示支點(diǎn)i#的頂面標(biāo)高，續(xù)表示各支點(diǎn)最高標(biāo)高;ρ 為梁體拼裝或澆注的總批次數(shù)，各批次節(jié)段拼裝或澆注階段對(duì)應(yīng)的縱橋向位置X1取值為 XbaXb，2，···^^，Id」為頂推梁節(jié)段拼裝時(shí)支點(diǎn)1#的強(qiáng)迫位移值，[di]為頂推梁節(jié)段拼裝 時(shí)支點(diǎn)1#的容許位移值。
[0027]以下為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案：
[0028]所述支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整的激活具體包括如下步驟：
[0029] 1)頂推梁支點(diǎn)標(biāo)高置初始值，k = 1 ;
[0030] 2)計(jì)算頂推至第k個(gè)縱向計(jì)算位置的結(jié)構(gòu)受力，判斷此時(shí)兩種工況頂推過程中支 點(diǎn)反力是否超限，頂推梁應(yīng)力或彎矩是否超限，支點(diǎn)標(biāo)高是否在許可范圍內(nèi)，節(jié)段拼裝或澆 注時(shí)已拼裝或澆注梁體尾端位移是否超限；均不超限，則轉(zhuǎn)步驟 3)，否則轉(zhuǎn)步驟4);
[0031] 3)令 k = k+l，轉(zhuǎn) 2)
[0032] 4)第1次標(biāo)高調(diào)整對(duì)應(yīng)的縱向計(jì)算位置C(D = k_1[；
[0033]頂推開始時(shí)支點(diǎn)初始標(biāo)高隊(duì)表示為：戽='(<,^)，6 2°，__、4}，#表示頂推梁縱橋向 位置Xi的初始值，表示支點(diǎn)標(biāo)高初始值；設(shè)頂推全過程需要進(jìn)行支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整 的縱橋向位置總數(shù)為m,第j(j = 1，2, 次支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整對(duì)應(yīng)縱橋向位置Xi = Xa j，各 支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整量為，則第j次支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整后的頂推支點(diǎn)標(biāo) 高向量為：舄…肩1其中和心賣知f，卜以…^各次支

【權(quán)利要求】
1. 一種頂推變曲率堅(jiān)曲線梁支點(diǎn)標(biāo)高確定的單步模數(shù)搜索合成法，以橋梁中線處的水 平線為X軸，以頂推前進(jìn)方向?yàn)閄軸正方向；以X軸的垂直方向?yàn)閥軸，向上為y軸正方向； 以X軸上的地面固定點(diǎn)為原點(diǎn)，建立笛卡爾曲線坐標(biāo)系；頂推結(jié)構(gòu)的X坐標(biāo)表示其縱橋向位 置，頂推結(jié)構(gòu)的y坐標(biāo)表示其偏離水平線的距離；頂推梁的最大結(jié)構(gòu)由S個(gè)節(jié)段組成；其特 征在于，所述單步模數(shù)搜索合成法包括如下步驟： 1) 支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整的激活；從第1個(gè)縱向計(jì)算位置起，根據(jù)頂推支點(diǎn)初始值逐步推進(jìn)，當(dāng) 某縱向位置k的約束條件不滿足時(shí)，激活支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整過程，著手對(duì)第k-1個(gè)縱向位置進(jìn)行 支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整，同時(shí)記錄第1次標(biāo)高調(diào)整對(duì)應(yīng)的縱向計(jì)算位置序號(hào)C(I) =k-1 ; 2) 單步模數(shù)搜索；從縱向計(jì)算位置序號(hào)C(i)，（i> 1)起，根據(jù)第i次標(biāo)高調(diào)整后的 支點(diǎn)標(biāo)高逐步推進(jìn)，當(dāng)某縱向位置j約束條件不滿足時(shí)，對(duì)第j_l個(gè)縱向位置進(jìn)行標(biāo)高調(diào) 整，調(diào)整量按單倍模數(shù)遞增或遞減搜索；同時(shí)記錄第i+1次標(biāo)高調(diào)整對(duì)應(yīng)的計(jì)算位置序號(hào) C(i+1) =j-1，確定的第i次標(biāo)高調(diào)整方案除應(yīng)滿足該縱向位置的要求外，還應(yīng)使這些支點(diǎn) 標(biāo)高調(diào)整量最小，且能滿足至少縱向前移一個(gè)單步的要求；余此類推，計(jì)算直到最后一個(gè)縱 向計(jì)算位置，從而形成調(diào)整量總和最小或較小的方案，此時(shí)滿足頂推全過程結(jié)構(gòu)受力安全 需要； 3) 最大化程度合并單步模數(shù)；進(jìn)行單步模數(shù)調(diào)整方案的合并，以形成支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整次 數(shù)最少、調(diào)整量總和未變的方案，即優(yōu)化的支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整最終方案，此時(shí)，支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整總 次數(shù)m最少；
其中Ri表示支點(diǎn)i#的計(jì)算反力，[Ri]表示支點(diǎn)i#的容許反力；〇 b表示梁體各截面最 大應(yīng)力，[。b]表示梁體容許應(yīng)力；〇n表示導(dǎo)梁各截面最大應(yīng)力，[。n]表示導(dǎo)梁容許應(yīng)力； ef表不各支點(diǎn)最低標(biāo)商，e;表不支點(diǎn)i#的頂面標(biāo)商，<表不各支點(diǎn)最商標(biāo)商；p為梁體拼 裝或澆注的總批次數(shù)，各批次節(jié)段拼裝或澆注階段對(duì)應(yīng)的縱橋向位置X1取值為XB，i， ，XB，P，ICl11為頂推梁節(jié)段拼裝時(shí)支點(diǎn)1#的強(qiáng)迫位移值，[dj為頂推梁節(jié)段拼裝時(shí)支點(diǎn)1#的 容許位移值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂推變曲率堅(jiān)曲線梁支點(diǎn)標(biāo)高確定的單步模數(shù)搜索合成法， 其特征在于，所述支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整的激活具體包括如下步驟： 1) 頂推梁支點(diǎn)標(biāo)高置初始值，k= 1 ; 2) 計(jì)算頂推至第k個(gè)縱向計(jì)算位置的結(jié)構(gòu)受力，判斷此時(shí)兩種工況頂推過程中支點(diǎn)反 力是否超限，頂推梁應(yīng)力或彎矩是否超限，支點(diǎn)標(biāo)高是否在許可范圍內(nèi)，節(jié)段拼裝或澆注時(shí) 已拼裝或澆注梁體尾端位移是否超限；均不超限，則轉(zhuǎn)步驟3)，否則轉(zhuǎn)步驟4); 3) 令k=k+1，轉(zhuǎn) 2) 4) 第1次標(biāo)高調(diào)整對(duì)應(yīng)的縱向計(jì)算位置C(I) =k-1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂推變曲率堅(jiān)曲線梁支點(diǎn)標(biāo)高確定的單步模數(shù)搜索合成法， 其特征在于，頂推開始時(shí)支點(diǎn)初始標(biāo)高Bci表示為：^ ='{4，<，4，一，<1；^表示頂推梁縱 橋向位置X1的初始值，…表示支點(diǎn)標(biāo)高初始值；設(shè)頂推全過程需要進(jìn)行支點(diǎn)標(biāo)高 調(diào)整的縱橋向位置總數(shù)為m,第j(j= 1, 2,…,m)次支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整對(duì)應(yīng)縱橋向位置X1 =Xiu, 各支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整量為…，…，則第j次支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整后的頂推支點(diǎn) 標(biāo)高向量為：巧={x句,eiy;其中e/ =e/-1+Ae/ =ef+gAef，/ =12…r ;各次 支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整對(duì)應(yīng)的頂推梁所處縱橋向位置X1分別為X；u，xA，2，…，xA，m，頂推全過程支點(diǎn)標(biāo)尚為：
其中，i= 1，2,…，n，j= 1，2,…，m-1 ;所述單步模數(shù)搜索具體包括如下步驟： 1) 確定需要單步模數(shù)調(diào)整的第一個(gè)縱向計(jì)算位置k，k=C(I); 2) 單步模數(shù)調(diào)整的計(jì)算位置序號(hào)i置初值1，并記錄第1次單步調(diào)整的縱向位置T(I) =k； 3) 根據(jù)單步模數(shù)搜索方案生成縱向計(jì)算位置k時(shí)的支點(diǎn)單步模數(shù)調(diào)整方案； 4) 根據(jù)單步模數(shù)調(diào)整方案修正支點(diǎn)標(biāo)高，并計(jì)算標(biāo)高調(diào)整后的工況k，k+1的結(jié)構(gòu)受 力，判斷此時(shí)兩種工況頂推過程中支點(diǎn)反力是否超限，頂推梁應(yīng)力或彎矩是否超限，支點(diǎn)標(biāo) 高是否在許可范圍內(nèi)，節(jié)段拼裝或澆注時(shí)已拼裝或澆注梁體尾端位移是否超限；均不超限， 則令k=k+l，轉(zhuǎn)步驟5)，否則返回步驟3); 5) 計(jì)算標(biāo)高調(diào)整后工況K+1的結(jié)構(gòu)受力，判斷此工況頂推過程中支點(diǎn)反力是否超限， 頂推梁應(yīng)力或彎矩是否超限，支點(diǎn)標(biāo)高是否在許可范圍內(nèi)，節(jié)段拼裝或澆注時(shí)已拼裝或澆 注梁體尾端位移是否超限；均不超限，則令k=k+1，轉(zhuǎn)步驟6)，否則單步模數(shù)調(diào)整的縱向位 置序號(hào)i=i+1，并記錄需單步調(diào)整的縱向位置T(i) =k，然后轉(zhuǎn)步驟3); 6) 判斷k是否大于G，G為頂推梁體前移縱向位置計(jì)算總數(shù)；是則進(jìn)行單步模數(shù)調(diào)整方 案的合并，直至計(jì)算結(jié)束；否則，轉(zhuǎn)步驟5); 頂推全過程的單步模數(shù)搜索完成后，設(shè)單步模數(shù)調(diào)整的縱向計(jì)算位置共有t個(gè)， 對(duì)應(yīng)的縱向計(jì)算位置序號(hào)數(shù)組為T，各次支點(diǎn)標(biāo)高增量調(diào)整向量為At，其表達(dá)式如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂推變曲率堅(jiān)曲線梁支點(diǎn)標(biāo)高確定的單步模數(shù)搜索合成法， 其特征在于，所述最大化程度合并單步模數(shù)具體包括如下步驟： 1) 單步模數(shù)調(diào)整的縱向位置序號(hào)賦初值i= 1，合并后標(biāo)高調(diào)整的頂推梁縱向位置序 號(hào)賦初值j= 〇 ; 2) 令j=j+1，合并后的標(biāo)高調(diào)整縱向計(jì)算位置C(j) =T(i)，合并后的標(biāo)高調(diào)整向量 S(j) =At (i)； 3) 令i=i+1，合并后的單步模數(shù)調(diào)整向量S(j) =S(j)+AT(i)，根據(jù)合并后的標(biāo)高調(diào) 整向量S(j)修正支點(diǎn)標(biāo)高； 4) 縱向計(jì)算位置賦初值k=C(j); 5) 計(jì)算支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整后公開k的結(jié)構(gòu)受力，判斷此時(shí)工況頂推過程中支點(diǎn)反力是否超 限，頂推梁應(yīng)力或彎矩是否超限，支點(diǎn)標(biāo)高是否在許可范圍內(nèi)，節(jié)段拼裝或澆注時(shí)已拼裝或 澆注梁體尾端位移是否超限；均不超限，則轉(zhuǎn)步驟6)，否則縱向位置C(j)合并完成，此時(shí) S(j) =S(j)-AT(i)； 6) 判斷k是否大于G，G為頂推梁體前移縱向位置計(jì)算總數(shù)；是則計(jì)算結(jié)束；否則，判斷 k是否等于T(i+1); 7)k=T(i+1)則轉(zhuǎn)步驟3)，否則令k=k+1，并返回步驟5)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂推變曲率堅(jiān)曲線梁支點(diǎn)標(biāo)高確定的單步模數(shù)搜索合成法， 其特征在于，所述支點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整量為標(biāo)高單次調(diào)整量最小值的整數(shù)倍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的頂推變曲率堅(jiān)曲線梁支點(diǎn)標(biāo)高確定的單步模數(shù)搜索合成法， 其特征在于，所述標(biāo)高單次調(diào)整量最小值為5mm、Icm或2cm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂推變曲率堅(jiān)曲線梁支點(diǎn)標(biāo)高確定的單步模數(shù)搜索合成法， 其特征在于，所述單步模數(shù)搜索為支座標(biāo)高的調(diào)整量按單倍模數(shù)遞增或遞減進(jìn)行搜索，同 時(shí)搜索所得的最小單次調(diào)整量能使頂推梁縱向前移至少一個(gè)單步。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104268308SQ201410445250
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】李傳習(xí), 董創(chuàng)文, 柯紅軍, 張玉平, 劉智侃, 胡碩 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)