【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土木工程，尤其是一种基于应力安全度均匀性的连续梁桥配束优化方法和系统。
技术介绍
1、近年来，随着材料强度不断提高，预应力混凝土设计理论不断深入，预应力工艺不断改进，预应力混凝土桥梁获得了飞速的发展，其跨径、施工工艺都在不断取得突破。连续梁桥因结构刚度大、主梁变形挠曲线平缓等优点，在桥梁建设中占据重要地位。
2、对于预应力混凝土连续梁桥的设计，传统方法是设计人员主要依据经验通过繁琐复杂的试算得到满足规范的一种方案。大致流程为：依据经验初步确定桥梁结构尺寸并进行静力计算，然后估算钢束面积并进行布置，最后对全桥进行验算，若不满足规范，则不断调整设计，直至满足规范要求。这种反复试算的方式不仅耗费大量时间人力，而且满足规范要求下会有无穷多组可行解，得到的一组试算解不是较优解，结构的受力合理性有待提高。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术中混凝土连续梁桥的设计耗时耗力的缺陷，本专利技术提出了一种基于应力安全度均匀性的连续梁桥配束优化方法，建立一套预应力混凝土连续梁桥的正向设计流程，并且以一定的目标指导设计，能够快速获得满足规范且受力合理的设计方案。
2、本专利技术提出的一种基于应力安全度均匀性的连续梁桥配束优化方法，包括以下几个步骤：
3、s1、拟定连续梁桥结构尺寸和预应力钢束立面样式，建立有限元模型，选择若干代表性截面以表征遍历全桥；代表性截面为数据库中预存储的截面；
4、s2、按施工阶段顺序依次计算并提取张拉单位钢束对代表
5、s3、利用叠加原理计算施工和运营阶段结构应力，以运营阶段应力安全度最均匀为目标构建数学优化模型，整理设计变量、目标函数与约束方程；
6、s4、利用优化算法进行求解，得到使结构满足规范要求并且应力安全度最均匀的钢束配置。
7、优选的，s2中的应力影响矩阵包括：施工各阶段上下缘正应力影响矩阵成桥阶段上下缘正应力影响矩阵成桥状态主应力计算点正应力影响矩阵和剪应力影响矩阵其中，s表示施工阶段编号，l表示代表性截面左侧，r表示代表性截面右侧，t表示代表性截面上缘，b表示代表性截面下缘，k表示主应力计算点编号；
8、每个应力影响矩阵有n行g列，n为代表性截面数量，g为钢束种类。
9、优选的，s2中的初始应力向量包括：
10、无预应力结构在施工各阶段上下缘正应力向量
11、运营阶段作用频遇组合上下缘最不利正应力向量标准组合上下缘最不利正应力向量以及准永久组合上下缘最不利正应力向量
12、运营阶段作用各频遇组合主应力计算点的正应力向量和剪应力向量
13、运营阶段作用各标准组合主应力计算点的正应力向量和剪应力向量
14、每个初始应力向量有n行，n为代表性截面数量；j表示组合编号。
15、优选的，s3中，设计变量为桥梁结构包含的钢束种类数量以及每一个种类中包含的钢束数量；目标函数表示为：
16、
17、
18、其中，min表示取最小值函数，f表示运营阶段作用标准组合代表性截面上下缘最不利压应力与主应力计算点最不利主压应力安全度方差；表示压应力和主压应力安全度均值，n表示代表性截面数量；l为单个代表性截面上的主应力计算点个数；
19、表示标准组合第i个代表性截面上下缘压应力安全度，表示标准组合第i个代表性截面第k个主应力计算点的主压应力安全度；第i个代表性截面第k个主应力计算点为第i个代表性截面左侧第k个主应力计算点或者第i个代表性截面右侧第k个主应力计算点。
20、优选的，和的计算公式如下：
21、
22、
23、其中，[σpc]为容许压应力，为标准组合第i个代表性截面上下缘最不利压应力；[σpcp]为容许主压应力，为标准组合第i个代表性截面第k个主应力计算点的最不利主压应力。
24、优选的，s3中的约束方程包括：施工阶段正应力约束、运营阶段正应力约束和运营阶段主应力约束。
25、优选的，施工阶段正应力约束公式表示为：
26、
27、其中，{ect}s为结构在第s个施工阶段容许拉应力向量，{ecc}s为结构在第s个施工阶段容许压应力向量，{x}为钢束数量向量；
28、为无预应力结构在施工各阶段上下缘正应力向量，为施工各阶段上下缘正应力影响矩阵。
29、优选的，运营阶段正应力约束公式表示为：
30、
31、
32、
33、其中，为结构在含预应力的各荷载作用频遇组合下最不利正应力向量，为结构在含预应力的各荷载作用标准组合下最不利正应力向量，为结构在含预应力的各荷载作用准永久组合下最不利正应力向量，γ为预应力效应的正应力折减系数，{ept},{ept2},{epc}分别为规范容许的正应力向量；
34、为无预应力结构运营阶段作用频遇组合上下缘最不利正应力向量，为无预应力结构运营阶段作用标准组合上下缘最不利正应力向量，为无预应力结构运营阶段作用准永久组合上下缘最不利正应力向量，为成桥阶段上下缘正应力影响矩阵。
35、优选的，运营阶段主应力约束公式表示为：
36、
37、
38、
39、
40、
41、
42、其中，为第j个频遇组合第i个代表性截面第k个主应力计算点的主拉应力向量，为第j个标准组合第i个代表性截面第k个主应力计算点的主压应力向量；
43、为第j个频遇组合第i个代表性截面第k个主应力计算点的正应力向量，为无预应力结构第j个频遇组合第i个代表性截面第k个主应力计算点的正应力向量；为成桥状态主应力计算点正应力影响矩阵；
44、为第j个频遇组合第i个代表性截面第k个主应力计算点的剪应力向量；为无预应力结构第j个频遇组合第i个代表性截面第k个主应力计算点的剪应力向量，为成桥状态主应力计算点剪应力影响矩阵；
45、为第j个标准组合第i个代表性截面第k个主应力计算点的正应力向量，为无预应力结构第j个标准组合第i个代表性截面第k个主应力计算点的正应力向量；为第j个标准组合第i个代表性截面第k个主应力计算点的剪应力向量；为无预应力结构第j个标准组合第i个代表性截面第k个主应力计算点的剪应力向量；
46、{σiyl,r}为竖向正应力，{eiptp}为容许主拉应力，{eipcp}为容许主压应力；
47、{x}为钢束种类；{ei}t为第i列元素为1，其余元素为0的n列行向量。
48、本专利技术提出的一种基于应力安全度均匀性的连续梁桥配束优化系统，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器与存储器连接，处理器用于执行所述计算机程序，以实本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于应力安全度均匀性的连续梁桥配束优化方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
2.如权利要求1所述的基于应力安全度均匀性的连续梁桥配束优化方法，其特征在于，S2中的应力影响矩阵包括：施工各阶段上下缘正应力影响矩阵成桥阶段上下缘正应力影响矩阵成桥状态主应力计算点正应力影响矩阵和剪应力影响矩阵其中，s表示施工阶段编号，L表示代表性截面左侧，R表示代表性截面右侧，T表示代表性截面上缘，B表示代表性截面下缘，k表示主应力计算点编号；
3.如权利要求2所述的基于应力安全度均匀性的连续梁桥配束优化方法，其特征在于，S2中的初始应力向量包括：
4.如权利要求1所述的基于应力安全度均匀性的连续梁桥配束优化方法，其特征在于，S3中，设计变量为桥梁结构包含的钢束种类数量以及每一个种类中包含的钢束数量；目标函数表示为：
5.如权利要求4所述的基于应力安全度均匀性的连续梁桥配束优化方法，其特征在于，和的计算公式如下：
6.如权利要求5所述的基于应力安全度均匀性的连续梁桥配束优化方法，其特征在于，S3中的约束方程包括：施工阶段正应力约束、运
7.如权利要求1所述的基于应力安全度均匀性的连续梁桥配束优化方法，其特征在于，施工阶段正应力约束公式表示为：
8.如权利要求1所述的基于应力安全度均匀性的连续梁桥配束优化方法，其特征在于，运营阶段正应力约束公式表示为：
9.如权利要求1所述的基于应力安全度均匀性的连续梁桥配束优化方法，其特征在于，运营阶段主应力约束公式表示为：
10.一种基于应力安全度均匀性的连续梁桥配束优化系统，其特征在于，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器与存储器连接，处理器用于执行所述计算机程序，以实现如权利要求1-9任一项所述的基于应力安全度均匀性的连续梁桥配束优化方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于应力安全度均匀性的连续梁桥配束优化方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
2.如权利要求1所述的基于应力安全度均匀性的连续梁桥配束优化方法，其特征在于，s2中的应力影响矩阵包括：施工各阶段上下缘正应力影响矩阵成桥阶段上下缘正应力影响矩阵成桥状态主应力计算点正应力影响矩阵和剪应力影响矩阵其中，s表示施工阶段编号，l表示代表性截面左侧，r表示代表性截面右侧，t表示代表性截面上缘，b表示代表性截面下缘，k表示主应力计算点编号；
3.如权利要求2所述的基于应力安全度均匀性的连续梁桥配束优化方法，其特征在于，s2中的初始应力向量包括：
4.如权利要求1所述的基于应力安全度均匀性的连续梁桥配束优化方法，其特征在于，s3中，设计变量为桥梁结构包含的钢束种类数量以及每一个种类中包含的钢束数量；目标函数表示为：
5.如权利要求4所述的基于应力安全度均匀性的连续梁桥配束优化方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴志刚，窦巍，王胜斌，徐栋，唐国喜，邱体军，王田虎，窦冉，张浩，方正东，毛攀，
申请(专利权)人：安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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