[发明专利]一种多跨连续刚构桥合龙口对顶力优化算法

权利要求书

1.一种多跨连续刚构桥合龙口对顶力优化算法，其特征在于：具体包括以下步骤：

(1)确定施工步骤，主要是明确合龙顺序；

(2)确定目标阶段，即某个时机，根据该时机的结构状态反算合龙口对顶力，一般选择成桥后的某个时机作为目标阶段；

(3)根据施工步骤，利用杆系单元建立相应的有限元模型；

(4)利用有限元模型求出桥墩应力影响系数b_ij，在某合龙口合龙前施加一对单位对顶力，求出后续某个施工阶段由该单位对顶力产生的桥墩控制截面应力；

(5)利用有限元模型求出施工荷载作用下桥墩控制截面的应力∑σ_ic；

(6)利用有限元模型求出主梁挠度影响系数c_ij，在某合龙口合龙前施加一对单位对顶力，求出目标阶段由该单位对顶力产生的主梁某跨跨中挠度；

(7)利用有限元模型求出恒载、混凝土收缩和徐变引起的目标阶段主梁某跨跨中挠度∑c_ig；

(8)利用有限元模型求出墩顶水平位移影响系数a_ij，在某合龙口合龙前施加一对单位对顶力，求出目标阶段由该单位对顶力产生的某墩顶水平位移；

(9)利用有限元模型求出恒载、混凝土收缩和徐变引起的目标阶段由该单位对顶力产生的某墩顶水平位移∑u_ig；

(10)确定施工阶段混凝土的允许拉应力[σ]_t和压应力[σ]_c；

(11)确定目标阶段主梁跨中挠度允许值[Δ]；

(12)求解优化目标方程和约束条件方程，获得一组优化的合龙口对顶力。

2.根据权利要求1所述的一种多跨连续刚构桥合龙口对顶力优化算法，其特征在于：所述第(2)步确定的目标阶段为成桥10年。

3.根据权利要求1所述的一种多跨连续刚构桥合龙口对顶力优化算法，其特征在于：所述第(12)步优化目标方程是目标阶段墩顶水平位移平方和最小，即

min S=min(u12+u22+...+un2)---(1)]]>

对于一座有n个桥墩的多跨连续刚构桥而言，有n-1个需要施加对顶力的合龙口，可令r＝n-1；目标阶段墩顶水平位移由下式确定：

u1=a11x1+a12x2+...+a1rxr+Σu1gu2=a21x1+a22x2+...+a2rxr+Σu2g...ui=ai1x1+ai2x2+...+airxr+Σuig...un=an1x1+an2x2+...+anrxr+Σung---(2)]]>

式中：u₁～u_n——1号桥墩至n号桥墩的墩顶水平位移；

x₁～x_r——合龙口处的顶推力；

a_ij——墩顶水平位移影响系数，即当在第j号合龙口施加单位顶推力时，引起i号墩顶在目标阶段的水平位移；

∑u_ig——恒载、混凝土收缩和徐变等引起的i号墩顶水平位移。

4.根据权利要求1所述的一种多跨连续刚构桥合龙口对顶力优化算法，其特征在于：所述第(12)步所述的约束条件方程是根据两个约束条件确定的：

1)在各个施工阶段墩顶和墩底截面的拉应力和压应力不超限，其条件方程表达为：

-[σ]t≤b11x1+b12x2+...+b1rxr+Σσ1c≤[σ]c-[σ]t≤b21x1+b22x2+...+b2rxr+Σσ2c≤[σ]c...-[σ]t≤bi1x1+bi2x2+...+birxr+Σσic≤[σ]c...-[σ]t≤bn1x1+bn2x2+...+bnrxr+Σσnc≤[σ]c---(3)]]>

式中：b_ij——桥墩应力影响系数，即某一施工阶段，在j号合龙口施加单位顶推力时，导致i号桥墩控制截面产生的应力，拉应力为负，压应力为正；

∑σ_ic——施工荷载作用下，i号桥墩控制截面的应力；

[σ]_t和[σ]_c——施工阶段混凝土的允许拉应力和压应力，根据规范和混凝土等级确定；

2)目标阶段主梁跨中挠度满足规范要求，其条件方程表达为：

Δ1=c11x1+c12x2+...+c1rxr+Σc1g≤[Δ]Δ2=c21x1+c22x2+...+c2rxr+Σc2g≤[Δ]...Δi=ci1x1+ci2x2+...+cirxr+Σcig≤[Δ]...Δn+1=cn+1,1x1+cn+1,2x2+...+cn+1,rxr+Σcn+1,g≤[Δ]---(4)]]>

式中：c_ij——主梁挠度影响系数，即在j号合龙口施加单位顶推力时，导致目标阶段主梁第i跨跨中产生的挠度；

∑c_ig——恒载、混凝土收缩和徐变等引起的目标阶段主梁第i跨跨中挠度；[Δ]——规范要求所允许的跨中挠度l/600，l为计算跨径。