基于序列二次規劃法的索力調整方法技術

本發明專利技術公開了一種基于序列二次規劃法的索力調整方法，此方法包括以下步驟：S1、根據實際的荷載和施工步驟建立計算模型；S2、在計算模型中施加邊界條件和載荷，并逐次增大每根索的索力，得到全橋各索的索力變化值Ki；S3、將所有的索力變化值Ki組合得到索力影響矩陣，以得到索力調整的影響矩陣方程；S4、應用影響矩陣方程求解出索力施調量{T

【技術實現步驟摘要】
基于序列二次規劃法的索力調整方法


[0001]本專利技術涉及橋梁施工監控
，具體涉及一種基于序列二次規劃法的索力調整方法。

技術介紹

[0002]對于結構索力的調整與優化問題，已有許多學者進行了深入的研究。肖汝誠等的將斜拉橋優化的目標函數統一用索力變量與廣義影響矩陣表示，提出索力優化的影響矩陣法。方鴻等的將影響矩陣法應用于系桿拱橋施工階段調索，王偉坤等的基于影響矩陣法進行斜獨塔斜拉橋的二次索力調整。
[0003]也有部分學者將成橋索力優化的問題轉化為數學優化模型，將結構內力和線形作為目標函數,并添加多種約束條件,將成橋索力優化問題轉化為有約束非線性規劃模型。嚴松等的基于影響矩陣法與遺傳算法，進行多目標線性規劃下的合理成橋索力優化計算，陳志軍等的引入改進粒子群算法求解成橋索力，能夠高效準確的求出滿足合理成橋狀態的索力，占玉林等的基于響應面法及粒子群算法進行異形斜拉橋索力優化，Chaolinsong等的以最小總彎曲能量為目標函數，考慮主梁和塔彎矩、邊跨配重以及過渡墩和輔助墩的承載反力作為約束條件，提出了一種在考慮配重的情況下確定大跨度斜拉橋索力的優化方法，Zhang Tao等的以結構的最小彎曲能量為目標函數,以主梁撓度和應力及索力作為約束,基于ANSYS優化模塊中的零階、一階算法完成了合理成橋狀態的索力優化。
[0004]采用上述的影響矩陣法進行施工階段的索力調整，由于索力影響矩陣階數與索根數相同，存在唯一索力解，但受限于實際施工條件，可能會出現該唯一解不適用的情況，且求解得到的結果誤差和偏差較大，同時求解時間較長。

技術實現思路

[0005]本專利技術的目的是為了克服以上現有技術存在的不足，提供了一種基于序列二次規劃法的索力調整方法。此基于序列二次規劃法的索力調整方法可快速求解誤差和偏差均小的結果，以滿足施工條件要求。
[0006]本專利技術的目的通過以下的技術方案實現：本基于序列二次規劃法的索力調整方法，包括以下步驟：
[0007]S1、根據實際的荷載和施工步驟建立計算模型；
[0008]S2、在計算模型中施加邊界條件和載荷，并逐次增大每根索的索力，得到全橋各索的索力變化值Ki；
[0009]S3、將所有的索力變化值Ki組合得到索力影響矩陣，以得到索力調整的影響矩陣方程；
[0010]S4、應用影響矩陣方程求解出索力施調量{T
x
}，并判斷解出的索力施調量{T
x
}是否滿足實際施工條件；
[0011]S5、若步驟S4中解出的索力施調量{T
x
}無法滿足施工條件，采用序列二次規劃法
對此索力施調量{T
x
}進行優化，直到優化后得的索力施調向量{T
′
x
}滿足施工條件為止。
[0012]優選的，步驟S5的具體過程包括以下步驟：
[0013]S51、將索力施調量作為優化計算的未知量進行求解：
[0014]{T
′
x
}＝{T
′
x1 T
′
x2 ... T
′
xn
}
T
，其中，{T
′
x
}為優化后索力施調向量；T
′
xi
為優化后第i號索施調索力；
[0015]令索力優化前后的目標索力向量差值為{ΔT}：
[0016]{ΔT}＝{ΔT
1 ΔT
2 ... ΔT
n
}
T
[0017]＝{T
′
m1
?
T
m1 T
′
m2
?
T
m2 ... T
′
mn
?
T
mn
}
T
[0018]，其中：ΔT
i
為優化前后第i號索目標索力差值；T
mi
為優化前第i號索目標索力；T
′
mi
為優化后第i號索目標索力；
[0019]令索力優化前后目標索力向量差值標準差為σ：
[0020][0021]其中，ΔT
i
為優化前后第i號索目標索力差值；μ為ΔT
i
的均值；r為索力最大容許離散值；
[0022]S52、選用適當的目標函數和約束條件；
[0023]S53、基于序列二次規劃法優化索力施調量{T
x
}，以得到優化后的索力施調向量{T
′
x
}；
[0024]S54、若優化后的索力施調向量{T
′
x
}無法滿足施工條件，重復步驟S52和S53，直到最后優化得到的索力施調向量{T
′
x
}滿足施工條件為止。
[0025]優選的，步驟S52中的目標函數和約束條件包括：
[0026]目標函數和約束條件I：
[0027][0028]s.t.0≤{T
s
}+{T
′
x
}≤{T
u
}
[0029]{|ΔT|}≤{T
p
}
[0030]σ≤r
[0031]目標函數和約束條件II：
[0032][0033]s.t.0≤{T
s
}+{T
′
x
}≤{T
u
}
[0034]{|ΔT|}≤{T
p
}
[0035]目標函數和約束條件III：
[0036][0037]s.t.0≤{T
s
}+{T
′
x
}≤{T
u
}
[0038]{|ΔT|}≤{T
p
}
[0039]σ≤r
[0040]其中，|ΔT
i
|為加權前后第i號索目標索力差值的絕對值；{T
s
}為調索前的實際索力向量；{T
′
x
}為優化后的索力施調向量；{T
u
}為索力最大容許值；{|ΔT|}為優化前后目標索力差值向量；{T
p
}為索力最大容許誤差量；σ為加權前后索力目標差值的標準差；r為索力最大容許離散值。
[0041]優選的，步驟S2的具體過程包括以下步驟：
[0042]逐次增大第i根索的索力，得到全橋共n根索各索力變化值，將第i根索的單位變化導致全橋索力變化量表示為：
[0043]K
i
＝[k
1i
，k
2i
，
…
k
ni
]T
。
[0044]優選的，步驟S3的具體過程包括以下步驟：
[0045]全橋所有索的單位變化導致全橋索力變化量K
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.基于序列二次規劃法的索力調整方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、根據實際的荷載和施工步驟建立計算模型；S2、在計算模型中施加邊界條件和載荷，并逐次增大每根索的索力，得到全橋各索的索力變化值Ki；S3、將所有的索力變化值Ki組合得到索力影響矩陣，以得到索力調整的影響矩陣方程；S4、應用影響矩陣方程求解出索力施調量{T
x
}，并判斷解出的索力施調量{T
x
}是否滿足實際施工條件；S5、若步驟S4中解出的索力施調量{T
x
}無法滿足施工條件，采用序列二次規劃法對此索力施調量{T
x
}進行優化，直到優化后得的索力施調向量{T
′
x
}滿足施工條件為止。2.根據權利要求1所述的基于序列二次規劃法的索力調整方法，其特征在于：步驟S5的具體過程包括以下步驟：S51、將索力施調量作為優化計算的未知量進行求解：{T
′
x
}＝{T
′
x1 T
′
x2
…
T
′
xn
}
T
，其中，{T
′
x
}為優化后索力施調向量；T
′
xi
為優化后第i號索施調索力；令索力優化前后的目標索力向量差值為{ΔT}：{ΔT}＝{ΔT
1 ΔT2…
ΔT
n
}
T
＝{T
′
m1
?
T
m1 T
′
m2
?
T
m2
…
T
′
mn
?
T
mn
}
T
，其中：ΔT
i
為優化前后第i號索目標索力差值；T
mi
為優化前第i號索目標索力；T
′
mi
為優化后第i號索目標索力；令索力優化前后目標索力向量差值標準差為σ：其中，ΔT
i
為優化前后第i號索目標索力差值；μ為ΔT
i
的均值；r為索力最大容許離散值；S52、選用適當的目標函數和約束條件；S53、基于序列二次規劃法優化索力施調量{T
x
}，以得到優化后的索力施調向量{T
′
x
}；S54、若優化后的索力施調向量{T
′
x
}無法滿足施工條件，重復步驟S52和S53，直到最...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐郁峰，朱夢陽，郭奮濤，陳兆栓，孔慶彥，
申請(專利權)人：廣東華交科工程科技有限公司廣東匯濤工程科技有限公司，
類型：發明
國別省市：