基于遗传算法的三角挂篮设计参数的优化分析

发布时间：2020-12-09 23:58

　　针对目前"500吨"级桥梁三角挂篮结构优化问题,以重庆高家花园复线桥的三角挂篮为对象,应用结构力学力法推导挂篮各构件应力、形变简化计算公式,建立了挂篮设计参数的数学优化模型,并使用遗传算法实现挂篮最小用钢量的优化求解。通过优化分析,使原挂篮在满足受力要求的情况下用钢量减少32%。研究发现:使用数学优化模型方法可以高效、可靠地求解得到三角挂篮主桁架各构件的力学效应;三角挂篮主桁各构件工作应力不高,挂篮整体变形是控制设计的主要技术指标;前吊带刚度对挂篮整体变形影响显著,在不增加施工难度的前提下使用钢板或开孔钢板制作前吊带,可以减少主桁架的用钢量并最大限度地降低挂篮整体变形。 

【文章来源】：结构工程师. 2020年04期 第210-217页 北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

三角挂篮示意图

当Nr的竖向分量小于F时，纵梁最大弯矩位于主纵梁与立柱的交界位置，大小为F(l+Δl)-Nrlcosθ。反之，主纵梁最大弯矩值在主纵梁与右斜拉带的交界位置，大小为FΔl。三角挂篮结构的截面形式多采用方管和双拼槽钢，可以将双拼槽钢简化为方钢管并假定方钢管壁厚为其边长b的η倍，则通过截面特性的推导可以将方钢管的抗弯截面系数W、惯性矩I表示为截面积A的函数：故主纵梁的最大组合应力值为

悬臂浇筑施工时单箱双室箱梁使用挂篮一次整体浇注成箱，由于截面宽度达到25 m，长度L为2.5 m的1号块重量达到484.6 t，传统挂篮难以满足施工要求，需要单独设计挂篮主桁结构。参考以往三角挂篮的相关参数，主桁架初步选择由3榀桁架组成，主桁高度取为4.4 m，长度Lg=12.2 m的主纵梁选用双拼I63b工字钢（Ag=0.040 m2），立柱、斜拉带选用双拼C40a槽钢（Ac=Ar=0.021 m2），前吊带采用8根直径32 mm的精轧螺纹钢作为中间吊带、120 mm×30 mm的钢板作为两边吊带（前吊带总截面面积Ns=0.013 6 m2），主桁架与前吊带的总用钢量为22.15 t。三角挂篮的布置见图3。依照上述参数使用Midas/civil建立如图4所示的有限元模型，主桁架纵梁、立柱、斜拉带、吊带、下滑梁、纵梁和下横梁均使用梁单元模拟，但立柱、斜拉带、吊带需要释放梁端转动约束，基于条分法将梁段自重等效为梁单元均布荷载并施加于滑梁和下纵梁上，上横梁与主纵梁之间设置为弹性连接的刚性连接约束，挂篮后锚点和下锚点设置为固定约束。


本文编号：2907696