(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221047843 5.1 (22)申请日 2022.04.30 (71)申请人 中建三局第一建 设工程有限责任公 司 地址 430040 湖北省武汉市东西湖区东吴 大道特1号 (72)发明人 张义　董华　 (74)专利代理 机构 武汉世跃专利代理事务所 (普通合伙) 42273 专利代理师 邬丽明 (51)Int.Cl. E01D 11/02(2006.01) E01D 21/00(2006.01) G06F 30/13(2020.01) (54)发明名称 钢板带悬桥结构、 施工胎 架的线形确定方法 及施工方法 (57)摘要 本申请涉及桥梁技术领域， 提供一种钢板带 悬桥结构、 施工胎架的线形确定方法及施工方 法。 钢板带悬桥结构的线形确定方法， 包括以下 步骤： 忽略钢板带的刚度， 基于精确悬链线理论 计算出钢板带的初始无应力长度； 建立钢板带悬 桥结构的有限元模型， 以钢板带的成桥线形为目 标， 通过蝠鲼觅食优化算法对钢板带的无应力长 度进行优化， 获得钢板带的目标无应力长度； 将 获得的目标无应力长度代入钢板带悬桥结构的 有限元模型， 以获得精确的钢板带成桥线形。 本 发明的有益效果是： 简化了钢板带无应力长度的 计算方法， 且确保了计算结果的准确性。 确保了 施工后的钢板带悬桥结构 线形符合设计要求， 缩 短了施工周期。 权利要求书2页 说明书12页 附图4页 CN 114855586 A 2022.08.05 CN 114855586 A 1.一种钢板带悬桥结构的线形确定方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 忽略钢板带的刚度， 基于精确悬链线理论计算出钢板带的初始无应力长度； 基于计算出的钢板带的初始无应力长度， 建立钢板带悬桥结构的有限元模型， 以钢板 带的成桥线形为目标， 通过蝠鲼觅食优化算法对钢板带 的初始无应力长度进行优化， 获得 钢板带的目标 无应力长度； 将所述获得的目标无应力 长度代入钢板带悬桥结构的有限元模型， 使钢板带悬桥结构 在恒载作用下的变形满足要求， 以获得精确的钢板带成桥线形。 2.如权利要求1所述的钢板带悬桥结构的线形确定方法， 其特征在于， 计算所述钢板带 的初始无应力长度的步骤 包括： 设定所述钢板带的线形为悬链线， 并具有n个节点， 将所述钢板带划分为基于悬链线理 论的n‑1个单元， 其中， 第1个单元和第n ‑1个单元为转向块单元， 第2个单元至第n ‑2个单元 为钢板带单元； 基于悬链线理论， 推导出每个钢板带单元的悬链线方程和柔度 矩阵， 对柔度 矩阵求逆， 得到钢板带 单元的切线刚度矩阵， 再进一 步推导出钢板带 单元的增量方程： △Fc＝Kc△uc+kcL△L0 式中，△Fc‑节点力增量向量； Kc‑不计无应力长度变化时钢板带单元的切线刚度矩阵； △uc‑节点的位移增量 向量； kcL‑钢板带单元无应力长度变化对切线刚度矩阵的影响向量； △L0‑钢板带单元的无应力长度变化 量； 依据钢板带的纵向线形来控制钢板带在成桥 时的内力及几何信 息， 计算出钢板带的初 始无应力长度。 3.如权利要求2所述的钢板带悬桥结构的线形确定方法， 其特征在于， 所述依据钢板带 的纵向线 形来控制钢板带在成桥时的内力 及几何信息， 计算出钢板带的初始无应力长度的 步骤包括： 获得初始条件， 其中， 所述初始条件包括转向块的几何信息、 桥面风铃的自重、 桥面风 铃在钢板带 上的挂点坐标以及钢板带的跨中垂点竖向坐标； 将所述转向块单 元的分析求 解转化为由悬链线方程所控制的单 悬索公式进行计算； 考虑桥面风铃的作用， 依次计算出各个钢板带单元的无应力 长度， 内力及坐标， 从而得 到钢板带的初始无应力长度。 4.如权利要求2所述的钢板带悬桥结构的线形确定方法， 其特征在于， 建立钢板带悬桥 结构的有限元模型的过程中， 控制 相邻的钢板带 单元的夹角不超过3度。 5.如权利要求1所述的钢板带悬桥结构的线形确定方法， 其特征在于， 所述蝠鲼觅食优 化算法对钢板带的无应力长度进行优化， 获得钢板带的目标 无应力长度的步骤 包括： 随机采用链式觅食策略或螺 旋觅食策略更新钢板带的无应力长度； 采用翻滚觅食策略进一 步更新钢板带的无应力长度； 利用Death  penalty方法作为约束处理技术， 以钢板带悬桥结构在恒载作用下的变形 满足要求为 目标， 得到钢板带 的无应力长度的全局 最优解， 将该全局 最优解作为钢板带 的 目标无应力长度。 6.一种钢板带悬桥结构的施工胎架的线形确定方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 先确定钢板带悬桥结构的线形： 忽略钢板带的刚度， 基于精确悬链线理论计算出钢板 带的初始无应力长度； 基于计算出 的钢板带 的初始无应力长度， 建立钢板带悬桥结构的有权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114855586 A 2限元模型， 以钢板带 的成桥线形为 目标， 通过蝠鲼觅食优化算法对钢板带 的初始无应力长 度进行优化， 获得钢板带 的目标无应力长度； 将所述获得 的目标无应力长度代入钢板带悬 桥结构的有限元模型， 使钢板带悬桥结构在恒载作用下 的变形满足要求， 以获得精考虑钢 板带自重的第一成桥线形和不 考虑钢板带自重的第二成桥线形； 再确定钢板带悬桥结构的施工胎架的线形： 对所述第 一成桥线形和所述第 二成桥线形 进行求差， 得到所述钢板带 悬桥结构的施工胎架的架设线形。 7.一种钢板带悬桥结构的施工方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 以如权利要求6所述的施工胎架 的线形确定方法确定的施工胎架 的架设线形为目标， 进行施工胎架的施工， 使施工胎架的顶端支撑面的线形满足要求； 以如权利要求1所述的钢板带悬桥结构的线形确定方法获得的钢板带目标无应力 长度 为预制目标， 进行钢板带的预制， 使预制的钢板带的长度满足要求； 将预制的钢板带铺设在施工胎架 的顶端支撑面上， 完成钢板带的成桥施工， 使钢板带 的成桥线形满足要求； 将桥面混凝土预制板安装在所述钢板带 上； 拆除施工胎架。 8.如权利要求7所述的钢板带悬桥结构的施工方法， 其特征在于， 所述施工胎架的拆除 步骤包括： 在施工胎架的顶端设置定滑轮， 并利用卷扬机钢丝绳绕过定滑轮后与待拆除斜撑的顶 端连接， 利用牵引绳与待拆除斜撑的底端 连接， 将待拆除斜撑与标准节分离后， 调整 卷扬机 钢丝绳和牵引绳的收放长度， 将该斜撑下放至地 面， 完成该斜撑的拆除。 9.如权利要求8所述的钢板带悬桥结构的施工方法， 其特征在于， 所述施工胎架的拆除 步骤还包括： 在钢板带上设置措施梁， 将吊钩与措施梁连接， 吊钩下方设置定滑轮， 利用卷 扬机钢丝绳绕过定滑轮后在卷扬机钢丝绳末端设置吊装钢丝绳， 使吊装钢丝绳与待拆除支 撑标准节连接， 将待拆除支撑标准节下放至地 面， 完成该待拆除支撑标准节的拆除。 10.如权利要求9所述的钢板带悬桥结构的施工方法， 其特征在于， 所述施工胎架的拆 除步骤还包括： 在待拆除支撑标准节上连接地面拉缆绳， 以配合卷扬机钢丝绳同步调整待 拆除支撑标准节的高度， 并利用地 面拉缆绳保持待拆除支撑标准节稳定 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114855586 A 3