1.本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种考虑索力耦合效应的索力优化方法装置及设备。
背景技术：2.缆索支承桥梁的索力优化方面，目前常用的方法为影响矩阵法。在实施层面上，影响矩阵又分为体外力和体内力两类。
3.第一类为基于体外力的索力影响矩阵，具体步骤为先将要调整的缆索在计算模型中进行钝化处理，在缆索两端加一对相向的单位集中力，模拟张拉某根索时，激活该批索两端的单位集中力，计算结构的响应形成影响矩阵，并进行索力优化。该方法的主要缺点是：主梁由被缆索多点支撑的连续梁结构变成了大跨柔性连续梁结构，影响矩阵中的元素值都非常大，结构对索力精度要求高；调索过程中为防止主梁纵飘，需增加实际结构中不存在的纵向约束，当结构不对称时，调索完成后解除纵向约束还会引起结构发生纵向位移；无法模拟拉索垂度变化引起的角度变化。
4.第二类为基于体内力的索力影响矩阵法，其特点为调索过程中，斜拉索在模型中保持激活状态，保持整个结构跟实际一致。该方法的主要缺点是调索过程中调整其中一根斜拉索会引起其他的斜拉索索力变化，即存在索力耦合效应，无法直观地判断最终的缆索索力值，也无法控制主塔两侧同一个锚点高度处两批斜拉索水平分力的差值，比如某两批斜拉索现在索力分别是5000kn、5500kn，现在想分别调整到5500kn、6000kn，采用第一类方法，则同时补张500kn体外力即可，而采用第二类方法则需要通过影响矩阵反算每根索的索力调整量才能实现。
技术实现要素：5.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种考虑索力耦合效应的索力优化方法、装置及设备，能够解决现有技术中需要增加纵向约束导致优化结果不准确的问题，以及通过试算的方式求解调索力，导致效率低下的问题。
6.为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
7.一方面，本发明提供一种考虑索力耦合效应的索力优化方法，包括以下步骤：
8.建立模拟实际结构当前状态的有限元模型,计算得到斜拉索初始索力值和对应的控制项初始值，控制项为桥梁结构项控制参数；
9.依次分批对斜拉索张拉单位索力，获得单位索力引起的第一斜拉索索力变化量和第一控制项变化量；
10.确定斜拉索目标索力值范围以及控制项目标值范围；
11.根据斜拉索初始索力值和控制项初始值，单位索力引起的第一斜拉索索力变化量和第一控制项变化量，以及斜拉索目标索力值范围和控制项目标值范围，确定斜拉索主动调整索力值。
12.在一些可选的方案中，所述的根据斜拉索初始索力值和控制项初始值，单位索力引起的第一斜拉索索力变化量和第一控制项变化量，以及斜拉索目标索力值范围和控制项目标值范围，确定斜拉索主动调整索力值，包括：
13.基于单位索力引起的第一斜拉索索力变化量和第一控制项变化量，建立斜拉索主动调整索力引起的第二斜拉索索力变化量与第二控制项变化量之间的关系；
14.根据斜第二拉索索力变化量与第二控制项变化量之间的关系、斜拉索初始索力值和控制项初始值，以及斜拉索目标索力值范围和控制项目标值范围，建立约束条件和优化函数；
15.根据约束条件和优化函数，确定斜拉索主动调整索力值。
16.在一些可选的方案中，所述的基于单位索力引起的第一斜拉索索力变化量和第一控制项变化量，建立斜拉索主动调整索力引起的第二斜拉索索力变化量与第二控制项变化量之间的关系，包括：
17.单位索力引起的第一斜拉索索力变化量为称为索力相互影响矩阵；单位索力引起的第一控制项变化量为影响矩阵；单位索力引起的第一控制项变化量为称为控制项影响矩阵；其中，c
j，i
为第i批斜拉索张拉单位索力引起的第j批斜拉索索力变化量，a
j，i
为第i批斜拉索张拉单位索力引起的第j个控制项的变化量，n为斜拉索张拉总次数，m为控制项的数量；
18.斜拉索主动调整索力引起的第二斜拉索索力变化量为δt＝cx，第二控制项变化量为δy＝ax，其中，x为斜拉索主动调整索力值，x＝[x1…
xm]
t
，xi为第i批斜拉索的主动调整索力值；
[0019]
根据δt＝cx和δy＝ax，建立第二斜拉索索力变化量与第二控制项变化量之间的关系为δy＝ax＝ac-1
δt。
[0020]
在一些可选的方案中，所述的根据斜第二拉索索力变化量与第二控制项变化量之间的关系、斜拉索初始索力值和控制项初始值，以及斜拉索目标索力值范围和控制项目标值范围，建立约束条件和优化函数，包括：
[0021]
根据斜拉索主动调整索力引起的第二斜拉索索力变化量、斜拉索初始索力值，以及斜拉索目标索力值范围，建立约束条件为：t
tar
+δt
l
≤t0+δt≤t
tar
+δtu，其中，t
tar
为斜拉索目标索力值，δtu为偏离斜拉索目标索力值的上限，δt
l
为偏离斜拉索目标索力值的下限，δt为斜拉索索力变化量，t0为初始索力值；
[0022]
根据斜拉索主动调整索力引起的第二斜拉索索力变化量与第二控制项变化量之间的关系、控制项初始值，以及控制项目标值范围，建立约束条件为：y
tar
+δy
l
≤y0+bδt≤y
tar
+δyu，建立的优化函数为其中，y
tar
为控制项目标值，δyu为偏离控制项目标值的上限，δy
l
为偏离控制项目标值的下限，w为控制项权重系数，p为范数，y0为控制项初始值，控制项影响矩阵b＝ac-1
。
[0023]
在一些可选的方案中，所述的根据约束条件和优化函数，确定斜拉索主动调整索力值，包括：
[0024]
根据t
tar
+δt
l
≤t0+δt≤t
tar
+δtu、y
tar
+δy
l
≤y0+bδt≤y
tar
+δyu，求解满足约束条件的δt；
[0025]
根据x＝c-1
δt，求解斜拉索主动调整索力值x。
[0026]
在一些可选的方案中，在求解δt时，使得优化函数f值最小，求解满足约束条件的δt。
[0027]
在一些可选的方案中，p取2，采用最小二乘法，使得优化函数f值最小。
[0028]
在一些可选的方案中，在求解δt时，还可以增加附加约束条件：
[0029]
δh
l
≤f(t0+δt)≤δhu[0030]
其中，f为每批斜拉索水平分力系数，δhu为两批斜拉索水平分力差值容许上限，δh
l
为两批斜拉索水平分力差值容许下限。
[0031]
另一方面，本发明还包括一种考虑索力耦合效应的索力优化装置，包括：
[0032]
初始值计算模块，其用于建立模拟实际结构当前状态的有限元模型,计算得到斜拉索初始索力值和对应的控制项初始值，控制项为桥梁结构项控制参数；
[0033]
单位索力变化量计算模块，其用于依次分批对斜拉索张拉单位索力，获得单位索力引起的第一斜拉索索力变化量和第一控制项变化量；
[0034]
目标值确定模块，其用于确定斜拉索目标索力值范围以及控制项目标值范围；
[0035]
主动调索值计算模块，其用于根据斜拉索初始索力值和控制项初始值，单位索力引起的第一斜拉索索力变化量和第一控制项变化量，以及斜拉索目标索力值范围和控制项目标值范围，确定斜拉索主动调整索力值。
[0036]
还有一方面，本发明还包括一种计算机设备，其特征在于，包括：所述计算机设备包括处理器、存储器、以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的计算机程序，其中所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如上述考虑索力耦合效应的索力优化方法的步骤。
[0037]
与现有技术相比，本发明的优点在于：本方案通过建立索力变化量与控制项变化量之间的关系，并采用数学方法对体内力分析模型中的索力耦合效应进行了解耦，可显式控制斜拉索索力及控制项最终值在设定的目标值容许范围内。
[0038]
本发明实现了有限元模型在精确模拟桥梁结构实际边界条件的基础上，考虑斜拉索垂度效应引起的角度变化对结构响应的影响后，仍然能得到理想的调索结果，计算效率和调索精度得到极大的提高。发明成果可应用于主流计算软件midas civil对索结构进行优化。
附图说明
[0039]
为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040]
图1为本发明实施例中考虑索力耦合效应的索力优化方法的流程示意图；
[0041]
图2为本发明实施例中桥梁的立面布置图。
[0042]
图3为本发明实施例中调索前后控制项值对比图；
[0043]
图4为本发明实施例中实施例调索前后斜拉索的索力分布图；
[0044]
图5为本发明实施例中计算机设备的结构示意框图。
具体实施方式
[0045]
为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0046]
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
[0047]
如图1所示，本发明提供一种考虑索力耦合效应的索力优化方法，包括以下步骤：
[0048]
s1：建立模拟实际结构当前状态的有限元模型,计算得到斜拉索初始索力值和对应的控制项初始值，控制项为桥梁结构项控制参数。
[0049]
计算得到的斜拉索初始索力值可用向量t0的形式表达，控制项初始值可用向量y0表达。
[0050]
其中，第i批斜拉索的初始索力记为t
0，i
，t
0，i
为向量t0中的元素，第j个控制项的初始值记为y
0，i
，y
0，i
为向量y0中的元素，斜拉索张拉批次为n，控制项的数量为m。
[0051]
本例中，控制项包含主梁节点竖向位移、主塔节点纵桥向位移、主梁竖桥向弯矩、主塔纵向桥剪力和弯矩等。
[0052]
s2：依次分批对斜拉索张拉单位索力，获得单位索力引起的第一斜拉索索力变化量和第一控制项变化量。
[0053]
在本实施例中，依次分批对斜拉索张拉单位索力，是指对具有相同特征的斜拉索同时张拉单位索力，如横向对称的斜拉桥，可将横桥向位于主梁两侧的斜拉索组成一批。
[0054]
单位索力引起的第一斜拉索索力变化量可用矩阵表达为单位索力引起的第一斜拉索索力变化量可用矩阵表达为称为索力相互影响矩阵；单位索力引起的第一控制项变化量可用矩阵表达为称为控制项影响矩阵。其中，第i批斜拉索张拉单位索力引起的第j批斜拉索索力变化量记为c
j，i
，第i批斜拉索张拉单位索力引起的第j个控制项的变化量记为a
j，i
。
[0055]
s3：确定斜拉索目标索力值范围以及控制项目标值范围。
[0056]
本例中，斜拉索目标索力值范围以及控制项目标值范围结合工程规范和设计经验确定。斜拉索目标索力值范围由斜拉索目标索力值t
tar
，偏离目标索力值的上限δtu，和偏离目标索力值的下限δt
l
组成，其中，t
tar
＝[t
tar，1
…
t
tar，n
]
t
，δtu＝[δt
u，1
…
δt
u，n
]
t
，δt
l
＝[δt
l，1
…
δt
l，n
]
t
，第i批索对应的斜拉索目标索力值、偏离斜拉索目标索力值的上限和下限分别用t
tar，i
、δt
u，i
、δt
l，i
表示；每个控制项目标值范围由目标值y
tar
，偏离目标值的上限δyu，偏离目标值的下限δy
l
组成，其中，y
tar
＝[y
tar，1
…ytar，m
]
t
，δyu＝[δy
u，1
…
δy
u，m
]
t
，
δy
l
＝[δy
l，1
…
δy
l，m
]
t
。
[0057]
s4：根据斜拉索初始索力值和控制项初始值，单位索力引起的第一斜拉索索力变化量和第一控制项变化量，以及斜拉索目标索力值范围和控制项目标值范围，确定斜拉索主动调整索力值。
[0058]
在一些可选的实施例中，步骤s4包括：
[0059]
s41：基于单位索力引起的第一斜拉索索力变化量和第一控制项变化量，建立斜拉索主动调整索力引起的第二斜拉索索力变化量与第二控制项变化量之间的关系。
[0060]
在一些可选的实施例中，步骤s41包括：
[0061]
s411：单位索力引起的第一斜拉索索力变化量为s411：单位索力引起的第一斜拉索索力变化量为称为索力相互影响矩阵；单位索力引起的第一控制项变化量为称为控制项影响矩阵。其中，c
j，i
为第i批斜拉索张拉单位索力引起的第j批斜拉索索力变化量，a
j，i
为第i批斜拉索张拉单位索力引起的第j个控制项的变化量，n为斜拉索张拉总次数，m为控制项的数量。
[0062]
s412：斜拉索主动调整索力引起的第二斜拉索调索索力变化量为δt＝cx，第二控制项变化量为δy＝ax，其中，x为斜拉索主动调整索力值，x＝[x1…
xm]
t
，xi为第i批斜拉索的主动调整索力值。
[0063]
s413：根据δt＝cx和δy＝ax，建立第二斜拉索索力变化量与第二控制项变化量之间的关系为δy＝ax＝ac-1
δt。
[0064]
s42：根据斜第二拉索索力变化量与第二控制项变化量之间的关系、斜拉索初始索力值和控制项初始值，以及斜拉索目标索力值范围和控制项目标值范围，建立约束条件和优化函数。
[0065]
在一些可选的实施例中，步骤s42包括：
[0066]
s421：根据斜拉索主动调整索力值引起的第二斜拉索索力变化量、斜拉索初始索力值，以及斜拉索目标索力值范围，建立约束条件为：t
tar
+δt
l
≤t0+δt≤t
tar
+δtu，其中，t
tar
为斜拉索目标索力值，δtu为偏离斜拉索目标索力值的上限，δt
l
为偏离斜拉索目标索力值的下限，δt为第二斜拉索索力变化量，t0为斜拉索初始索力值。
[0067]
s422：根据斜拉索主动调整索力引起的第二斜拉索索力变化量与第二控制项变化量之间的关系、控制项初始值，以及控制项目标值范围，建立约束条件为：y
tar
+δy
l
≤y0+bδt≤y
tar
+δyu，建立的优化函数为其中，y
tar
为控制项目标值，δyu为偏离控制项目标值的上限，δy
l
为偏离控制项目标值的下限，w为控制项权重系数，p为范数，y0为控制项初始值，控制项影响系数b＝ac-1
。
[0068]
本例中，优化函数一般采用表示成控制项调索后终值与目标值差值向量考虑控制项权重系数w后的p范数，用a.*b表示a和b向量元素间的乘积形成的向量，即a.*b＝(a1b1…anbn
)，则优化函数f可进一步写成：
[0069]
s43：根据约束条件和优化函数，确定斜拉索主动调整索力值。
[0070]
在一些可选的实施例中，步骤s43包括：
[0071]
s431：根据t
tar
+δt
l
≤t0+δt≤t
tar
+δtu、y
tar
+δy
l
≤y0+bδt≤y
tar
+δyu，求解满足约束条件的δt。
[0072]
在本实施例中，在求解δt时，使得优化函数f值最小，求解满足约束条件的δt。
[0073]
在一些可选的实施例中，p取2，采用最小二乘法，使得优化函数f值最小。
[0074]
s432：根据x＝c-1
δt，求解斜拉索主动调整索力值x。
[0075]
在一些其他的实施例中，在求解δt时，还可以增加附加约束条件：
[0076]
δh
l
≤f(t0+δt)≤δhu[0077]
其中，f为每批斜拉索水平分力系数，δhu为两批斜拉索水平分力差值容许上限，δh
l
为两批斜拉索水平分力差值容许下限。
[0078]
在本实施例中，记第i批斜拉索的塔端水平倾角和配对标识号分别为θi、qi，则斜拉索的配对标识向量采用向量的形式表达为θ＝[θ1…
θn]
t
，斜拉索的配对标识采用向量的形式表达为q＝[q1…qn
]
t
。
[0079]
主塔两侧同一锚点高度处的两批斜拉索采用相同的标识号，标识号用正整数表示。根据配对标识向量q确定标识位置矩阵z，构建斜拉索水平分力系数矩阵为f，斜拉索水平分力差值向量dh＝f(t0+δt)。对配对标识向量元素进行循环判断标识号相同的次数i，及其对应的两批斜拉索编号z
i，1
、z
i，2
，组成标识位置矩阵其中，标识号相同的总次数为k。斜拉索水平分力系数矩阵为相同的总次数为k。斜拉索水平分力系数矩阵为其中，其他f
i,j
＝0。
[0080]
采用以上方式，可使每批斜拉索主动调整索力值既满足桥梁结构控制项的参数和斜拉索的索力要求，还可满足斜拉索水平分力的要求。使主塔的受力更加合理。
[0081]
另外，本发明还提供一种考虑索力耦合效应的索力优化装置，包括：初始值计算模块、单位索力变化量计算模块、目标值确定模块和主动调索值计算模块。
[0082]
其中，初始值计算模块用于建立模拟实际结构当前状态的有限元模型,计算得到斜拉索初始索力值和对应的控制项初始值，控制项为桥梁结构项控制参数；单位索力变化量计算模块用于依次分批对斜拉索张拉单位索力，获得单位索力引起的第一斜拉索索力变化量和第一控制项变化量；目标值确定模块用于确定斜拉索目标索力值范围以及控制项目标值范围；主动调索值计算模块用于根据斜拉索初始索力值和控制项初始值，单位索力引起的第一斜拉索索力变化量和第一控制项变化量，以及斜拉索目标索力值范围和控制项目标值范围，确定斜拉索主动调整索力值。
[0083]
综上所述，与现有技术相比，本发明的优点在于：本方案通过建立索力变化量与控制项变化量之间的关系，并采用数学方法对体内力分析模型中的索力耦合效应进行了解耦，可显式控制斜拉索索力及控制项最终值在设定的目标值容许范围内。本发明实现了有限元模型在精确模拟桥梁结构实际边界条件的基础上，考虑斜拉索垂度效应引起的角度变化对结构响应的影响后，仍然能得到理想的调索结果，计算效率和调索精度得到极大的提高。发明成果可应用于主流计算软件midas civil对索结构进行优化。
[0084]
本方案相当于结合了基于体内力和体外力的索力影响矩阵法调索的各自优点，使各个斜拉索主动调整索力值既满足桥梁结构控制项的要求，还满足斜拉索的索力要求，相较于现有技术不用增加纵向约束，可使求解的结构结果更加准确；通过解耦的方式求解，不用通过试算的方式求解，可提高计算效率。
[0085]
下面给出一种具体的实施例：
[0086]
如图2所示，实施例为一座主跨688m斜拉桥，每个塔21对斜拉索。控制项中梁上节点竖向位移44个、主塔顶纵向位移1个、主塔底纵向桥弯矩1个、纵桥向剪力1个，合计控制项47个。调索前控制项初值最大值为0.917，目标值均为0，设定上下限为
±
0.01，斜拉索设定目标值取为索力初始值，索力上下限设为
±
1000kn，索力水平分力差设为
±
500kn。
[0087]
调索前后的控制项值对比如图3所示，调索前后斜拉索的索力分布如图4所示，可见采用本发明能求出满足给定约束条件的最优解。
[0088]
还有一方面，本发明还提供一种计算机设备，包括：所述计算机设备包括处理器、存储器、以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的计算机程序，其中所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如上述考虑索力耦合效应的索力优化方法的步骤。
[0089]
需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和各模块及单元的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0090]
上述实施例提供的装置可以实现为一种计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图5所示的计算机设备上运行。
[0091]
请参阅图5，图5为本技术实施例提供的一种计算机设备的结构示意性框图。该计算机设备可以为终端。
[0092]
如图5所示，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口，其中，存储器可以包括非易失性存储介质和内存储器。
[0093]
非易失性存储介质可存储操作系统和计算机程序。该计算机程序包括程序指令，该程序指令被执行时，可使得处理器执行任意一种考虑索力耦合效应的索力优化方法。
[0094]
处理器用于提供计算和控制能力，支撑整个计算机设备的运行。
[0095]
内存储器为非易失性存储介质中的计算机程序的运行提供环境，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行任意一种考虑索力耦合效应的索力优化方法。
[0096]
该网络接口用于进行网络通信，如发送分配的任务等。本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0097]
应当理解的是，处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，该
处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0098]
在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0099]
需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0100]
以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
技术特征：1.一种考虑索力耦合效应的索力优化方法，其特征在于，包括以下步骤：建立模拟实际结构当前状态的有限元模型,计算得到斜拉索初始索力值和对应的控制项初始值，控制项为桥梁结构项控制参数；依次分批对斜拉索张拉单位索力，获得单位索力引起的第一斜拉索索力变化量和第一控制项变化量；确定斜拉索目标索力值范围以及控制项目标值范围；根据斜拉索初始索力值和控制项初始值，单位索力引起的第一斜拉索索力变化量和第一控制项变化量，以及斜拉索目标索力值范围和控制项目标值范围，确定斜拉索主动调整索力值。2.如权利要求1所述的考虑索力耦合效应的索力优化方法，其特征在于：所述的根据斜拉索初始索力值和控制项初始值，单位索力引起的第一斜拉索索力变化量和第一控制项变化量，以及斜拉索目标索力值范围和控制项目标值范围，确定斜拉索主动调整索力值，包括：基于单位索力引起的第一斜拉索索力变化量和第一控制项变化量，建立斜拉索主动调整索力引起的第二斜拉索索力变化量与第二控制项变化量之间的关系；根据斜第二拉索索力变化量与第二控制项变化量之间的关系、斜拉索初始索力值和控制项初始值，以及斜拉索目标索力值范围和控制项目标值范围，建立约束条件和优化函数；根据约束条件和优化函数，确定斜拉索主动调整索力值。3.如权利要求2所述的考虑索力耦合效应的索力优化方法，其特征在于，所述的基于单位索力引起的第一斜拉索索力变化量和第一控制项变化量，建立斜拉索主动调整索力引起的第二斜拉索索力变化量与第二控制项变化量之间的关系，包括：单位索力引起的第一斜拉索索力变化量为称为索力相互影响矩阵；单位索力引起的第一控制项变化量为矩阵；单位索力引起的第一控制项变化量为称为控制项影响矩阵；其中，c
j,i
为第i批斜拉索张拉单位索力引起的第j批斜拉索索力变化量，a
j,i
为第i批斜拉索张拉单位索力引起的第j个控制项的变化量，n为斜拉索张拉总次数，m为控制项的数量；斜拉索主动调整索力引起的第二斜拉索索力变化量为δt＝cx，第二控制项变化量为δy＝ax，其中，x为斜拉索主动调整索力值，x＝[x1…
x
m
]
t
，x
i
为第i批斜拉索的主动调整索力值；根据δt＝cx和δy＝ax，建立第二斜拉索索力变化量与第二控制项变化量之间的关系为δy＝ax＝ac-1
δt。4.如权利要求3所述的考虑索力耦合效应的索力优化方法，其特征在于，所述的根据斜第二拉索索力变化量与第二控制项变化量之间的关系、斜拉索初始索力值和控制项初始值，以及斜拉索目标索力值范围和控制项目标值范围，建立约束条件和优化函数，包括：
根据斜拉索主动调整索力引起的第二斜拉索索力变化量、斜拉索初始索力值，以及斜拉索目标索力值范围，建立约束条件为：t
tar
+δt
l
≤t0+δt≤t
tar
+δt
u
，其中，t
tar
为斜拉索目标索力值，δt
u
为偏离斜拉索目标索力值的上限，δt
l
为偏离斜拉索目标索力值的下限，δt为斜拉索索力变化量，t0为初始索力值；根据斜拉索主动调整索力引起的第二斜拉索索力变化量与第二控制项变化量之间的关系、控制项初始值，以及控制项目标值范围，建立约束条件为：y
tar
+δy
l
≤y0+bδt≤y
tar
+δy
u
，建立的优化函数为其中，y
tar
为控制项目标值，δy
u
为偏离控制项目标值的上限，δy
l
为偏离控制项目标值的下限，w为控制项权重系数，p为范数，y0为控制项初始值，控制项影响矩阵b＝ac-1
。5.如权利要求4所述的考虑索力耦合效应的索力优化方法，其特征在于，所述的根据约束条件和优化函数，确定斜拉索主动调整索力值，包括：根据t
tar
+δt
l
≤t0+δt≤t
tar
+δt
u
、y
tar
+δy
l
≤y0+bδt≤y
tar
+δy
u
，求解满足约束条件的δt；根据x＝c-1
δt，求解斜拉索主动调整索力值x。6.如权利要求5所述的考虑索力耦合效应的索力优化方法，其特征在于，在求解δt时，使得优化函数f值最小，求解满足约束条件的δt。7.如权利要求6所述的考虑索力耦合效应的索力优化方法，其特征在于，p取2，采用最小二乘法，使得优化函数f值最小。8.如权利要求6所述的考虑索力耦合效应的索力优化方法，其特征在于，在求解δt时，还可以增加附加约束条件：δh
l
≤f(t0+δt)≤δh
u
其中，f为每批斜拉索水平分力系数，δh
u
为两批斜拉索水平分力差值容许上限，δh
l
为两批斜拉索水平分力差值容许下限。9.一种考虑索力耦合效应的索力优化装置，其特征在于，包括：初始值计算模块，其用于建立模拟实际结构当前状态的有限元模型,计算得到斜拉索初始索力值和对应的控制项初始值，控制项为桥梁结构项控制参数；单位索力变化量计算模块，其用于依次分批对斜拉索张拉单位索力，获得单位索力引起的第一斜拉索索力变化量和第一控制项变化量；目标值确定模块，其用于确定斜拉索目标索力值范围以及控制项目标值范围；主动调索值计算模块，其用于根据斜拉索初始索力值和控制项初始值，单位索力引起的第一斜拉索索力变化量和第一控制项变化量，以及斜拉索目标索力值范围和控制项目标值范围，确定斜拉索主动调整索力值。10.一种计算机设备，其特征在于，包括：所述计算机设备包括处理器、存储器、以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的计算机程序，其中所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1至8中任一项所述考虑索力耦合效应的索力优化方法的步骤。
技术总结本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种考虑索力耦合效应的索力优化方法、装置及设备。该方法包括以下步骤：建立模拟实际结构当前状态的有限元模型,计算得到斜拉索初始索力值和对应的控制项初始值；依次分批对斜拉索张拉单位索力，获得单位索力引起的第一斜拉索索力变化量和第一控制项变化量；确定斜拉索目标索力值范围以及控制项目标值范围；根据斜拉索初始索力值和控制项初始值，单位索力引起的第一斜拉索索力变化量和第一控制项变化量，以及斜拉索目标索力值范围和控制项目标值范围，确定斜拉索主动调整索力值。能够解决现有技术中需要增加纵向约束导致优化结果不准确的问题，以及通过试算的方式求解调索力，导致效率低下的问题。的问题。的问题。
技术研发人员：何东升 肖海珠 李松林 傅战工 喻济昇 李帅帅
受保护的技术使用者：中铁大桥勘测设计院集团有限公司
技术研发日：2022.09.02
技术公布日：2022/12/16
