智能桁架

2024-10-01

智能桁架（共5篇）

智能桁架篇1

1 概述

目前, 结构设计还是沿用传统的结构设计方法, 设计者根据设计要求和实践经验, 参考类似的工程设计, 通过判断去创造设计方案;然后进行强度、刚度、稳定性等方面的计算。设计者有条件时总是还要研究几个可能的方案来进行比较, 以便得到更为合理的方案。普通 (传统) 的结构设计有两方面的缺点:一是工作繁复、效率低;二是由于时间和设计者经验的限制, 确定的最终方案往往不是理想的最优方案, 而仅为可行方案。

与传统结构设计中所有参与计算的量必须是常量不同。结构优化设计是所有参与计算的量部分以变量出现, 在满足规范和规定的前提下, 形成全部可能的结构设计方案域。利用数学手段, 按设计者预定的设计要求, 从域中选出一个不但可行且最好的方案, 称为优化设计。优化设计所得的设计方案, 不仅是传统设计中的可行的设计方案, 而且是众多可行方案中最优的设计方案。实践证明, 结构最优设计能缩短设计周期、节省人力、提高设计质量和水平, 最终取得显著的经济效益和社会效益。

21世纪初, 人们受到社会系统和生物系统等机制的启发, 开始了对群体智能算法的研究, 其基本思想就是模拟自然界中生物的群体行为来构造随机优化算法。典型的群体智能算法有蚁群算法 (Ant Colony Algorithm) 和粒子群算法 (Particle Swarm Optimization, PSO) 。

本文将采用粒子群算法对钢桁架结构进行优化设计方面的探讨分析。

2 PSO优化算法基本原理

PSO在算法最早源于对鸟群觅食行为的研究。在生物群体中存在着个体与个体、个体与群体间的相互作用、相互影响的行为, 这种行为体现的是一种存在于生物群体中的信息共享的机制。PSO算法就是对这种社会行为的模拟, 即利用信息共享机制, 使得个体间可以相互借鉴经验, 从而促进整个群体的发展。

在PSO算法中每个粒子可以看作是解空间中的一个点。如果粒子的群体规模为N, 则第i (i=1, 2, …N) 个粒子的位置可表示为Ai, 它所经历过的“最好”位置记为p Best[i], 它的速度用Vi表示, 群体中“最好”粒子的位置的索引号用g表示。粒子i在第k+1次搜索时的飞行速度和拟达到位置坐标公式如下:

其中c1、c2为常数, 称为学习因子;rand1和Rand2是[0, 1]上的随机数。公式由三部分组成, 第一部分是粒子先前的速度, 说明了粒子目前的状态;第二部分是认知部分 (Cognition Modal) , 表示粒子本身的思考;第三部分为社会部分 (Social Modal) 。三个部分共同决定了粒子的空间搜索能力。第一部分起到了平衡全局和局部搜索的能力。第二部分使粒子有了足够强的全局搜索能力, 避免局部极小。第三部分体现了粒子间的信息共享。在这三部的共同作用下粒子才能有效的到达最好位置

作者用MATLAB语言编制了参数化粒子群算法优化设计程序用于接下来的优化设计分析。

3 PSO优化算法设计算例

25杆输电塔空间桁架结构尺寸、结构坐标系、节点编号和杆件编号如图1所示。拉压容许应力, 弹性模量, 材料质量密度, 最小截面积。结构荷载工况及位移约束见表1。杆件截面优化结果见表2, 结构重量收敛曲线见图2。

4 结论

通过对典型的25杆空间桁架进行了优化, 结果表明其优化效果比其他优化算法要好, 能够找到最优解。说明此方法不仅可以用于钢桁架结构的优化而且优化效果很好, 为此类结构乃至更复杂的大跨度空间钢结构优化设计提供了参考。

参考文献

[1]R.J.Allwood, Y.S.Chung, Minimum-weight design of trusses by anoptimality criteria method, Int.J.Numer.Methods Engrg.20 (1984) 697-713.

[2]C.Fleury, M.Geradin, Optimality criteria and mathematical pro-gramming in structural weight optimization, Comput.Struct.8 (1978) 7-17.

[3]Panagiotis A.Makris, Christopher G.Provatidis, Weight minimisa-tion of displacement-constrained truss structures using a strain energycriterion, Comput.Methods Appl.Mech.Engrg.191 (2002) 2159-2177.

智能桁架篇2

目前项目东西两侧椭圆形中庭区域具备自动扶梯安装条件，但是网架及弧形吊顶尚未施工。因此需要搭设钢结构桁架施工平台，以保证自动扶梯安装过程中的安全及安装完成后的成品保护。同时钢结构桁架还作为以后弧形吊顶施工时支撑架搭设的平台。

钢结构桁架搭设在5F结构楼板上，桁架材料选择为：立柱及横纵向杆件选用HW200*200*8*12型钢，内部斜杆采用2根75*75*6的角钢。桁架上方铺设50*100的双方通。

桁架杆件连接方法及构件数量见后附详图。

桁架上方搭设钢管支撑平台，作为弧形吊顶的施工平台。支撑架搭设高度为7.4m。立杆纵横向间距均为1.2m，步距1.5m。剪刀撑按每6m一道设置。1.支撑架搭设：

材料要求：（1）钢管：

钢管选用Φ48×3.2，表面应平直光滑，不应有裂纹、分层和硬弯。钢管必须具备产品质量合格证和钢管材质检验报告；

（2）扣件：

扣件不得有裂纹，并将影响其外观质量的粘砂、毛刺、氧化皮等清除干净；扣件与钢管的贴和面必须严格整形，应保证与钢管扣紧时接触良好；扣件活动部位应能灵活转动，旋转扣件的两旋转面间隙应小于1mm，当扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离应不小于5mm；新进的扣件必须有产品质量合格证、生产许可证和专业检测单位测试报告

（3）顶托：

顶托长度为500mm或600mm；顶托外露长度不得大于250mm；

（4）方通：

方通选用50*100，壁厚2mm；

搭设要求：

（1）架体搭设在地面上的部分场地必须平整。立杆接头采用对接扣件连接，立杆与横杆采用直角扣件连接。接头交错布置，两个相邻立柱接头避免出现在同步同跨内，并在高度方向错开的距离不小于50cm。（2）剪刀撑随立柱纵横向水平杆同步搭设，通长剪刀撑沿架高连续布置。剪刀撑按间距6m设置，斜杆与地面的夹角在45°-60°之间。斜杆相交点处于同一条直线上，并沿架高连续布置。剪刀撑的杆件连接采用搭接，其搭接长度不小于500mm，并用不少于2个旋转扣件固定。

防护措施：

支撑架体系底部满设水平兜网。在顶部操作层上，必须在外排立杆的内侧设防护栏和挡板，防护栏杆高1.2m；防护栏杆底部加设30cm高的踢脚板。防护栏杆外侧挂密目安全网。

2.安全技术要求：

（1）搭设时地面应设置围栏及警示标志，并排专人看守，严禁非操作人员入内；（2）现场施工人员必须戴安全帽，穿劳保鞋，高空作业人员必须系好安全带；（3）施工人员所使用的工具、零配件等，应放在随身佩戴的工具袋内，不得向下抛掷；

（4）在高处用气割或点焊切割物件时，应采取措施，防止火花飞落伤人；

附件：钢结构桁架操作平台及钢管支撑架计算书

智能桁架篇3

关键词：下弦临时辅助桁架,高空桁架,散件组拼

1 工程概况

1.1 工程简介

某钢结构工程施工内容包括A~D轴交1~21轴所有钢结构内容,主要有仓顶41.5 m跨梯形屋架、14~15轴仓间连廊。仓顶标高48.5 m,仓顶混凝土柱顶标高57.5 m,41.5 m跨梯形屋架立于混凝土柱顶。14~15轴仓间连廊主要由HJ1、HJ2、GJ1等构件组成的多层空间体系,GJ1位于HJ1之上,檐口标高64.4 m。14~15轴仓间连廊下方设有地下输送廊道。

建筑立面如图1所示,14至15轴之间为HJ1、HJ2组成的输送廊道,廊道两端为粮食筒库,筒库上设有库顶房。

1.2 仓间廊道简介

廊道横立面如图2所示,桁架HJ2上弦标高48.5m,与HJ1下弦组成楼面,楼面浇筑混凝土100 mm;桁架HJ1高6 m,上弦标高54.4 m,四榀HJ1之间设有垂直、水平支撑,及连系钢梁,构成楼面。HJ1立面如图3所示。

2 施工技术难点

仓间连廊最重的构件为HJ1,共4榀,每榀HJ1重达63 t,安装高度54.4 m,且必须跨外吊装,吊装机械选用较大,吊车资源有限;HJ2单榀最重9.5 t,与HJ1的重量悬殊较大,与HJ1间隔吊装,只能采用吊装HJ1的机械,单位重量构件机械台班利用率低,成本较高;由于HJ1为上承式,桁架高6 m,其稳定性全依赖其间的垂直小桁架,安装过程的稳定性须加以考虑;HJ1侧向刚度大,焊接变形控制较难,不利于HJ1之间的构件安装。

3 安装方案概述

每两榀HJ2在地面组焊成一个栈桥形式,减少高空作业量,同时提高大型吊装机械使用效率。

HJ1分件吊装,降低吊装机械起重量要求。HJ1下弦下方增设临时腹杆弦杆,形成临时辅助桁架,支撑HJ1的上部杆件。

先中间后两侧,先将中间HJ2栈桥吊装,后吊装临近的HJ1下弦(辅助桁架),之间连系梁同步安装,形成稳固的体系后,安装HJ1腹杆、上弦,及HJ1间的垂直稳定桁架;向外扩展,安装HJ2、HJ1直至结束。

4 高强螺栓穿孔率的保证

(1)逐步加载挠度及对穿孔率的影响分析HJ2安装立面如图4所示。

先安装两侧钢柱①,后安装临时桁架②,安装斜腹杆③,直腹杆、上弦④,斜腹杆⑤,最后安装直腹杆、上弦⑥。HJ1腹杆、上弦杆的安装过程即是辅助桁架的荷载逐步加载过程,必然产生挠度变形,影响到节点高强螺栓穿孔率。全部自重荷载下挠度12 mm;变形挠度导致节点垂直位移、水平位移;作为整体制作的桁架,垂直方向位移同步,垂直位移影响有限,主要考察水平方向位移影响情况。

各安装步骤前后挠度值及水平位移影响见表1。

(2)挠度影响螺栓穿孔应对措施

步骤④产生的1.70 mm的水平位移反映在斜腹杆斜向影响-1.3 mm,而反映在斜腹杆一端为-0.65 mm,螺栓孔径比螺栓大1.5 mm,对安装步骤④的穿孔率影响不大。

而对于步骤⑤的上弦两端节点位移影响为-2.43 mm,必须采取措施予以解决。首先必须消除制孔质量对穿孔率的影响。4榀HJ1的制孔必须放样配制,消除焊接变形导致的原始误差。制作时按常规对桁架起拱。通过连接板孔位调整以顺应节点存在的位移偏差,保证实际安装时螺栓穿孔率;钢柱随之的偏差在规范允许范围内。

为防止理论计算与实际操作存在的偏差,利用库顶洞口,通过钢丝绳葫芦对HJ1两侧钢柱施加外拉力,平衡并减少自重荷载条件下挠度,确保实际安装时螺栓穿孔率。

5 总结

导轨桁架的内力计算篇4

连续斜梁内力计算问题是工程设计中经常遇到的一个问题, 由于连续斜梁是超静定问题, 计算较费时, 所以, 为了节省时间。提高效率, 选用"三弯矩方程"。斜梁系指每个梁支撑与梁轴线斜交的梁。

1 桁架计算

主桁架是一个连续斜梁结构, 共有A、B、C、D、E、F6个约束, 如果从原结构中去掉B、C、D、E这四个多余约束, 原结构就变成静定的, 所以原结构是四次超静定结构, 其力分别称P1P2……P6, 今拟以三弯矩方程求解之, 步骤为列出各点的三弯矩方程式, 求解桁架各自由基弯矩值, 算出支座反力, 由支座反力值求出P1P2……P6。弯矩图Mpq, 因各点作用力的力点并未通过桁架的纵向中心线, 所以必然产生了附加弯矩, 应予以计算, 支点左右弯矩符号相反。MY (原始弯矩) +MF计算结果画入叠加弯矩值M∑并作图再计算Q值作图, 可见M∑D右=-17914.5kgfm为最大, 原P1~P6再叠加由附加弯矩产生的支反力R得P'1~P'6。

2 桁架的强度计算

梁的一般情况是, 横截面上同时存在剪力和弯矩两种内力, 称作剪力 (横力) 弯曲, 与此相应的截面上任一点处有剪应力τ和正应力σ, 且剪应力只与剪力有关, 正应力只与弯矩有关。为了保证梁在外力作用下能安全正确工作, 必须限制梁内的最大应力不超过材料的许用应力, 由此建立梁的强度条件并进行梁的强度计算。

D点:均取弯剪压最大值计偏于安全

3 桁架的刚度计算

主桁架各支点均为铰支, 但又不同于一般梁的铰支座它是整体结构下面的调整用的铰支点, 不能影响整体桁架的刚度和结构的连续性, 所以不能用铰支公式计算其挠度。但按二端全部固定端也不完全等效, 本架体左端三支点距较近, 右端E、G二支点虽然距离大些, 但也是沿线不相交的三角形状类似固定端, 所以只要计算弯矩比较大, 距离比较长的D、E二点间的挠度可以说明问题, 为了安全保守一些的计算可把距离取长一些, 假如取C、D中点至EG中点之间距离, 则:L=1354cm

刚度较好, 没问题。

4 结论

强度条件和刚度条件都是梁必须满足的。实践证明, 由于设计中进行了以上充分的计算, 使其结构合理, 完全满足用户的要求。

摘要：本文扼要介绍了某提升机拆卸装置中最关键部件导轨桁架的强度、刚度校核计算。因为提升机拆装装置能否顺利地将装卸料提升机本体进行装配和拆下, 主要取决于导轨桁架, 该导轨桁架的长度达25m, 所以它的设计与计算至关重要。验算其结构的安全性更是重中之重。

关键词：导轨桁架,连续斜梁,附加弯矩,四次超静不定结构,三弯矩方程

参考文献

[1]徐灏.机械设计手册[M].化学工业出版社, 2001.

[2]沈鸿.机械工程手册[M].机械工业出版社, 1982.

[3]曾正明.实用工程材料技术手册[M].机械工业出版社, 2001.

钢桁架人行天桥设计篇5

随着市政交通网络的覆盖,越来越多的人行天桥、立交桥出现在了城市交通密集的地区,不仅解决了行人过街的安全问题,同时加强了建筑物之间的联系。钢结构以其强度高、重量轻等优点,被广泛运用于城市桥梁和大跨度公路桥梁中。黄翊对钢结构在人行天桥应用中的优势进行了研究[1]。他通过将现浇混凝土结构、钢桁架结构的两种不同的结构形式的人行天桥作比较,提出钢结构应用于大中跨度天桥具有极强的优越性,并总结了钢结构应用于人行天桥的施工技术要点。王升堂结合钢结构自身的受力特点,对钢结构人行天桥在市政工程中的实际应用进行了研究;他结合建造美国华盛顿州西雅图海边的钢结构人行天桥Helix Bridge的难点问题,总结和阐述了钢结构在解决人行天桥问题中发挥的作用以及钢结构人行天桥施工的要点[2]。笔者依据城市人行天桥的相关设计规则[3],对济南市润华汽车城处待建人行天桥进行了结构计算分析与设计,对钢结构人行天桥的实际应用进行了推广。

2 工程概述

润华汽车城人行天桥位于济南市经十西路主干道,附近有两个居住小区,人流、车流量都很大,是为了解决行人过街问题和保障行人过街安全而设置的跨路人行桥。人行天桥在设计构思时,考虑到地处润华汽车销售商业圈和中国重汽集团驻地,采用金属感强、浑厚坚韧和硬朗的桥型,整体效果如图1所示。

该桥采用跨径23m+35m+20.5m三跨钢桁架桥,桥面净宽3.8m,桥下净高5m,造型高4.5m,自动扶梯宽1.2m,自行车坡道与梯道宽3.5m。

3 结构选型

3.1 基本参数

1)结构布置图

该桥采用跨径23m+35m+20.5m三跨钢桁架桥,依照相关规范[4,5]进行结构布置。结构布置详见图2所示。

2)构件截面形式

腹杆系杆件截面,除中间支座处交叉腹杆为HW200×200×8×12,其余HN200×100×5.5×8,材料Q235B。上平联杆件截面,弦杆口340×200×12×10,材料Q345B;横杆和斜杆均根据文献的相关规定[6,7],经计算,桥体所受荷载情况如下:为HN200×100×5.5×8,材料Q235B。下平联杆件截面,弦杆口340mm×200mm×16mm×12mm,材料Q345B;横杆为H200×150×6×8,材料Q235B。

3.2 计算模型

利用3D3S9.0软件,建立了空间三维计算模型。杆件全部采用杆单元,钢管柱下部与桩承台刚接,上部与桁架铰接。图3给出了有限元建立的空间计算模型示意图。

4 静力计算与分析

4.1 荷载取值

4.1.1 永久荷载

天桥顶板恒载标准值:1.00k N/m2(不含结构自重);

桥面恒载标准值:2.50k N/m2(桥面铺装,不含结构自重);

4.1.2 活荷载

天桥顶板活载标准值:0.50k N/m2;

桥面活载标准值:5.00k N/m2(人群荷载)。

4.1.3 雪荷载

基本雪压:0.40k N/m2。