基于组合刚体运动学仿真与启发式方法的曲线桥梁多体协调增量施工延性铰布置研究

《Scientific Reports》：Kinematic modeling and dual-strategy heuristic screening of ductile hinge layout for multi-body coordinated incremental launching of spatial curve bridges

　　

摘要

多体协调增量施工法（MCIL）为受限场地的空间曲线桥梁提供了一种施工路线，但全阶段几何姿态和延性铰布置仍需高效的施工前评估。本研究建立了一种基于组合刚体（CRB）的几何-运动学框架，并将其与一种用于延性铰布置的双重策略启发式方法相结合。CRB系统通过里程查表进行更新，空间姿态通过带有保护的端点法罗德里格斯变换获得。该启发式方法将横向偏差超限的邻近规则与高差超限的全局候选评估相结合，旨在寻求一个可行的低数量铰布置方案。针对一座1991米长、36000吨钢箱梁高架桥，一次772步的仿真模拟大约需要14秒。增加5个铰将最大横向偏差从2.997米降低到0.911米，将最大高差从1.727米降低到0.586米。内部几何与收敛性检验证实了数值一致性。在100次固定布置仿真中，施加独立的10毫米坐标扰动，固定布置仍然满足1.0米和0.8米的约束条件。本研究将运动学仿真与铰布置筛选联系起来，为空间变曲线桥梁的MCIL提供了一种定量设计工具。