斜拉桥设计数学建模斜拉桥设计.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除数学建模一周论文题目：斜拉桥设计 姓名1： 严根林 学号： 201220150104 专业： 自动化 姓名2： 学号： 专业： 姓名3： 学号： 专业： 2014 年 1 月 6日摘要模型是建立在对斜拉桥造价预算基础上的一类数学建模问题。模型的建立的初衷是对斜拉桥的设计提出合理美观的设计方案，且同时要尽量节省资金。在对模型的建立与求解的过程之前先是对斜拉桥总体外观进行了设计，确定了水上的桥面长度与引桥的长度，以及引桥的支撑方式。模型的建立与求解是建立在模型假设的条件基础上，模型假设的提出为解决实际问题提供了方便。例如，索塔顶部的拉索部分并不是从同一节点引出，但假设同一节点之后更加方便简洁的有助于我们对斜拉桥的拉索的造价进行估算。在模型中由于索塔个数不同对索塔造价和拉索造价的影响确定了多种方案，从各方案的造价进行比较，确定最佳方案。一、问题重述如果计划在抚河某处修建一座斜拉桥，斜拉桥示意图和建桥处河道的截面图已分别划出。给出几项简化假设：（1）在桥面处，索塔造价是同样长度的水上桥面的2倍；（2）100米长斜拉索与10米长水上前面造价相当；（3）索塔造价与离桥面的距离平方成正比；斜拉索造价与其长度成正比；（4）如果有陆地上的引桥的桥面，造价是水上桥面的一半；1、请给出斜拉桥设计图，使其合理美观；2估算斜拉桥的造价，尽量节省资金图1 斜拉桥河流截面图（单位m）二、模型假设 1、假设斜拉桥的桥面是水平。2、假设斜拉桥的拉索的最大张角是45。3、假设斜拉桥水面上每米的造价是5万元。4、假设模型中计算的拉索的个数索塔个数为整数。5、假设抚州地区的基岩深度为七米 桩基深度为30米。6、在抚河剖面上补考虑地形起伏影响基岩距地表都为7米。7、斜拉索在索塔上的节点都为塔顶位置。8、假设主跨与次跨的长度相同。三、符号说明1i索塔个数2.索塔单边拉索的最大水平距离3.每个索塔的单边拉索个数4.第个索拉索长度5.t(1) 拉索的总长度6.s表示各部分的造价7.p表示各部分的价格8H索塔的长度的总和9.W斜拉索桥的总造价四、模型的建立与求解41斜拉桥侧面设计图如下：对于索塔个数n的不同可将拉索桥的图进行适当的改变，下图为索塔n=2时的斜拉桥侧面图42斜拉桥造价预算数学计算计算基础拉索的每米的造价：索塔每米的造价：陆地上引桥部分每米桥面的造价：引桥部分桥墩每米造价：索塔个数i：每个索塔的单边拉索个数:三角形的余弦公式:第个索拉索长度:拉索的总长度：拉索的总造价：引桥总造价：引桥支柱长度：引桥支柱造价：河上的桥面造价：当时， 如图竖直线位置：索塔底部到防洪水位线的直线距离：索塔长度：当时如图竖直线位置：索塔底部到防洪水位线的直线距离：索塔长度： 当时如图竖直线位置：的值为索塔底部到防洪水位线的直线距离：索塔长度：则索塔长度函数表达式为：所有索塔的长度的总和：索塔的总造价： 斜拉索桥的总造价：4.3斜拉桥的造价预算结果对4.2中的公式用visualbasic编程计算得到如下结果,计算的程序见附录：索塔个数nS(1)万元S(2)万元S(3)万元S(4)万元S(5)万元W万元173281.650055400053008313621827950055400066002943437928.4500554000790020383.444549.6500554000920018304.652905.35005540001050017960.361968.75005540001180018323.771426.95005540001310019081.981127.55005540001440020082.5由表知当索塔n=5时斜拉桥的造价最低，为17960.3万元。五、模型的优缺点1.模型的优点：本模型采用了计算机上的循环算法的思想，分别对索塔的个数i进行进行从一开始赋值计算出多种方案下的预算进行比较，采用这种方法可以根据计算出的预算结果进行直观的比较从而寻找到最佳的预算方案。2.模型的缺点：本模型刚开始时所计算出的方案并不一定符合实际情况，但是对最后的最佳的但是对最后的最佳方案的选择结果并没有影响。六、模型的改进本模型仅对防洪警戒水位以下的桥面部分建成了斜拉式桥，而将新桥部分没有用拉索固定。采用的是用混凝土底座支撑引桥部分。对对于这个问题可将引桥部分也改用斜拉索式进行固定，看是否更加美观，同时还能降低建桥的成本。七、参考文献1、visualbasic程序设计【蒋琪 尚宏 白延丽】2、部分斜拉桥设计与实践【何新平】3、斜拉桥设计说明【百度文库】4、卫星和飞船的监测【张兆桥 薛鹏飞 宫浩亮】八、附录Dim n As IntegerPrivate Sub Form_Click()Print 索塔个数; ns3 = 55s2 = 500s4 = 4000a = 30d = 5Dim x As SingleDim c As IntegerDim hl, hm As Singlex = 800 / (2 * n) 单边拉索的水平长度c = Int(x / d) 每个索塔的单边拉索个数p1 = 0.5Dim i As IntegerDim lsum As SingleDim li As SingleFor i = 1 To cli = Sqr(Sqr(2) * x) 2 + (i * d) 2 - 2 * (Sqr(2) * x * i * d * Cos(3.14 / 4)lsum = lsum + liNext is1 = 4 * lsum * p1 拉索的总造价p5 = 10Dim j As IntegerDim hsum As SingleDim hj As SingleDim w As SingleFor j = 1 To nIf (2 * n - 1) * x = 300 Thenhl = (2 * n - 1) * x * 3) / 12hj = hl + 25 + a + xElseIf 300 (2 * n - 1) * x = 500 Thenhl = 75hj = hl + 25 + a + xElsehm = (2 * n - 1) * x - 500) * 3 / 12hl = 75 - hmhj = hl + 25 + a + xEnd Ifhsum = hsum + hjNext js5 = hsum * p5Print 拉索的总造价; s1; 万元Print 引桥处路面的总造价; s2; 万元Print 引桥处桥墩的总造价; s3; 万元Print 防洪警戒线以下的桥面造价; s4; 万元P