一种模架支撑梁受力建模与可视化校核方法和系统与流程

本技术属于工程建模，尤其涉及一种模架支撑梁受力建模与可视化校核方法和系统。

背景技术：

1、模架支撑梁受力建模与可视化校核是根据支撑梁的结构参数、荷载及支承条件建立计算模型，对受力和变形进行分析，并通过图形展示相关计算数据的方法。该方法可应用于建筑施工中的模板支撑方案分析、施工检查及安全管理，具有较广的工程应用前景。

2、现有技术中，通常通过输入梁的支承、荷载、截面及材料信息建立结构模型，计算支座反力、内力、变形和应力，并绘制相应分析曲线。此类方法能够处理不同支座形式及支座沉陷条件，并允许使用者通过显示的结构模型检查和修改输入信息，受力分析主要依据预先输入的支承条件进行。

3、在模架搭设及施工使用过程中，受安装偏差和局部支承条件差异影响，支撑梁各支承部位的实际接触情况可能不一致。对于此类工况，预先输入的支承条件难以充分反映现场实际支承状态，可能导致受力计算结论与现场情况存在偏差，影响对支撑梁安全状况的判断。因此，现有技术中存在多支点接触不一致情况下，模架支撑梁受力校核准确性和可靠性不足的技术问题。

技术实现思路

1、本技术目的是提供一种模架支撑梁受力建模与可视化校核方法、系统、电子设备及存储介质，以解决现有技术中存在多支点接触不一致情况下，模架支撑梁受力校核准确性和可靠性不足的问题。

2、为解决上述技术问题，第一方面，本技术提供一种模架支撑梁受力建模与可视化校核方法，包括：

3、根据模架支撑梁的结构参数，以及设计托座和设计托座以外临时支承构件的位置和接触面边界，建立具有单向接触约束的梁受力模型；

4、在给定荷载下，在预设初始间隙区间内求取满足接触约束和对应位移实测区间的接触状态组合及对应初始间隙取值，并计算弯矩、挠度和临时支承构件的支反力，以及支反力非零时的合力作用位置；

5、保持荷载、结构参数和接触状态组合对应的初始间隙取值不变，在梁受力模型中解除临时支承构件的接触约束并重新计算弯矩和挠度，根据预设校核限值确定解除前校核合格解除后校核超限的待复核梁段；

6、在根据梁受力模型生成的梁受力图上显示待复核梁段、临时支承构件的接触面及合力作用位置；

7、根据用户在梁受力图上选取的复测接触面在荷载下的间隙复测值及测量误差，从复测接触面排除测具覆盖区域内间隙下限大于零的区域得到剩余接触区域；

8、在剩余接触区域内求解形成复测接触面对应的支反力和合力作用位置的非负压力分布，保留有解的接触状态组合及对应初始间隙取值，更新接触约束解除前后的校核结果和梁受力图。

9、在一个可以实现的实施方式中，根据模架支撑梁的结构参数，以及设计托座和设计托座以外临时支承构件的位置和接触面边界，建立具有单向接触约束的梁受力模型，包括：

10、将接触面边界限定的区域沿模架支撑梁的长度方向划分为多个接触分区，根据设计托座和临时支承构件的位置确定各接触分区中心对应的梁上位置；

11、按梁上位置划分梁段，为各梁段设置结构参数中的截面尺寸和材料弹性参数，分别建立属于设计托座和临时支承构件的接触分区与对应梁上位置之间的接触关系；

12、对各接触关系分别设置接触面不相互穿透且在垂直接触面的方向仅承压，以及允许分离且分离时接触压力为零的接触约束条件，生成梁受力模型。

13、在一个可以实现的实施方式中，在给定荷载下，在预设初始间隙区间内求取满足接触约束和对应位移实测区间的接触状态组合及对应初始间隙取值，并计算弯矩、挠度和临时支承构件的支反力，以及支反力非零时的合力作用位置，包括：

14、将梁受力模型中各接触位置设为贴合或分离，以全部接触位置的状态构成接触状态组合，并从初始间隙区间选取各接触位置的初始间隙取值；

15、在荷载和初始间隙取值下，按加载后贴合位置间隙为零、分离位置接触力为零计算梁位移和接触力，保留满足接触约束且测点位移符合对应位移实测区间的接触状态组合及对应的初始间隙取值；

16、按保留的接触状态组合及对应初始间隙取值计算弯矩和挠度，分别累加各临时支承构件的接触力得到支反力，求取使非零支反力对梁端的力矩等于对应接触力对同一梁端的力矩之和的梁上位置，作为合力作用位置。

17、在一个可以实现的实施方式中，保持荷载、结构参数和接触状态组合对应的初始间隙取值不变，在梁受力模型中解除临时支承构件的接触约束并重新计算弯矩和挠度，根据预设校核限值确定解除前校核合格解除后校核超限的待复核梁段，包括：

18、针对每个接触状态组合，在接触约束解除前后保持荷载、结构参数及对应的初始间隙取值不变，保存解除前的弯矩和挠度；

19、在梁受力模型中解除临时支承构件的接触约束，将临时支承构件的接触力置为零，保留设计托座的接触约束，重新求取设计托座各接触位置的贴合或分离状态，并计算弯矩和挠度；

20、将接触约束解除前弯矩和挠度分别满足对应预设校核限值，且接触约束解除后弯矩超出对应预设校核限值或挠度超出对应预设校核限值的梁段，确定为待复核梁段，保留待复核梁段与接触状态组合及对应初始间隙取值的对应关系。

21、在一个可以实现的实施方式中，在根据梁受力模型生成的梁受力图上显示待复核梁段、临时支承构件的接触面及合力作用位置，包括：

22、根据梁受力模型中梁与临时支承构件的位置及接触面边界绘制梁受力图，标出待复核梁段及临时支承构件的接触面范围；

23、在每个待复核梁段旁，按各接触状态组合及对应初始间隙取值，并列标明接触约束解除前后的弯矩和挠度是否超出对应的预设校核限值，将各接触状态组合与对应初始间隙取值一并列为可选项；

24、响应用户选取可选项，在梁受力图上同步显示对应的解除前后弯矩和挠度，并标出解除前支反力非零的临时支承构件的合力作用位置。

25、在一个可以实现的实施方式中，根据用户在梁受力图上选取的复测接触面在荷载下的间隙复测值及测量误差，从复测接触面排除测具覆盖区域内间隙下限大于零的区域得到剩余接触区域，包括：

26、根据每次间隙复测时测具测量端的外形尺寸、插入位置、插入方向和插入深度，确定测具测量端实际插入部分在复测接触面上的投影范围，将投影范围与复测接触面的重合区域确定为测具覆盖区域；

27、针对荷载下的每次间隙复测，从间隙复测值中减去对应测量误差的绝对值上限，得到对应测具覆盖区域的间隙下限，并保留间隙下限与测具覆盖区域的对应关系；

28、从复测接触面排除各次间隙复测中间隙下限大于零的测具覆盖区域，将复测接触面内未被排除的全部区域确定为剩余接触区域。

29、在一个可以实现的实施方式中，在剩余接触区域内求解形成复测接触面对应的支反力和合力作用位置的非负压力分布，保留有解的接触状态组合及对应初始间隙取值，更新接触约束解除前后的校核结果和梁受力图，包括：

30、将剩余接触区域划分为多个分区，将各分区内均匀且非负的压力作为待求量，以分区压力与分区面积的乘积确定作用于分区面积重心的接触力；

31、对每一接触状态组合及对应初始间隙取值，根据复测接触面在接触约束解除前的支反力求解各分区压力，限定各分区接触力之和等于支反力，支反力非零时根据对应合力作用位置计算支反力对梁端的力矩，同时限定各分区接触力对同一梁端的力矩之和等于支反力的力矩，支反力为零时将各分区压力取为零；

32、保留分区压力有解的接触状态组合及对应初始间隙取值，更新接触约束解除前后的校核结果和梁受力图。

33、在一个可以实现的实施方式中，保留分区压力有解的接触状态组合及对应初始间隙取值，更新接触约束解除前后的校核结果和梁受力图，包括：

34、保留分区压力有解的接触状态组合、对应初始间隙取值及对应的接触约束解除前后弯矩和挠度；

35、对每个梁段，按各保留的接触状态组合及对应初始间隙取值，在梁受力图上并列显示解除前后的弯矩、挠度及对应预设校核限值，将解除前弯矩和挠度均满足对应预设校核限值且解除后弯矩或挠度超出对应预设校核限值的梁段确定为待复核梁段；

36、在梁受力图上分别标出复测接触面内被排除的区域及剩余接触区域，根据用户对保留的接触状态组合及对应初始间隙取值的选取显示解除前支反力非零时的合力作用位置，未保留接触状态组合时显示无解。

37、在一个可以实现的实施方式中，在更新接触约束解除前后的校核结果和梁受力图之后，方法还包括：

38、将保留的接触状态组合及对应初始间隙取值，按同一梁段是否为待复核梁段分为两组接触状态组合；

39、在两组接触状态组合均非空时，确定剩余接触区域内测具单次间隙复测能够覆盖的候选复测区域，分别假定候选复测区域内压力为零，保持各接触状态组合及对应初始间隙取值下的解除前支反力及支反力非零时的合力作用位置不变，求解剩余接触区域内的非负压力分布；

40、将使一组接触状态组合对应的非负压力分布全部无解且另一组接触状态组合中至少一个接触状态组合对应的非负压力分布有解的候选复测区域，在梁受力图上标为下一复测区域。

41、第二方面，本技术提供了一种模架支撑梁受力建模与可视化校核系统，包括：

42、建立模块，用于根据模架支撑梁的结构参数，以及设计托座和设计托座以外临时支承构件的位置和接触面边界，建立具有单向接触约束的梁受力模型；

43、计算模块，用于在给定荷载下，在预设初始间隙区间内求取满足接触约束和对应位移实测区间的接触状态组合及对应初始间隙取值，并计算弯矩、挠度和临时支承构件的支反力，以及支反力非零时的合力作用位置；

44、确定模块，用于保持荷载、结构参数和接触状态组合对应的初始间隙取值不变，在梁受力模型中解除临时支承构件的接触约束并重新计算弯矩和挠度，根据预设校核限值确定解除前校核合格解除后校核超限的待复核梁段；

45、显示模块，用于在根据梁受力模型生成的梁受力图上显示待复核梁段、临时支承构件的接触面及合力作用位置；

46、确定模块，还用于根据用户在梁受力图上选取的复测接触面在荷载下的间隙复测值及测量误差，从复测接触面排除测具覆盖区域内间隙下限大于零的区域得到剩余接触区域；

47、显示模块，还用于在剩余接触区域内求解形成复测接触面对应的支反力和合力作用位置的非负压力分布，保留有解的接触状态组合及对应初始间隙取值，更新接触约束解除前后的校核结果和梁受力图。

48、第三方面，本技术提供了一种电子设备，包括：

49、存储器，用于存储计算机程序；

50、处理器，用于执行计算机程序时实现如上述第一方面的模架支撑梁受力建模与可视化校核方法的步骤。

51、本技术所提供的模架支撑梁受力建模与可视化校核方法，针对模架搭设及施工使用中多支点接触不一致的情况，结合初始间隙区间和位移实测区间确定接触状态组合，减小预设支承条件偏差对受力分析的影响。通过比较相同荷载、结构参数及初始间隙取值下临时支承接触约束解除前后的弯矩和挠度，识别依赖临时支承作用才能校核合格的梁段，并在梁受力图上显示相关梁段、接触面及合力作用位置，为现场复核提供依据。进一步依据间隙复测值及测量误差排除不接触区域，通过剩余区域内的非负压力分布求解，筛除不能维持原支反力及合力作用位置的候选组合，使校核结果和图形展示体现现场复测信息的约束。因此，本技术能够降低多支点接触不一致造成受力误判的风险，提高模架支撑梁受力校核的准确性和可靠性。

52、进一步地，针对多支点接触不一致且复测后仍存在校核结论分歧的情况，本技术按同一梁段是否为待复核梁段区分候选组合，使后续复测聚焦于影响安全判断的差异。在保持原支反力及合力作用位置不变的条件下，对测具可覆盖区域进行不承压试算，筛选能够排除一类全部候选组合、同时保留另一类有解组合的区域，并在梁受力图上标示，为现场复测提供依据。实际复测确认对应区域不接触时，可进一步减少候选组合及校核结论分歧。因此，本技术能够提高现场复测的针对性，降低支承接触差异造成的判断不确定性，提升模架支撑梁受力校核的可靠性。