本发明涉及渡槽设计领域，具体涉及一种预应力混凝土u型薄壳渡槽减碳优化设计方法。
背景技术：
1、作为全球最大的能源消费国和碳排放国，探索一条适合经济发展的减排之路是我国亟待解决的重大问题。目前渡槽的研究多局限于结构受力分析，对于碳排放的研究少有提及，而渡槽设计过程中，通过渡槽碳排放优化以实现减少碳排放。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是：提出一种预应力混凝土u型薄壳渡槽减碳优化设计方法，实现渡槽碳排放优化，有效减少碳排放。
2、本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
3、一种预应力混凝土u型薄壳渡槽减碳优化设计方法，包括：
4、收集渡槽建设现场数据，确定渡槽建设条件参数；建立渡槽碳排放数据库，确定各种建筑材料参数和碳排放因子；对渡槽截面进行参数化处理，根据截面特性选取多项参数作为优化变量，结合渡槽建设条件参数、建筑材料参数和碳排放因子，利用python采用参数化建模方式建立渡槽优化模型；采用粒子群算法对所述渡槽优化模型进行迭代求解，获得渡槽结构设计最优结果。
5、进一步的，收集渡槽建设现场数据，确定渡槽建设条件参数包括：
6、根据建设场地的地形地貌、地质条件，拟定渡槽下部基础结构和墩高；根据渡槽建设的跨道路跨水情况拟定渡槽跨度；以及根据设计载荷拟定各建筑材料等级。
7、进一步的，建立渡槽碳排放数据库的方法包括：
8、参考中国生命周期基础数据库及gb/t51366-2019《建筑碳排放计算标准》，建立渡槽碳排放数据库，明确各种建筑材料的碳排放因子。
9、进一步的，利用python采用参数化建模方式建立渡槽优化模型，包括：
10、对选取的截面参数变量，基于规范设定上下限值，然后结合截面参数变量、渡槽建设条件参数、建筑材料参数和碳排放因子，以渡槽上部结构与下部基础结构之和的每延米碳排放最小为目标，构建优化目标函数，作为渡槽优化模型。
11、进一步的，在对所述渡槽优化模型进行迭代求解过程中，引入有限元验证，所述有限元验证是通过pyansys在python中调用ansys实现有限元计算，来验证渡槽设计结构的应力控制指标、挠度指标和稳定性指标。
12、进一步的，采用粒子群算法对所述渡槽优化模型进行迭代求解，包括：
13、s1、输入初始参数，并初始化粒子群位置矩阵e和速度矩阵v；
14、s2、根据截面设计参数的上下限值生成截面参数矩阵a；
15、s3、以截面参数矩阵a作为输入，采用pyansys进行有限元计算，获得罚函数值，存储在罚函数矩阵f中；
16、s4、基于目标优化函数，根据截面参数矩阵a和步骤s3计算的罚函数值进行适应度计算，获得满足规范的适应度值，并记录在适应度矩阵d中；
17、s5、对速度矩阵v和位置矩阵e进行更新；
18、s6、根据更新后的速度矩阵v，对截面参数矩阵a进行更新；
19、s7、以更新后的截面参数矩阵a作为输入，采用pyansys进行有限元计算，获得罚函数值，存储在罚函数矩阵f中；
20、s8、基于目标优化函数，根据更新后的截面参数矩阵a和步骤s7计算的罚函数值进行适应度计算，获得满足规范的适应度值，并记录在适应度矩阵d中；
21、s9、判断是否满足收敛条件，若是，则输出最优适应度值和最优位置，对应最优渡槽设计方案和最优碳排放量，否则，返回步骤s5继续迭代。
22、本发明的有益效果是：
23、（1）针对渡槽全生命周期内，从产生碳排放最多的建材阶段展开，在设计阶段考虑对渡槽结构的减碳优化，从源头控制碳排放。
24、（2）提出渡槽每延米碳排放优化目标，将跨度、墩高、下部基础等对碳排放产生影响的因素考虑到优化中，使得优化更为全面。
25、（3）将粒子群算法引入到渡槽优化中，相较于传统优化方法提升优化效率，使得优化流程更切实有效。
26、（4）在优化过程中引入有限元验证，通过pyansys在python中运行apdl命令，与优化算法良好的结合，保证了优化后结构受力与刚度指标。
1.一种预应力混凝土u型薄壳渡槽减碳优化设计方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种预应力混凝土u型薄壳渡槽减碳优化设计方法，其特征在于，收集渡槽建设现场数据，确定渡槽建设条件参数包括：
3.如权利要求1或2所述的一种预应力混凝土u型薄壳渡槽减碳优化设计方法，其特征在于，建立渡槽碳排放数据库的方法包括：
4.如权利要求1或2所述的一种预应力混凝土u型薄壳渡槽减碳优化设计方法，其特征在于，利用python采用参数化建模方式建立渡槽优化模型，包括：
5.如权利要求4所述的一种预应力混凝土u型薄壳渡槽减碳优化设计方法，其特征在于，在对所述渡槽优化模型进行迭代求解过程中，引入有限元验证，所述有限元验证是通过pyansys在python中调用ansys实现有限元计算，来验证渡槽设计结构的应力控制指标、挠度指标和稳定性指标。
6.如权利要求5所述的一种预应力混凝土u型薄壳渡槽减碳优化设计方法，其特征在于，采用粒子群算法对所述渡槽优化模型进行迭代求解，包括：
