混凝土系桿拱橋優(yōu)化設(shè)計方法研究.pdf

1、隨著我國橋梁事業(yè)的發(fā)展，混凝土系桿拱橋以其造型優(yōu)美、結(jié)構(gòu)輕盈、建筑高度小、跨越能力大以及對地形、地質(zhì)條件的良好適應(yīng)性得到了廣泛應(yīng)用。
　　混凝土系桿拱橋設(shè)計中，涉及到拱軸曲線線形、拱肋截面尺寸，吊桿張拉力，主梁高寬及主梁內(nèi)預(yù)應(yīng)力等諸多因素，通過調(diào)整各項參數(shù)使得設(shè)計方案受力合理、安全和經(jīng)濟是設(shè)計人員的最終追求。在調(diào)整過程中，由于各種參數(shù)互相耦合，互相影響和制約，設(shè)計人員只能根據(jù)已有設(shè)計方案的計算結(jié)果，進行簡單判斷并進行有限次的試算，

2、最終選定一個較“好”的方案。因此，設(shè)計最終成果優(yōu)劣由設(shè)計人經(jīng)驗及設(shè)計水平確定，由于沒有評價結(jié)構(gòu)優(yōu)良的統(tǒng)一標準及有效的調(diào)試工具，即使對高水平的設(shè)計師也很難找到一個非常合理的設(shè)計方案。
　　將優(yōu)化理論引入工程設(shè)計以解決上述問題是目前通用的方法，前人在這方面做了很多研究并取得了一定的成果，但目前針對混凝土系桿拱橋的優(yōu)化設(shè)計研究中，尚沒有將主梁高寬納入優(yōu)化變量，優(yōu)化設(shè)計中也沒有考慮拱橋的整體穩(wěn)定性，因此，優(yōu)化結(jié)果尚有較大局限性，尤其，當優(yōu)

3、化后的拱橋不能滿足穩(wěn)定性要求時，那么優(yōu)化結(jié)果則完全沒有意義。
　　本文在前人研究成果基礎(chǔ)上，將系桿拱橋的主梁尺寸納入優(yōu)化變量，優(yōu)化約束要求拱橋穩(wěn)定性性能滿足要求，力圖使該方面的優(yōu)化更完善并接近實用水平。具體工作如下:
　　1、建立了混凝土系桿拱橋全橋優(yōu)化模型。其中，以拱肋截面尺寸、吊桿面積及張拉力、主梁高寬及主梁中的預(yù)應(yīng)力數(shù)量為優(yōu)化變量，以規(guī)范要求的各項位移、應(yīng)力指標及穩(wěn)定性為約束條件，以全橋造價為目標函數(shù)。
　　2、

4、用fortran語言編制了用于計算本文優(yōu)化模型的程序系統(tǒng)，系統(tǒng)能進行混凝土系桿拱橋的平面分析、能將ANSYS作為本系統(tǒng)的子程序進行調(diào)用，通過APDL語言控制ANSYS進行彈性穩(wěn)定性分析，最終完成優(yōu)化求解。
　　3、本文采用優(yōu)化方法MPOP對優(yōu)化模型進行求解，探討和驗證了該方法對本文優(yōu)化模型的適用性。
　　4、通過對橋例進行優(yōu)化求解并與原設(shè)計方案對比，優(yōu)化后的方案受力更合理，造價降低了28.63％。驗證說明了本文所提出的優(yōu)化模