活性粉末混凝土橋梁優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，RPC)是新一代超高強(qiáng)、高耐久性復(fù)合材料。RPC在橋梁中的應(yīng)用具有減少橋梁建成后的養(yǎng)護(hù)維修工作、提高橋梁整體性能以及降低橋梁總體造價(jià)等方面優(yōu)勢(shì)。但是目前對(duì)RPC的科研成果多集中于材料配比優(yōu)化和基本力學(xué)性能研究方面，而對(duì)于RPC的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和方法的研究很少。因此，對(duì)RPC橋梁進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，從而為RPC在橋梁工程中的應(yīng)用提供設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法將有極其重要的意義。本文

2、對(duì)預(yù)應(yīng)力RPC鐵路T形簡(jiǎn)支梁進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，主要研究成果和結(jié)論如下： 1 RPC具有很好的抗拉性能，為了充分利用其抗拉特性，本文提出了符合RPC實(shí)際受力狀態(tài)的極限承載力計(jì)算模式，即RPC非線性模式，在該模式下混凝土不允許開裂，使抗裂性和耐久性提高，從而使設(shè)計(jì)更合理、更經(jīng)濟(jì)。 2 本文以遺傳算法為優(yōu)化方法，以ANSYS軟件為結(jié)構(gòu)分析工具，采用RPC非線性模式，對(duì)預(yù)應(yīng)力RPCT形梁進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算。為了提高收斂精度和收斂速

3、度，本文根據(jù)約束條件的特點(diǎn)，選用了合適的編碼方案和遺傳操作算子，并基于進(jìn)化思想，提出了微調(diào)算子和可行解空間進(jìn)化算子。 3 優(yōu)化結(jié)果表明，對(duì)于預(yù)應(yīng)力RPCT形梁，其經(jīng)濟(jì)高跨比為1/14；在高跨比為1/14～1/10的優(yōu)化結(jié)果中，優(yōu)化截面尺寸即為滿足線性約束條件的基本截面所對(duì)應(yīng)的尺寸，優(yōu)化結(jié)果除受到RPC極限抗拉應(yīng)變約束外，其他非線性約束條件均沒有受到限制；T形梁上翼緣混凝土壓應(yīng)力最大值僅為32.5MPa，遠(yuǎn)沒有達(dá)到其極限抗壓強(qiáng)度，

4、因此安全性得到了提高。 4 根據(jù)工程設(shè)計(jì)需要，對(duì)RPC非線性模式進(jìn)行了簡(jiǎn)化，并對(duì)相應(yīng)的簡(jiǎn)化計(jì)算參數(shù)提出了建議，同時(shí)本文還給出了普通鋼筋的配置原則和配置建議。在此基礎(chǔ)上，提出了預(yù)應(yīng)力RPCT形梁的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)方法，通過簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)方法和優(yōu)化結(jié)果的比較，驗(yàn)證了該計(jì)算方法的可靠性。 5 通過RPCT形梁模型試驗(yàn)結(jié)果可知，該模型梁達(dá)到了設(shè)計(jì)的承載力要求，并且具有很好的抗裂性能和延性性能。通過理論計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析可知，在ANSYS中