大跨度懸索結(jié)構(gòu)成型優(yōu)化及非線性分析.pdf

1、懸索橋因其優(yōu)美的外型、較高的材料利用率及良好的受力性能而廣泛的應(yīng)用于重要的長（大）跨橋梁結(jié)構(gòu)中。隨著高強(qiáng)、高性能材料的出現(xiàn)及人們對懸索橋的觀賞性不斷的提出新的要求，懸索橋梁從結(jié)構(gòu)類型、桿件布置到材料利用等均不斷的在優(yōu)化與發(fā)展過程中。
　　本論文依據(jù)當(dāng)前的研究成果，論述了懸索橋結(jié)構(gòu)的基本計(jì)算、非線性分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)所需的理論及軟件參數(shù)化建模的基本知識(shí)，利用功能強(qiáng)大的ANSYS建立懸索橋結(jié)構(gòu)模型。由于懸索橋各部件材料的性能不同，需要

2、建立不同的模擬單元，對懸索橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用三維桿單元link10模擬懸索橋的主纜和吊索；抗風(fēng)、加勁桁架、縱梁、橋塔用三維梁單元 beam4模擬；橋面板由殼單元shell63模擬。根據(jù)懸索橋結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，受力及破壞特點(diǎn)。應(yīng)用隨機(jī)搜索的方法得出所以可行性的序列，之后應(yīng)用零階法，最后應(yīng)用一階法得出精確的結(jié)果。軟件分析計(jì)算后通過其靜態(tài)、模態(tài)分析的結(jié)構(gòu)狀態(tài)對比，得出懸索橋的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法耗費(fèi)高、效率低，比如：先通過一套

3、初級方案，應(yīng)用力學(xué)的理論進(jìn)行分析校核，設(shè)計(jì)變量為約束條件為準(zhǔn)則。分析結(jié)果超過約束，需要重新調(diào)整設(shè)計(jì)變量；結(jié)果在約束以內(nèi)，則此設(shè)計(jì)方案可行，如此的循環(huán)往復(fù)，效率、成功率都不高的弊端，得出的結(jié)論也僅僅是可行性的，并非最優(yōu)方案。
　　與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，本文優(yōu)化設(shè)計(jì)在滿足要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論和算法，進(jìn)而選出眾多方案中最優(yōu)的方案，應(yīng)用于實(shí)踐中，可以大大的提高效率。橋梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅能滿足規(guī)范要求的承載力、正常使用、外觀的要求，還能