基于節(jié)點漸進法的預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)是將預(yù)應(yīng)力與鋼結(jié)構(gòu)相結(jié)合的新型結(jié)構(gòu)體系,在橋梁、工業(yè)廠房、大型體育場館中得到廣泛的應(yīng)用.對預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計不僅可以起到節(jié)約鋼材、降低造價、提高結(jié)構(gòu)承載能力的作用,而且可以創(chuàng)造出新型的結(jié)構(gòu)體系.從而豐富和發(fā)展預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)理論,并對預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的工程實踐具有指導作用.該文屬于國家自然科學基金項目的部分研究內(nèi)容.針對布索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)考慮了包括索力值的截面尺寸優(yōu)化設(shè)計和結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計.在截面尺寸優(yōu)化設(shè)計方面,考慮了結(jié)構(gòu)在施

2、加預(yù)應(yīng)力階段及荷載、預(yù)應(yīng)力共同作用階段均需滿足設(shè)計要求的約束條件,建立了相應(yīng)的數(shù)學模型,設(shè)計變量包括索力值和構(gòu)件截面尺寸兩類,提出了新的求解方法,在該方法中首先確定施加在結(jié)構(gòu)上的預(yù)應(yīng)力,然后通過滿應(yīng)力設(shè)計選擇截面尺寸.通過算例表明該方法簡單、有效.是該文預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ).預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計是該文的主要內(nèi)容,分為布索位置優(yōu)化、結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化和考慮布索位置的形狀優(yōu)化三部分.分別建立了相應(yīng)的數(shù)學模型,涉及三類設(shè)計變量:索力值

3、、截面尺寸和節(jié)點坐標,在求解方法上將設(shè)計變量分為兩個子空間:第一子空間為預(yù)應(yīng)力、截面尺寸優(yōu)化設(shè)計空間;第二子空間為結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計空間.第一設(shè)計空間采用截面尺寸優(yōu)化設(shè)計方法,第二設(shè)計空間采用漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化法求解,兩設(shè)計空間交替進行優(yōu)化設(shè)計,直至索力、截面尺寸、結(jié)構(gòu)形狀達到最優(yōu).算例表明該方法在預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計方面具有結(jié)構(gòu)重量逐漸降低、剛度不減、形狀逐步達到最優(yōu)的優(yōu)點.最后對無預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化設(shè)計、有預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化設(shè)計、無預(yù)應(yīng)