鋼管混凝土拱橋靜、動(dòng)力性能優(yōu)化方法研究.pdf

1、鋼管混凝土拱橋近幾十年來(lái)在我國(guó)的橋梁建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，但是其理論研究遠(yuǎn)落后于實(shí)際應(yīng)用。鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于設(shè)計(jì)參數(shù)多，參數(shù)之間相互耦合，方案調(diào)整過(guò)程中顧此失彼，要滿足全橋靜、動(dòng)力性能的要求，并做到受力合理、造價(jià)經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)十分困難，因此運(yùn)用現(xiàn)代優(yōu)化理論進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中的自動(dòng)尋優(yōu)顯得十分必要。
　　本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，提出了相應(yīng)的優(yōu)化模型，以一座在建的下承式鋼管混凝土系桿拱橋?yàn)樗憷?，基于ANSYS的二次開(kāi)發(fā)功能編

2、制了優(yōu)化設(shè)計(jì)程序，力求對(duì)鋼管混凝土拱橋的動(dòng)、靜力性能優(yōu)化方法進(jìn)行研究。本文所做主要工作:
　　1)分析鋼管混凝土拱橋拱軸線型和拱肋截面尺寸的參數(shù)取值范圍，為優(yōu)化變量選取及上下限值取值提供依據(jù)。
　　2)提出以拱軸線型、拱肋截面尺寸為設(shè)計(jì)變量，拱肋鋼管和混凝土應(yīng)力、橋墩混凝土應(yīng)力、腹桿鋼管應(yīng)力、活載作用下?lián)隙?、穩(wěn)定系數(shù)等為約束條件，結(jié)構(gòu)頻率為目標(biāo)函數(shù)，建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。
　　3)基于APDL語(yǔ)言建立ANSYS空間有限元模

3、型，精確模擬鋼管混凝土拱橋各施工階段受力過(guò)程;編制基于APDL的活載加載程序、徐變計(jì)算程序。
　　4)選擇優(yōu)化算法，編制優(yōu)化程序，對(duì)拱軸線型和拱肋截面尺寸進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)比分析優(yōu)化前后的設(shè)計(jì)變量、約束條件以及目標(biāo)函數(shù)值。
　　5)對(duì)優(yōu)化前后模型進(jìn)行地震反應(yīng)譜分析，對(duì)比分析優(yōu)化前后地震作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力，以驗(yàn)證本文優(yōu)化方法的有效性和正確性。
　　結(jié)果表明，利用本文優(yōu)化模型，優(yōu)化后動(dòng)力性能得到較大改善，地震力作用下效應(yīng)明顯減小，且