活性粉末混凝土橋梁優(yōu)化設計研究.pdf

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

2、對預應力RPC鐵路T形簡支梁進行了優(yōu)化設計研究，主要研究成果和結論如下： 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實際受力狀態(tài)的極限承載力計算模式，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，從而使設計更合理、更經濟。 2 本文以遺傳算法為優(yōu)化方法，以ANSYS軟件為結構分析工具，采用RPC非線性模式，對預應力RPCT形梁進行了優(yōu)化計算。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，選用了合適的編碼方案和遺傳操作算子，并基于進化思想，提出了微調算子和可行解空間進化算子。 3 優(yōu)化結果表明，對于預應力RPCT形梁，其經濟高跨比為1/14；在高跨比為1/14～1/10的優(yōu)化結果中，優(yōu)化截面尺寸即為滿足線性約束條件的基本截面所對應的尺寸，優(yōu)化結果除受到RPC極限抗拉應變約束外，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力最大值僅為32.5MPa，遠沒有達到其極限抗壓強度，

4、因此安全性得到了提高。 4 根據(jù)工程設計需要，對RPC非線性模式進行了簡化，并對相應的簡化計算參數(shù)提出了建議，同時本文還給出了普通鋼筋的配置原則和配置建議。在此基礎上，提出了預應力RPCT形梁的簡單設計方法，通過簡單設計方法和優(yōu)化結果的比較，驗證了該計算方法的可靠性。 5 通過RPCT形梁模型試驗結果可知，該模型梁達到了設計的承載力要求，并且具有很好的抗裂性能和延性性能。通過理論計算和試驗結果對比分析可知，在ANSYS中