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基于粒子群算法的桥墩多目标优化设计方法研究
| 论文题名： | 基于粒子群算法的桥墩多目标优化设计方法研究 |
| 关键词： | 钢筋混凝土桥墩;结构设计;抗震性能 |
| 摘要： | 为了优化钢筋混凝土桥墩结构抗震设计，将粒子群优化算法和反应谱分析方法结合起来，建立以截面特性和配筋率为设计变量，以抗震需求能力比为目标函数的规则桥梁圆形单柱桥墩的抗震优化设计框架，将抗震设计转化为多目标优化问题。计算表明:该方法可以快速获得满足多目标需求的最优设计参数;优化后桥墩抗震性能明显提高，更符合设计意图，本文提出的设计方法更具有工程应用的实际意义。本文主要进行了以下工作: 1)基于反应谱法和多目标粒子群算法，以桥墩截面特性和配筋率为设计变量，建立了规则桥梁圆形单墩的计算框架，并给出了优化设计流程和程序实现方法。 2)将多目标粒子群算法应用在桥墩结构优化设计中，得到以E1地震作用下抗弯轴力需求能力比△1和E1地震作用下抗弯弯矩需求能力比△2，E2地震作用下抗剪能力需求比△3和E2地震作用下延性位移需求能力比△4为目标函数的Pareto解集。 3)通过分析了一个规则桥梁桥墩结构优化设计实例，本文的方法虽然增加了材料用量，但却使抗震性能大幅度提高，优化结果满足桥梁工程设计要求。并讨论了优化过程中的种群规模、学习因子和混合函数这三个因素的影响。 4)以本文中的算例为背景，应用遗传算法计算，通过比较遗传算法与粒子群算法计算的结果，在达到公路桥梁抗震设计细则的要求时，粒子群优化算法在解集收敛性和算法鲁棒性方面较遗传算法更优。优化结果表明，本文提出的规则桥梁圆形单墩延性设计框架可行，具有工程应用的实际意义。 |
| 作者： | 王超 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 田英侠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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