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部分斜拉桥多参数混合优化设计研究
| 论文题名： | 部分斜拉桥多参数混合优化设计研究 |
| 关键词： | 斜拉桥;结构分析;二次序列规划法;参数优化 |
| 摘要： | 在部分斜拉桥的设计中，梁高、拉索面积、拉索恒载索力、梁截面内预应力配置是确定设计方案的关键参数，但由于这些参数在高次超静定结构中互相影响、互相耦合，需要经过反复的调整-试算以满足结构受力要求，过程繁琐，工作量大，且通过单参数分析分析法，无法在这些参数的无穷多组合中得到梁、塔截面、斜拉索和预应力筋的合理配置，最终的设计结果只能是一个可行的方案，无法得到最经济且受力最合理的设计方案。 目前部分斜拉桥的优化设计研究绝大部分局限在索力优化，涉及到梁高、索面积、梁内预应力配置的综合优化较少，达不到最佳的优化效果。 针对目前部分斜拉桥设计优化中存在的不足，本文进行了如下研究: 1、提出了一种多参数混合优化方法:以全桥混凝土、拉索及预应力束总造价为目标函数，以梁高、拉索面积、拉索恒载索力、梁截面所配预应力为设计变量，以各项规范要求检算指标为约束条件建立优化设计模型。 2、介绍了本文采用的优化计算程序—分布且非单调线性搜索的二次序列规划法(NLPQLP)及进行了程序验证。改编了桥梁结构分析程序，使其能适应优化算法的接口，为优化计算提供结构分析功能。 3、以一座单塔单索面部分斜拉桥为优化算例，根据本文的优化方法建立数学模型，进行优化计算。优化后结构弯矩峰值减少58.5％，且主梁内弯矩分布均匀，主梁内最大压应力为17.71MPa，拉应力最大值为0.30MPa，主梁最大竖向位移为4.14cm，拉、压应力和位移满足规范限制。优化后，梁、塔、拉索及预应力束总造价较原设计减少12.5％。计算过程约耗时50分钟，计算效率高，优化结果稳定。通过算例的验证，证明了文本的优化方法的正确性，能够高效地设计出梁高、拉索面积、梁内预应力筋的最优配置，实现减小全桥混凝土、拉索、预应力筋总造价的目标，得到最优的设计方案。 |
| 作者： | 高琼 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 乔建东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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