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活性粉末混凝土桥梁优化设计研究
| 论文题名： | 活性粉末混凝土桥梁优化设计研究 |
| 关键词： | 活性粉末混凝土;桥梁;优化设计;遗传算法;模型试验 |
| 摘要： | 活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，RPC)是新一代超高强、高耐久性复合材料。RPC在桥梁中的应用具有减少桥梁建成后的养护维修工作、提高桥梁整体性能以及降低桥梁总体造价等方面优势。但是目前对RPC的科研成果多集中于材料配比优化和基本力学性能研究方面，而对于RPC的桥梁结构设计理论和方法的研究很少。因此，对RPC桥梁进行优化设计研究，从而为RPC在桥梁工程中的应用提供设计理论和设计方法将有极其重要的意义。本文对预应力RPC铁路T形简支梁进行了优化设计研究，主要研究成果和结论如下： 1 RPC具有很好的抗拉性能，为了充分利用其抗拉特性，本文提出了符合RPC实际受力状态的极限承载力计算模式，即RPC非线性模式，在该模式下混凝土不允许开裂，使抗裂性和耐久性提高，从而使设计更合理、更经济。 2 本文以遗传算法为优化方法，以ANSYS软件为结构分析工具，采用RPC非线性模式，对预应力RPCT形梁进行了优化计算。为了提高收敛精度和收敛速度，本文根据约束条件的特点，选用了合适的编码方案和遗传操作算子，并基于进化思想，提出了微调算子和可行解空间进化算子。 3 优化结果表明，对于预应力RPCT形梁，其经济高跨比为1/14；在高跨比为1/14～1/10的优化结果中，优化截面尺寸即为满足线性约束条件的基本截面所对应的尺寸，优化结果除受到RPC极限抗拉应变约束外，其他非线性约束条件均没有受到限制；T形梁上翼缘混凝土压应力最大值仅为32.5MPa，远没有达到其极限抗压强度，因此安全性得到了提高。 4 根据工程设计需要，对RPC非线性模式进行了简化，并对相应的简化计算参数提出了建议，同时本文还给出了普通钢筋的配置原则和配置建议。在此基础上，提出了预应力RPCT形梁的简单设计方法，通过简单设计方法和优化结果的比较，验证了该计算方法的可靠性。 5 通过RPCT形梁模型试验结果可知，该模型梁达到了设计的承载力要求，并且具有很好的抗裂性能和延性性能。通过理论计算和试验结果对比分析可知，在ANSYS中的建模方案能很好的模拟试验情况，从而验证了采用该建模方法所得到优化结果的可靠性。 |
| 作者： | 闫志刚 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 阎贵平 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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