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基于MOPSO的RC桥梁全寿命抗震性能多目标优化研究
| 论文题名： | 基于MOPSO的RC桥梁全寿命抗震性能多目标优化研究 |
| 关键词： | 钢筋混凝土桥墩;MOPSO算法;多目标优化;全寿命费用;抗震性能 |
| 摘要： | 随着我国经济建设的快速发展，桥梁工程的规模和数量都在不断的提高。工程经验表明一旦遭受强烈的地震作用，严重损坏的桥梁结构势必会造成不可估量的损失。基于性能的桥梁抗震设计方法以及桥梁全寿命多目标优化的联合运用，能够更全面的考虑工程全寿命期内的经济性和合理性。为了提高桥梁抗震验算及方案选择的效率和全面性，将多目标优化算法和桥梁全寿命抗震性能设计联合起来，运用Pushover静力弹塑性分析，能够快速的给出约束范围内的一系列符合抗震设计要求的方案，为设计提供充足的方案选择空间。本文在国家重点基础研究发展计划资助“973”项目(2011CB013605-4)、国家自然科学基金项目(51178079)和辽宁省优秀人才基金资助项目(2014020012)的支持下，采用收敛性和可靠性能较优的的多目标粒子群算法(MOPSO)以及考虑桥梁全寿命周期内的三个目标费用函数模型，结合桥梁结构在不同抗震设防水准下的抗震验算和静力弹塑性分析。主要的研究工作如下: (1)总结回顾了文献中桥梁工程在地震作用下的破坏形式和桥梁抗震设计理论、方法的研究进展。阐述了基于性能的桥梁抗震设计方法的优越性和工程应用的合理性，给出了桥梁工程在两级设防地震下的抗震设计过程。 (2)总结分析了文献中多目标优化算法的提出和发展过程，详细论述了多目标粒子群优化算法MOPSO在解决多目标优化问题时的良好性能和算法求解过程，分析了外部存储文档的应用和特殊变异算子的运用对算法求解的影响。 (3)综述了桥梁全寿命设计的发展和研究进展，对比分析了不同的全寿命周期费用模型的差异，并采用考虑桥梁初始造价、地震损失期望和后期拆除费用的三目标费用函数模型对桥墩进行全寿命抗震性能优化设计分析。 (4)采用MATLAB软件对算法和桥墩抗震设计过程进行编程，通过验算桥墩在E1和E2两级设防水准对应的水平地震作用下的抗震性能和Pushover分析得到墩顶的最大位移漂移率，结合抗震规范中的三级设防水准下的桥墩破坏超越概率得到相应的桥墩遭受地震时的损失期望值、初始造价和后期拆除费用。利用MOPSO算法对桥墩的全寿命费用进行抗震优化选择，最后得到Pareto最优解。 (5)对算法的稳定性和可靠性进行了对比计算分析，并给出了算法相应参数的取值范围。同时将桥墩的抗震设计转化为一定约束范围内的多目标优化问题进行方案优化设计，能够为工程提供较好的选择空间。 |
| 作者： | 吕晓莹 |
| 专业： | 水工结构工程 |
| 导师： | 柳春光 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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