基于遗传算法的预应力混凝土梁桥截面优化设计研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:caojunsuper
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预应力混凝土T形梁桥具有外型简单,制造方便,结构受力合理,主梁高跨比小,结构整体性好的特点,在公路桥梁工程中广泛使用。遗传算法是一种模拟自然界生物进化理论的仿生学算法,以其宽松的优化条件、独特的仿生模拟、优良的优化效果,使其在工程结构优化领域中的应用成为可能。如今设计单位在进行常用跨径预应力混凝土简支T梁设计时,通常都是参照现行公路桥涵通用图,进行适当修改而成,因此对比通用图进行优化设计是非常必要。这样对于极大数量的中小跨径桥梁建设,积少成多,优化能给社会带来巨大的经济效益。本文选择常用跨径的装配式预应力混凝土T形简支梁作为优化对象,以造价最低为目标,利用遗传算法对上部结构截面进行优化设计。本论文主要运用遗传算法对预应力混凝土T梁的截面进行优化设计。首先对结构优化设计基本理论、特点和优化方法进行介绍。特别是介绍遗传算法的基本知识,分析遗传算法的数学基础和工作步骤。其次对基于遗传算法的预应力T梁截面优化设计的数学建模、约束条件的处理、设计变量和目标函数的确定进行分析研究。再次,对比公路桥涵通用图,对20m、25m、30m、35m等常用跨径的预应力混凝土T梁,利用MATLAB7.0中的GA工具箱,编制基于基本遗传算法的优化程序,进行优化设计。对优化后的截面,利用MIDAS/Civil建立T梁模型,进行各项验算校核。对比原设计验算结果,分析优化前后结构抗弯性能安全储备及正截面抗裂性能、斜截面抗裂性能。最终得出结论:适当增加梁高,减少预应力筋用量可以达到降低截面造价的目的。这可为桥梁截面设计提供参考。
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