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预应力混凝土组合箱梁桥波形钢腹板优化分析


由于 波形钢 腹板 预应 力组 合箱 梁 桥具 有许 多 优点 , 正在 广泛 地用 于各 种桥 梁结 构 , 影响 其关 键 的受力 部 位波 形 钢 腹板 的参 数 众 多 口 , 些 参 数 这 怎样结 合 使得 整个箱 梁受 力 最好 , 材料 较 省 , 就 这 有必要 对各 种参 数 在 满 足 各 种 材 料 强度 、 板 稳 腹 定 等条 件 要求 下 , 行最 佳组 合 , 进 以达 到对结 构 的
钢腹 板垂 直 高 度 h : 筒 支 梁 L/ 0 h ≤ 对 3≤
L 2 , 等高 度连 续梁 L/ 5 / 2对 3 ≤^ ≤L 3 , 变 高 / 0对
度 连续 梁 中 支 点 处 L/ 7 h ≤ L 2 , 中处 约 2≤ /2跨
为支点 处 的 0 4 倍 . .5 L为 主 跨 跨 度 , 际梁 高 为 实
关键词 : 合桥梁 ; 梁桥 ; 化分析 ; 组 箱 优 波形 钢腹 板 ; 间有 限元 空
中 圈 法 分 类 号 : 4 . 16 U4 8 2 D : 0 3 6 /.sn 1 0 — 8 3 2 1 . 4 0 8 OI 1 . 9 3 ji . 0 62 2 . 0 1 0 . 3 s
收稿 日期 : 0 10 - 0 2 1 一) 男 工学 硕 士 , 教 授 , 副 主要 研 究领 域 为新 型 桥梁 结 构 设 计 理论 研 究
广东 省 公 路 管 理 局 科 技 基 金 项 目资 助 ( 准 号 : 公 研 2 0 —5 批 粤 0 91 )
优 化设 计 . 本文 采 用 3种 不 同结 构 形 式 的 预 应 力 组 合箱 梁桥 ( 0i 长 简支 箱 梁桥 、 5m+5 I 4 n跨 3 01 T +3 I 5I 三跨 等高 度及 变 高度连 续 箱梁 桥 ) 行 多 T 进
算 例设 计 变量取 值 范 围如 下 .
参数 ; 波形 钢 腹 板 剪 切 屈 曲应 力 的理 论 计算 值 偏 于保 守 ; 腹 板 的厚 度 在 通 常 范 围 内 偏 小 ; 已有 资 钢 在
料 范 围 内 , 形 钢 腹板 折叠 角 度 及 腹 板 与竖 直面 的夹 角 偏 小 , 波形 钢 腹 板 折 痕 间 的长 度 则 偏 大. 波 而

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武 汉理 工 大学 学 报 ( 通 科 学 与 工 程 版 ) 交
21 年 01
第3 5卷
第一个 约束 条 件 : 腹板 剪 切 屈 曲应 力 理 论计
算值 [ , 达式如下 . 4表 ]
模 块 , 定 优化 分 析文件 ;2声 明优化变 量 , 择 指 () 选
Vo1 3 No. .5 4
Au g. 201 1
预 应力 混凝 土 组 合 箱 梁 桥 形 钢 腹 板 优 化 分 析 * 波
单 成 林.
( 南理 工大学土木与交通学 院 华 广 州 5 0 4 ) 1 6 0
摘 要 : 立 3 不 同体 系 的 波 形 钢 腹 板 预 应 力 混 凝 土 组 合 箱 梁 桥 空 间 有 限 元 计 算 模 型 , 用 AN 建 种 采 — s Ys参 数 化 语 言 对 钢 腹 板 进 行 多 约束 条 件 下 多 设 计 参 数 的优 化计 算 分 析 , 求 各 设 计 参 数 的 最 佳 寻
组 合 规 律 . 果 表 明 , 着 循 环 次 数 的增 加 , 结 随 目标 函数 趋 于 理 想 值 , 设 计 变 量 及 状 态 变 量 也 趋 于 而
稳定 , 目标 函数 值 并 非 是 最 终 取 值 时 惟 一 考 虑 的 因素 , 化 结果 将 提 供 多 组 满 足 约 束 条 件 的 设 计 但 优
化 目标 的实 现就 是 要 寻 求 这 些 变量 的最 优 组 合 . 应根 据 国 内外 的工 程 经 验 及 试 验 资 料[ , 合 构 2 结 ] 造 的合 理性. 工 可行 性及 外观 优 美性 , 施 将设 计 变
量 的初值 和取 值 范 围尽 量 设 置 在 合 理 范 围 内L , 3 ] 有 利 于 加 快 收 敛 速 度 , 少 优 化 计 算 时 间 . 中各 减 文
1 2 状 态 变量 ( . 约束 条件 ) 状 态变 量 即整 个优 化过 程 中必须 始终满 足 设
计 条 件 , 取 值 必 须 服 从 结 构 的 力 学 性 能 和 材 料 其
的特性 , 可指 定 多个 . 波形 钢腹 板 的优 化计 算 , 对 取 以下 5个 约束条 件.
设 计变 量 、 多约束 条件 的优 化计 算 分析 , 使之 受力
最 合理 , 料 最 经济 . 材
1 波 形 钢腹 板 的优 化 原 理
1 1 设 计变 量 ( . 自变 量 )

设 计变 量 即在 优化 过 程 中所 选 取 的变 量 , 优
图 1 波 形 钢 腹 板 截 面 尺 寸 图
第3 5卷 第 4 期
21 0 1年 8月
武汉 理 工大 学学 报 ( 通科 学 与工 程版 ) 交
J u n lo u a ie st fTe h oo y o r a fW h n Un v r iyo c n lg
( a s o to ce c Trn p na in S in e& En ie r g gn ei ) n
h 加 上 顶 、 底板 厚 度 . 腹 板 与竖 直 面 的 夹角 : 钢 O≤ 4 。 波 形 钢 腹 板 的 折 叠 角 度 口 2 。 口 。 ≤ 5; :0≤ ≤ 4 。 波形 板折 痕之 间 的长度 或折叠 宽度 b 2 0c 5; :0 m
≤ 6 4 0c ; 腹 板 厚 度 t 6mm≤ t 1 ≤ 0 m 钢 : ≤ 2 mm. 如图 1 示 . 所
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