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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８０ １ ・
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 ）
６
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