钢筋混凝土输水箱涵结构优化设计

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1、第9卷O1期南水北调与水利科技Vo1．9No．012011年2月South-to—NorthWaterDiversionandWaterScience＆TechnologyFeb．2011钢筋混凝土输水箱涵结构优化设计李胜军，陈华鸿，李刚。(1．天津市水利科学研究院，天津300061；2．天津市水利勘测设计院，天津300074；3．天津市滨海水业集团有限公司，天津300381)摘要：以输水箱涵结构造价为目标函数，取箱涵壁厚和受拉、受压钢筋面积以及受压区混凝土的高度为设计变量，采用数学规划中的复合形法建立了钢筋混凝土箱涵优化计算方法。以正在建设的南水北调工程输水箱涵典型断

2、面的优化设计为例，比较了优化前、后输水箱涵的壁厚、配筋率和结构造价等主要技术指标，优化分析结果表明：在满足结构强度的前提下，结构优化设计对降低工程造价具有重要的意义。关键词：箱涵；结构优化设计；复合形法中图分类号：TU755．7文献标识码：A文章编号：1672—1683(2011)001—0110—04StructuralDesignOptimizationforReinforcedConcreteBoxCulvertsLISheng-jun，CHENHua—hong。，I．IGang。(1．TiainHydraulicResearchInstitute，Tianjin

3、300061，Ckina；2．TianjinWaterConserwancySurvey&DesignInstitute，n＆in300204，China；3．TianjinBinhaiWaterSupplyCo．LTD，Tiain300381，China)Abstract：Thecomplexmethodisemployedtooptimizethestructuraldesignofreinforcedconcreteboxculverts(RCBC)，withcostperunitlengthastheobjectivefunction．Thedesignvari

4、ablesincludethewallthickness，theareasofthecompressedandpulledreinforcingsteel，andthedepthofcompressivezone．AcasestudyinSouth-to—NorthWaterDiversionProject，currentlyunderconstruction，isconductedbycomparingthemaintechnicalspecificationsoftheRCBC，suchasthewallthickness，reinforcementratio，an

5、dstructuralcost，beforeandafteranoptimizationforthedesignofitstypicalsection．Theanalysisshowsthat，withsuchanoptimization，theRCBCcanprovidesufficientstructuralstrengthwithamoreaffordableconstructioncost．ThissuggeststhattheoptimizationforthestructuraldesignofRCBCisasignificantcostreductionm

6、easure．Keywords：reinforcedconcreteboxculverts；structuraldesignoptimization；complexmethod传统的结构设计，要求设计者根据设计要求和实践经设计者追求的最终目标。因此，结构优化设计是结构设计的验，参考类似的工程设计，通过判断去创造设计方案，然后利新发展、新成就，具有重要的工程意义和广阔的发展前景。用初始设计方案的设计参数对强度、刚度、稳定性能进行分结构优化设计包括两方面内容[1：首先建立数学模型，析计算，检查各项性能是否满足设计指标要求。如果不能完即用数学语言来描述最优化问题，把一个工程结

7、构的设计问全满足性能指标的要求，设计人员将凭借经验或直观判断对题转化为一个数学问题。模型中的数学关系式反映了最优参数进行修改。这样反复进行分析计算一性能检验一参数化问题所要达到的目标和各种约束条件；其次是数学求解。修改，直到性能完全满足设计指标的要求为止。这种重复设模型建立好以后，选择合理、有效的计算方法，编制通用的计计方法有两方面缺陷：一是工作繁复、效率低；二是由于时间算机程序对问题进行求解、结果检讨与最后决策。可见通过和设计者经验的限制，确定的最终方案往往不是理想的最优结构优化设计才能使结构各部分材料受力分布达到合理的方案，而仅为可行