基于可靠度最优分配的自锚式简支桁架悬索桥优化设计研究

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1、分类号：U441密级：UDC：624编号：201221605006河北工业大学硕士学位论文基于可靠度最优分配的自锚式简支桁架悬索桥优化设计研究论文作者：郭玉建学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：桥梁与隧道工程指导教师：黄海新职称：副教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofBridgeandTunnelEngineeringASTUDYONDESIGNOFSELF-ANCHORDESUSPENSIONBRID

2、GEWITHSIMPLYSUPPORTEDTRUSSBASEDONOPTIMALRELIABILITYDISTRIBUTIONbyYujianGuoSupervisor:Prof.HaixinHuangOctober2014原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文

3、原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要获得经济且安全可靠的桥梁结构是桥梁设计师们所追求的目标，显

4、然优化设计是获得这一目标的有效手段，但当前的确定性优化设计方法由于无法考虑实际工程中客观存在的不确定性而无法在工程中推广实施，而基于可靠度的优化设计方法恰恰可以弥补这方面的不足。但当前该方法的研究主要限于构件设计阶段，缺乏结构体系方面的研究工作。本文以自锚式简支桁架悬索桥为研究对象，尝试采用基于可靠度最优分配的优化设计理论，对整个结构体系及其组成构件进行了静力和动力可靠度优化设计，获得了更为经济合理的桥梁结构，同时为其它桥梁结构体系采用基于可靠度的优化设计方法提供了重要参考。本文主要研究工作如下：1.基于MATL

5、AB平台开发编制了JC法的计算程序，大大提高了可靠性指标的求解效率。2.建立了基于可靠度最优分配的数学模型，并把模型应用到桁架结构中，对静定桁架和超静定桁架分别进行了优化设计，验证了基于可靠度最优分配的优化设计理论的适用性和有效性。3.采用ANSYS软件建立了自锚式简支桁架悬索桥的有限元分析模型，并应用修正约界法对整个桥梁结构的失效路径进行了搜索，获得了桥梁结构体系的系统可靠度。4.对自锚式简支桁架悬索桥进行了基于可靠度最优分配的静力可靠度优化设计，优化了各组成构件的可靠度和截面尺寸，获得了更为经济合理的设计方

6、案，达到了优化设计的目的，同时证明了基于可靠度最优分配的优化设计理论对大型桥梁结构优化设计的可行性。5.对自锚式简支桁架悬索桥进行了基于可靠度最优分配的动力可靠度优化设计，建立了结构体系的动力可靠度优化设计模型，采用反应谱方法对整个结构体系组成构件的可靠度及其设计变量进行了优化分配，初步显示了基于可靠度最优分配的优化设计理论在桥梁结构抗震设计中的潜力。关键词：可靠度最优分配自锚式简支桁架悬索桥修正约界法ANSYSIABSTRACTThegoal,constructingaeconomical,safeandre

7、liablebridge,pursuitbythebridgedesigner,surlythewayofbridgeoptimizeddesignisthemoreeffectivemethod.But,theoptimizeddesignmethodfornowcannotbepromotedusedinengineeringbecauseofnothinkingabouttheobjectiveexistenceoftheuncertainty.However,theoptimizeddesignmetho

8、dbasedonreliabilitytheorycanmakeupthetraditionalshortcomings.Unfortunately,theupdatemethodisusedinthecomponentdesignstage,andwithoutthestudyofstructuralsystem.Onthispaper,theself-anchored