桥梁造型设计与优化研究

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1、学校代号10536学号12102020247分类号U448密级公开硕士学位论文桥梁造型设计与优化研究学位申请人姓名唐春燕所在学院土木与建筑学院指导教师刘小燕教授、韦成龙教授学科专业土木工程研究方向桥梁结构分析与工程控制论文提交日期2015年4月学校代号：10536学号：12102020247密级：公开长沙理工大学硕士学位论文桥梁造型设计与优化研究学位申请人姓名唐春燕指导教师刘小燕教授、韦成龙教授所在学院土木与建筑学院专业名称土木工程论文提交日期2014年4月论文答辩日期2014年5月答辩委员会主席王解

2、军教授ResearchonthedesignandoptimizationoftheBridgeformbyTANG.ChunyanB.E.(HunanInstituteofScience&Technology)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinBridgeandTunnelEngineeringinChangshaUniversityofScienc

3、e&TechnologySupervisorProfessorLiuXiaoyanProfessorWeiChenglongMay,2015长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取。得的研巧成果除了文中特别加碌注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名；日期；兴化年案月日馬４

4、私巧学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密口。＂＂＾（请在上相应方框内打／）作者签名：日期；兴（ｊ：年ｔ月导师签名日期：＞＾年扛月２日／＾＾＿

5、摘要桥梁的设计形式是以满足交通功能为主要目的，在力学和美学规律的支配下，结合环境因素，通过美学优化，对组成桥梁的各个部分及整体进行外形塑造，一改传统的设计理念，主动设计优化，设计创造出融合周围环境的完美的桥梁形体[1]。本文针对影响桥梁造型设计的因素，从功能、美观、环保、经济及其它方面进行研究，提出桥梁造型设计需满足的基本原则。根据结构的受力特性及其材料的性能要求，在基于主应力优化准则的基础上，采用双向渐进结构拓扑优化算法针对典型桥梁如赵州桥、桥面处于不同位置的上承式、中承式和下承式拱桥，还有桥塔等

6、工程实例进行拓扑优化模拟计算，所得到的最佳优化模型，与实例造型比较相似，证明该方法的科学性。本文以南湖桥设计为工程背景，遵照基本原则综合考虑各方面的要求进行桥梁设计：根据桥位所在的水文、交通、工程地质等进行桥型选择，确定桥跨数，从受力要求及美观方面确定各孔跨径，矢跨比，桥面纵坡和竖曲线半径等参数，经过筛选得到了两个比较合适的方案。基于双向渐进结构拓扑优化(BESO)方法，结合有限元软件ANSYS的APDL语言编辑两方案的二维拓扑优化程序，得到了较好的拓扑优化结果，为桥梁的方案设计提供参考。本文针对拓扑

7、优化后的两个桥型，进一步完善结构尺寸设计，进行有限元计算，从而确定最佳方案。关键词：造型设计；影响因素；拓扑优化；方案设计；内力计算IABSTRACTTheformofbridgeaimstosatisfythetrafficfunction.Theperfectbridgefigure,whichiscreatedthroughdominationofmechanicalandaestheticalprinciples,combinationofenvironmentalfactors,aesthe

8、ticsoptimizationofformaswellasshapingeachpartofthebridgeandthewhole,blendssurroundings.Theresearchpaperfocusingontheinfluencingfactorsofbridgedesign,thearticleputsforwardthebridgedesignprincipleswhichneedtosatisfyfromstudyingthef