钢管混凝土拱桥静、动力性能优化方法研究

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1、中图分类号UDC硕士学位论文学校代码密级10533钢管混凝土拱桥静、动力性能优化方法研究OptimizationMethodResearchofStaticandDynamicPerformanceofConcrete．．filledSteelTubulurArchBridge作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：副指导教师：杨晴土木工程桥梁优化设计土木工程学院乔建东副教授无论文答辩日期丝!!：堕：兰乡答辩委员会主席中南大学二零一三年五月一奄一二，平丑月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所

2、知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：鸯这蠡日期：幽≥年』月皇日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并

3、通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：通导师签始。日期：丑迸L年』月与日钢管混凝土拱桥静、动力性能优化方法研究摘要：钢管混凝土拱桥近几十年来在我国的桥梁建设中得到广泛应用，但是其理论研究远落后于实际应用。钢管混凝土拱桥设计过程中，由于设计参数多，参数之间相互耦合，方案调整过程中顾此失彼，要满足全桥静、动力性能的要求，并做到受力合理、造价经济的目标十分困难，因此运用现代优化理论进行设计过程中的自动寻优显得十分必要。本文在总结前人研究成果的基础上，提出了相应的优化模型，以一座在建的下承式钢管混凝土系杆拱桥为算例，基于ANSYS的二次开发功能编制了优化设计程序，力

4、求对钢管混凝土拱桥的动、静力性能优化方法进行研究。本文所做主要工作：1)分析钢管混凝土拱桥拱轴线型和拱肋截面尺寸的参数取值范围，为优化变量选取及上下限值取值提供依据。2)提出以拱轴线型、拱肋截面尺寸为设计变量，拱肋钢管和混凝土应力、桥墩混凝土应力、腹杆钢管应力、活载作用下挠度、稳定系数等为约束条件，结构频率为目标函数，建立优化数学模型。3)基于APDL语言建立ANSYS空间有限元模型，精确模拟钢管混凝土拱桥各施工阶段受力过程；编制基于APDL的活载加载程序、徐变计算程序。4)选择优化算法，编制优化程序，对拱轴线型和拱肋截面尺寸进行优化，对比分析优化前后的设计变量

5、、约束条件以及目标函数值。5)对优化前后模型进行地震反应谱分析，对比分析优化前后地震作用下结构内力，以验证本文优化方法的有效性和正确性。结果表明，利用本文优化模型，优化后动力性能得到较大改善，地震力作用下效应明显减小，且全桥造价大幅降低，验证了本文优化方法的有效性及正确性。关键词：钢管混凝土拱桥；动力性能优化；ANSYS二次开发；地震反应谱分析分类号：IIOptimizationMethodResearchofStaticandDynamicPerformanceofConcrete·filledSteelTubulurArchBridgeAbstract：Co

6、ncrete。filledsteeltubulurarchbridgehasbeenwidelyusedinbridgeconstructioninourcountry,butitstheoryresearchisfarbehindthepracticalapplication．Duringthedesignofaconcrete—filledsteeltubulurarchbridge，duetothelargenumberofdesignparametersandmutualcouplingbetweenparameters，schemeadjustment

7、iscomplicated，it’Sdifficulttogetreasonableandeconomictargetwithmeetingtherequirementofthewholebridgestaticanddynamicperformance，SOit’Snecessarytousethemodemoptimizationtheorytocarryonthedesignprocessoftheautomaticoptimization．Onthebasisofsummarizingtheresearchresultsofpredecessors，th

8、isarticleput