基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的張弦拱桁架經(jīng)濟(jì)性分析.pdf

1、預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)通過施加預(yù)應(yīng)力以充分利用鋼材彈性范圍內(nèi)的強(qiáng)度,提高構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的承載能力,減少其變形,達(dá)到節(jié)約鋼材、降低造價(jià)的目的。預(yù)應(yīng)力與大跨空間結(jié)構(gòu)相結(jié)合形成了許多新的結(jié)構(gòu)體系。張弦梁結(jié)構(gòu)是大跨度空間結(jié)構(gòu)中一種典型的剛?cè)峤Y(jié)合雜交體系。張弦梁受力明確,構(gòu)造簡單,制造安裝方便,結(jié)構(gòu)形式多樣,適用范圍廣泛,近年來頗受歡迎,并在不少大型工程中采用。超大跨張弦梁的上弦構(gòu)件一般采用桁架形式來提供較大的抗彎剛度和穩(wěn)定性,張弦拱桁架結(jié)構(gòu)在今后仍然會是研究

2、的熱點(diǎn)。然而,對于影響張弦梁性能的垂跨比、高跨比和預(yù)應(yīng)力取值的大小等各個(gè)因素的選取問題,國內(nèi)工程通常采用不同方案反復(fù)試算后優(yōu)選確定,同時(shí),已有的成果中關(guān)于張弦梁性能研究已經(jīng)比較成熟,但是優(yōu)化方面大多以重量最小為目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化桿件截面面積和索力值。由于實(shí)際工程中相同面積鋼管可以選擇不同的直徑和厚度,不同直徑和厚度的鋼管又有不同的造價(jià)和回轉(zhuǎn)半徑,因此,如何在結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)上考慮各種約束來選擇使結(jié)構(gòu)造價(jià)達(dá)到最小所需的鋼管直徑和厚度還有待深入研究

3、。 本文以最小用鋼量為目標(biāo)函數(shù),考慮應(yīng)力、位移和穩(wěn)定性等約束,采用兩級優(yōu)化法,對大跨張弦拱桁架進(jìn)行了截面面積和索力的優(yōu)化設(shè)計(jì)。以此為基礎(chǔ)建立了以最小造價(jià)為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型,參考市面上各種鋼管和鋼絞線的報(bào)價(jià),提出了在考慮結(jié)構(gòu)位移和強(qiáng)度約束下計(jì)算鋼管直徑、厚度的最優(yōu)造價(jià)優(yōu)化法。最后分別對大跨預(yù)應(yīng)力張弦拱桁架和非預(yù)應(yīng)力張弦拱桁架進(jìn)行優(yōu)化,通過算例分析得出,大跨預(yù)應(yīng)力張弦立體拱桁架相對于非預(yù)應(yīng)力張弦立體拱桁架省鋼率和節(jié)省造價(jià)率都在40