工字鋼—混凝土組合梁橋截面設(shè)計參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)作為一種新型橋梁結(jié)構(gòu)形式，具有使材料各盡其用、節(jié)省材料，同時兼有施工方便、剛度大、抗震性能好等優(yōu)點，在橋梁結(jié)構(gòu)領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。本文以工字鋼-混凝土簡支組合梁橋為研究對象，通過回顧國內(nèi)外工字鋼-混凝土組合梁的研究成果，確定對前人較少涉足的工字鋼-混凝土組合梁橋截面設(shè)計參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究，為公路橋梁設(shè)計提供參考。 本文在組合梁結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的思想，建立了組合梁橋截面設(shè)計參數(shù)優(yōu)化計算模型，并推

2、導(dǎo)了設(shè)計變量在界限范圍內(nèi)，滿足抗彎、抗剪、抗扭及局部穩(wěn)定性等性狀約束條件的約束方程，最后利用MATLAB軟件進(jìn)行設(shè)計參數(shù)優(yōu)化計算。通過對截面設(shè)計參數(shù)優(yōu)化計算結(jié)果的對比分析和歸納總結(jié)，給出了工字鋼-混凝土組合梁橋初步設(shè)計時，對應(yīng)于不同參數(shù)截面設(shè)計變量的粗略優(yōu)化取值范圍。以工字鋼截面參數(shù)為設(shè)計變量，分析了隨彎矩、混凝土翼板厚度、兩縱梁間距等參數(shù)變化，優(yōu)化設(shè)計變量的變化規(guī)律和敏感度。利用彎曲正應(yīng)力和剪應(yīng)力形成的設(shè)計變量約束方程組，當(dāng)剪力作為常

3、量進(jìn)行不同取值時，對彎矩、剪力相互作用約束控制轉(zhuǎn)換規(guī)律進(jìn)行了分析。研究表明：隨彎矩、混凝土翼板厚度、兩縱梁間距和組合梁跨徑的遞增變化，優(yōu)化設(shè)計變量以增大工字鋼腹板高度→增大工字鋼翼緣厚度→增大工字鋼翼緣寬度→增大工字鋼腹板厚度的趨勢變化，且工字鋼腹板高度是滿足以上約束方程的最敏感參數(shù)；不同參數(shù)變化，剪應(yīng)力約束方程發(fā)揮作用所對應(yīng)的剪力值不同，當(dāng)取某一組固定參數(shù)時，剪應(yīng)力約束發(fā)揮作用對應(yīng)的剪力為確定值，當(dāng)剪力小于該確定值時，約束方程以彎矩為