基于通用有限元程序方法的双薄壁桥墩设计参数优化

摘要

随着科学技术的进步和桥梁建设事业的发展，大跨径预应力混凝土连续刚构桥应用日趋广泛，己成为现代桥梁体系中的一种重要桥型。在大跨径连续刚构桥桥墩截面形式中，双薄壁墩又是较常用的一种截面形式，其设计的关键问题是如何合理的选择双薄壁墩的墩中心距和壁厚，传统的技术方法是凭借经验或类比试算来决定墩中心距与壁厚，具有一定的片面性。 本文首先从双薄壁墩的结构和受力特点出发，根据主梁与双薄壁墩的共同变形协调条件，建立墩顶内力与双薄壁桥墩单墩内力之间的关系，考虑强度和稳定约束，建立基于通用有限元程序的双薄壁墩墩中距和壁厚的优化数学模型。然后通过简单的平面刚架的例子对通用有限元程序的优化功能进行考核，证明此法的可行性和有效性。最后应用通用有限元程序的优化理论和方法，发掘利用其模型和结果数据提取、命令流编程优化等功能，以三滩黄河大桥为工程背景，对其双薄壁墩的墩中心距和壁厚分别采用零阶方法和一阶方法进行优化，优化结果既满足既定技术条件的需要，又充分发挥了材料的作用，可以达到更佳的经济效益。 将本文优化所得的结果与三滩黄河大桥的实际工程设计数据相比较，证明本文的方法对于双薄壁墩的设计参数优化具有较好的精度及可行性。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1预应力混凝土连续刚构桥发展概述

1.2连续刚构桥的桥墩形式和截面特点

1.3连续刚构桥的发展趋势和桥墩优化的研究现状

1.4本文的研究内容

第2章双薄壁桥墩的受力分析

2.1结构分析和计算简图

2.2单肢结构内力分析

第3章双薄壁墩设计参数优化分析

3.1工程结构优化理论概述

3.2非线性优化理论简介

3.3双薄壁墩截面参数优化的数学模型

第4章通用有限元程序的实现

4.1通用有限元程序ANSYS的优化功能简介

4.2基于ANSYS进行优化设计的过程

4.3 ANSYS中提供的优化方法

4.4平面刚架例子的考核

第5章实例分析

5.1工程实例概况

5.2计算模型的建立

5.3优化分析

第6章结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文