预应力渡槽结构三维参数化配筋方法及实现

摘要

在我国进行的滇中引水工程、南水北调中线工程中,渡槽作为输水建筑物的一种重要结构型式而被广泛使用。当沿线需要布置多个渡槽时,如何能够在体现设计者思想的同时避免重复性工作是设计者探索的问题。而预应力配筋设计作为结构安全的重要保障一直是设计的难点。参数化配筋设计作为本文的研究重点,指的是在设计条件改变引起渡槽的结构型式、尺寸发生改变时,能够迅速而准确地进行相应配筋设计,或者出于结构优化考虑调整设计方案后,能够快速进行结构校核。本文采用基于构件的三维参数化配筋方法,实现了对渡槽构件的快速配筋,并对配筋结果进行了可视化表达。文中首先对预应力渡槽参数化配筋设计方法进行了研究,考虑到配筋设计与渡槽结构设计的紧密联系,提出了预应力渡槽的参数化联动设计思想与数值优化方法,在此基础上,通过参数化设计平台开发实现了渡槽参数化结构设计与配筋设计。基于以上思路,本文主要工作可以分为以下几个方面:
　　(1)预应力渡槽参数化配筋设计方法研究。合理的计算理论是配筋设计的基础,在配筋设计方法中考虑了大型渡槽的三向超静定理论对槽身结构进行内力分析,根据内力计算结果配置钢绞线与钢筋,在此基础上系统阐述了预应力渡槽参数化配筋的实现方法,并对配筋结果进行了参数化表达研究,实现参数化布束控制,并提供可视化配筋展示。
　　(2)预应力渡槽参数化联动设计与数值仿真优化研究。预应力渡槽三维参数化联动设计思路贯穿在整个设计流程中,本文系统地提出了联动设计思想,为参数化设计提供指导,并利用APDL参数化语言实现渡槽结构的配筋优化设计。有限元计算的不仅是对配筋设计结果的验证,而且能够以不同的钢筋参数与布置参数为变量,在满足结构安全与工程经济条件下,以结构体积最优或配筋量最优为目标函数,进行方案优化设计。
　　(3)预应力渡槽参数化设计平台开发。在参数化配筋方法与表达指导下,通过参数化设计平台开发实现渡槽三维参数化配筋。平台以数据库为中心,集成了数据库管理、渡槽参数化设计、渡槽参数化建模、渡槽数值仿真优化与工程图输出五大模块,完善了渡槽参数化设计流程,实现了快速高效的预应力渡槽设计。
　　(4)结合工程实例,对滇中引水工程中的某典型渡槽进行三维参数化结构设计与配筋设计,并对渡槽进行了结构与配筋优化设计,验证了设计的合理与优越性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 选题背景与意义

1.2 研究现状

1.3 本文主要研究内容与创新点

第二章 预应力渡槽参数化配筋设计方法

2.1 概述

2.2 渡槽配筋设计

2.3 预应力渡槽参数化配筋的实现方法

2.4 预应力渡槽参数化配筋的表达

2.5 本章小结

第三章 预应力渡槽参数化联动设计与数值仿真优化

3.1 基于结构设计与预应力设计的渡槽三维参数化设计

3.2 预应力渡槽结构参数化联动设计

3.3 基于有限元的预应力渡槽结构优化设计方法

3.4 本章小结

第四章 预应力渡槽参数化设计平台开发

4.1 平台总体开发目标

4.2 平台总体架构

4.3 数据库设计

4.4 平台开发的关键技术

4.5 平台功能开发

4.6 本章小结

第五章 工程应用研究

5.1 工程概况

5.2 参数化设计

5.3 基于装配关系的渡槽参数化建模

5.4 工程图输出

5.5 数值仿真优化

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文工作总结

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢