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基于微粒群算法的桥梁吊杆索力优化

严丹丹  
【摘要】:在传统的桥梁结构设计工作中,设计者根据实际经验及设计要求,参考已有类似设计来判断和构思设计方案,进行强度、刚度及稳定度的计算。但受制于设计者自身经验和设计水平,最终方案未必是最理想的最优方案。桥梁结构优化理论是传统桥梁设计理论的重大发展,涉及桥梁结构理论,优化理论以及计算机程序设计的多学科交叉,已成为现代桥梁设计不可或缺的重要手段。它要求桥梁结构所有因量部分以变量形式出现,在满足规范的前提下,得到桥梁设计的可行方案域,并且利用数学手段,满足预定要求寻找最优方案。在计算机速度不断提高的条件下,群智能算法在结构优化设计中具有不可低估的发展潜力和重要的研究价值。粒子群算法原理简单,易于实现,没有复杂的编码运算,还具有全局收敛性和内在的并行性,可以应用于桥梁结构优化设计。 本文利用Ansys参数化编程语言APDL ,建立黄沙河梁拱组合体系桥梁计算模型,调用Matlab微粒群优化工具箱,分别以最小弯曲能量法、零位移法、弯矩最小法作为优化目标函数,借助罚函数,把有约束条件转化为无约束问题,实现了多种目标函数下的吊杆索力优化,并对不同的优化结果进行对比,选出满足设计需求的一组最优吊杆力,避免了繁琐的手工调索过程,大大提高了工作效率,并对其他类似桥梁的优化设计提供了指导性意见。


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