預(yù)應(yīng)力索拱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、預(yù)應(yīng)力索拱結(jié)構(gòu)是一種新型雜交結(jié)構(gòu)體系，它是一種剛?cè)嵯酀幕旌辖Y(jié)構(gòu)形式，將剛性拱與柔性索有機地結(jié)合起來以共同抵抗外荷載的作用，既發(fā)揮了高強索的抗拉性能，又充分利用了拱的抗壓彎能力。因此具有受力合理、自重輕、承載力高等優(yōu)點，同時其建筑造型美觀大方，在大跨度結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用。對預(yù)應(yīng)力索拱結(jié)構(gòu)的截面尺寸、形狀和索力值進行全方面的優(yōu)化設(shè)計可以達到增加結(jié)構(gòu)剛度、提高結(jié)構(gòu)承載力、降低造價的目的，同時又可以豐富預(yù)應(yīng)力索拱結(jié)構(gòu)的理論研究，為預(yù)應(yīng)力索

2、拱結(jié)構(gòu)的工程實踐提供理論依據(jù)，從而促進此類結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。 本文主要研究了預(yù)應(yīng)力索拱結(jié)構(gòu)考慮索力值的截面尺寸優(yōu)化設(shè)計和索拓撲已知的結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計。 在截面優(yōu)化設(shè)計方面，考慮了強度、剛度、尺寸等約束條件，以結(jié)構(gòu)重量最輕為目標函數(shù)建立了相應(yīng)的優(yōu)化模型。對截面尺寸和索力這兩種性質(zhì)不同的設(shè)計變量，采用兩級優(yōu)化的方法處理，對索力的優(yōu)化以結(jié)構(gòu)在荷載(包括自重)和預(yù)應(yīng)力共同作用下結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的應(yīng)力平方和最小為目標函數(shù)建立了數(shù)學(xué)規(guī)劃模型；對

3、截面尺寸的優(yōu)化采用浮動應(yīng)力指數(shù)法。算例表明本文方法能有效地克服預(yù)應(yīng)力和截面尺寸這兩類變量在數(shù)值上和性質(zhì)上的不統(tǒng)一所造成的不易收斂問題，可以較快地收斂到滿意結(jié)果。這也是本文預(yù)應(yīng)力索拱結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)。 在形狀優(yōu)化設(shè)計方面，在布索拓撲已知的情況下，給出了相應(yīng)的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，設(shè)計變量包括截面尺寸、索預(yù)應(yīng)力和節(jié)點坐標。采用分離變量空間的優(yōu)化方法，將索預(yù)應(yīng)力和截面尺寸作為第一設(shè)計空間，采用截面尺寸優(yōu)化的方法進行優(yōu)化；將節(jié)點坐標作為第