基于遺傳算法的大跨斜拉橋調(diào)值優(yōu)化與CFRP-鋼組合拉索抗震設(shè)計.pdf

1、近年來，斜拉橋結(jié)構(gòu)以其在經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)、造型等方面的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，成為海灣大橋工程的優(yōu)選方案之一。然而，隨著斜拉橋跨徑的增大，傳統(tǒng)的鋼拉索已不能滿足工程需求。碳纖維增強(qiáng)材料（CFRP）具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕的特點(diǎn)，可有效克服鋼拉索自重大、垂度效應(yīng)明顯、承載效率低的缺點(diǎn)，故而受到了廣泛的關(guān)注。但是，CFRP材料在實際應(yīng)用中也存在不足，如彈性模量較鋼材低導(dǎo)致斜拉橋整體剛度較低、抗剪強(qiáng)度較低使得錨固困難，另外經(jīng)濟(jì)性能差也是其不能廣泛應(yīng)用的重要原因之一

2、。因此，有學(xué)者提出將CFRP拉索與鋼拉索同時應(yīng)用于斜拉橋中，既充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，又避免了各自的負(fù)面影響，以達(dá)到提高斜拉橋整體剛度的設(shè)計目的，同時也降低了造價。
　　國內(nèi)外對CFRP-鋼組合拉索斜拉橋的研究尚處于起步階段，研究內(nèi)容仍限于概念設(shè)計與有限元分析，缺少實測數(shù)據(jù)的支承與驗證。為此，本文基于遺傳算法編寫優(yōu)化程序，并將該程序應(yīng)用于斜拉橋索力優(yōu)化與CFRP-鋼組合索斜拉橋的抗震優(yōu)化中，主要研究內(nèi)容概括如下:
　　(1)基于

3、遺傳算法的索梁體系調(diào)值優(yōu)化
　　鑒于索梁體系的復(fù)雜非線性與逆迭代法的繁瑣性，提出一種基于遺傳算法的索梁體系調(diào)值優(yōu)化方法。該方法聯(lián)合使用ANSYS與Matlab，將APDL作為建模平臺，負(fù)責(zé)模型的建立與目標(biāo)函數(shù)的計算;將Matlab遺傳算法工具箱作為優(yōu)化工具，負(fù)責(zé)自變量的優(yōu)化，通過數(shù)據(jù)交換使兩個軟件交互運(yùn)行以實現(xiàn)調(diào)值優(yōu)化。
　　(2)基于多種群遺傳算法的大跨度斜拉橋索力優(yōu)化
　　針對大跨斜拉橋索力優(yōu)化問題的非線性特點(diǎn)以及

4、簡單遺傳算法易早熟收斂的缺陷，提出了一種基于多種群遺傳算法的斜拉橋索力優(yōu)化方法。以結(jié)構(gòu)的最小加權(quán)彎曲應(yīng)變能作為目標(biāo)函數(shù)，并加以多約束條件，建立索力優(yōu)化模型;通過改進(jìn)多種群遺傳算法的編碼方式，將其應(yīng)用于大跨斜拉橋的索力優(yōu)化中;在此基礎(chǔ)上綜合運(yùn)用Matlab及APDL語言編制了大跨斜拉橋索力優(yōu)化程序。
　　(3) CFRP-鋼組合拉索斜拉橋的抗震優(yōu)化研究
　　為從抗震性能角度驗證CFRP-鋼組合拉索斜拉橋的可行性，本文將國內(nèi)首座