考慮顫振及靜力剛度約束的懸索橋優(yōu)化設計研究.pdf

1、懸索橋是各類橋梁中跨越能力最大的一種橋型。隨著跨度的不斷增加，懸索橋越來越柔，對風的作用越來越敏感，因而在懸索橋的設計中，抗風問題往往是最重要的控制因素，其中顫振穩(wěn)定性問題最為突出，必須在初步設計階段就給予認真考慮和妥善解決。然而，顫振穩(wěn)定性分析是一個十分復雜的過程，手動調整設計方案以滿足顫振穩(wěn)定性要求只能試算，計算量大且過程繁雜，使設計人員陷入反復計算，無法深入理解氣動彈性性能與橋梁設計變量之間的關系。因此引入現代優(yōu)化設計理論進行自動

2、優(yōu)化設計顯得十分必要且有顯著優(yōu)勢。
　　本文在總結前人研究成果的基礎上，試圖將優(yōu)化方法運用到懸索橋設計中，使得該橋型方案設計時更加快速、理性，設計成果更優(yōu)。本文所做主要工作:
　　(1)回顧并總結了懸索橋的結構特點及顫振穩(wěn)定性分析方法，為優(yōu)化模型的約束條件計算提供依據。
　　(2)基于ANSYS，編制了懸索橋全模態(tài)顫振頻域分析程序，采用黃金分割優(yōu)化方法進行顫振臨界風速搜索，大大提高了計算效率。
　　(3)基于本文

3、優(yōu)化問題特點及遺傳算法優(yōu)勢，編制了遺傳算法FORTRAN程序，并用算例驗證了程序的可靠性。
　　(4)針對懸索橋優(yōu)化算例，基于APDL語言建立ANSYS空間有限元模型，進行靜力分析、模態(tài)分析及顫振臨界風速搜索，以加勁梁尺寸及主纜尺寸為設計變量，以顫振臨界風速及靜力撓度為約束條件，以造價最低為目標，根據罰函數思想轉換為適應度函數建立了兩種優(yōu)化數學模型。
　　(5)采用FORTRAN與ANSYS混合編程技術編制了優(yōu)化總控程序，實