任东东 谢宝来 谢剑

(1.天津大学建筑工程学院 300350;2.中国市政工程华北设计研究总院有限公司 天津300074)

引言

随着“一带一路”倡议的实施, 中国建筑服务贸易国际化不断推进, 国内越来越多的企业开始积极拓展海外业务, 承接海外公路桥梁设计和建设任务。但是, 应用美国公路桥梁设计规范(AASTHO)的设计经验仍存在不足。

结构优化设计是采用系统的、目的定向的和有良好标准的过程与方法来替代传统的试验纠错的一种高效设计方法[1], 它将结构性能分析与数学优化计算理论完美结合起来, 既可以满足结构安全、经济、合理的要求, 还可以自动找寻最佳的设计方案, 大大减少不必要的劳动, 进而提高设计效率。

近年来, 国内外学者对结构优化设计的工程应用进行了大量探索和研究。吴嘉嘉[2]、何金春[3]基于中国规范, 应用ANSYS 建立T 梁优化设计模型, 分别以造价最低和体积最小为优化目标进行优化求解, 得到经济合理的设计方案。鲁业红[4]以T 梁造价最低和跨中弯矩最大为优化目标, 采用模糊理论对桥梁结构优化计算, 优化后成本降低2.64%, 全截面刚度提高13%。陈宇[5]以单片T 梁造价最低为目标, 分别采用内点算法、序列二次规划算法和有效集算法对预应力混凝土梁截面优化计算, 发现内点算法具有相对较好的效率和效果。

在满足AASTHO 规范前提下, Lounis[6]采用连续设计变量, 以单片I 梁造价最低为优化目标, 得到了优化后梁的截面尺寸和钢筋面积。Totres[7]、Sirca[8]、Raquib[9]和Aydin[10,11]分别采用线性规划法、混凝土整数-离散非线性规划法、进化算法(EVOP)、遗传算法和改进遗传算法对预应力混凝土I 梁上部结构进行优化设计, 探究了不同算法对优化设计计算的有效性, 可为工程结构优化问题提供借鉴依据。……