李严，苏文政

(大连交通大学 土木工程学院，辽宁 大连 116028)*

大量工程实践中的预应力结构设计，一般都是设计人员凭借自身经年累月的从业经验进行分析设计或从已有的为数不多的设计方案中进行甄选.在预应力结构的众多设计指标之中，高强度、高刚度、轻量化是结构设计的重要原则[1-3].然而依靠设计人员主观选择的设计方案，往往只是适用于“某一类”的最佳设计，针对具体的工程个案还存在继续优化的空间.借助于拓扑优化方法，则可很好地解决这一难题，获得更为理性的设计方案.拓扑优化方法能够决定结构孔洞的有无，从而大幅度提高了优化设计效果，为实际工程提供更具参考价值的设计方案.

在预应力相关的常规拓扑结构设计中，设计者们通常先在不考虑预应力的情况下，通过拓扑设计得到实际工程所需的普通主体结构，然后通过现有的预应力施加方案，添加或替换预应力部件到主体结构中，以求用最轻、最省的结构实现最强、最刚的设计需求.这种做法，简单直观，然而得到的结构并不是真正的最优解.在已有结构中施加预应力，会导致结构出现内力重分布，因而存在继续优化的空间.

如果能将预应力和结构的拓扑两类不同类型的变量在拓扑设计阶段进行耦合，在包含预应力的内力体系上进行拓扑设计，则必然能实现结构承载性能的进一步提升.本文以结构特定位置的挠度响应作为目标函数……