基于正交试验的钢桁-混凝土组合梁优化设计

摘要：

为加快绿色交通建设,降低钢桁架结构桥梁建造中的碳排放,实现钢桁-混凝土组合梁结构快速经济合理的设计,提出同时考虑结构位移、构件应力和建材用量的整体结构多 目标优化设计方法.以经济效益和结构整体性能提升为 目标函数,以钢桁-混凝土组合梁中各构件设计参数为设计变量,结合钢桁-混凝土组合梁挠度和材料强度等约束条件,构建钢桁-混凝土组合梁多 目标优化设计数学模型.选取钢桁架竖向高度、纵向节间长度、弦杆截面宽度和高度、斜腹杆截面宽度和高度以及桥面板厚度关键设计参数,分析整体结构主要截面挠度和关键构件最大应力对关键设计参数变化的敏感性.以敏感性分析结果为基础,选取关键设计参数作为正交试验因素,设计32组正交试验.提出钢桁-混凝土组合梁层次分析优化评定系数计算方法,并对32组正交试验结果进行评定,确定设计参数对优化评定系数影响的主次顺序,明确钢桁-混凝土组合梁设计中结构性能与经济效益之间的关联规律,获得其最优设计参数组合.研究结果表明:优化后结构钢材质量为976.03 t,与优化前相比节省用钢质量约5.1％,结构竖向挠度降幅约11.38％,杆件应力最大降幅为14.09％.基于正交试验的结构优化设计方法适用于钢桁-混凝土组合梁结构多 目标优化设计,可助力国家"双碳"战略目标的实现.

关键词：桥梁工程、钢桁-混凝土组合梁、正交试验、结构性能、敏感性分析、优化设计方法

所属期刊栏目：43

分类号：U442.5(桥涵工程)

资助基金：陕西省创新能力支撑计划项目;陕西省自然科学基础研究计划项目;陕西省自然科学基础研究计划项目;中央高校基本科研业务费专项资金项目;陕西交通运输科技项目

在线出版日期：2023-11-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：49-59