本文關(guān)鍵詞：基于粒子群算法的橋墩多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究

  更多相關(guān)文章： 粒子群算法 反應(yīng)譜法 抗震優(yōu)化設(shè)計(jì) 橋梁延性設(shè)計(jì)

【摘要】：為了優(yōu)化鋼筋混凝土橋墩結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì),將粒子群優(yōu)化算法和反應(yīng)譜分析方法結(jié)合起來(lái),建立以截面特性和配筋率為設(shè)計(jì)變量,以抗震需求能力比為目標(biāo)函數(shù)的規(guī)則橋梁圓形單柱橋墩的抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)框架,將抗震設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題。計(jì)算表明：該方法可以快速獲得滿足多目標(biāo)需求的最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)；優(yōu)化后橋墩抗震性能明顯提高,更符合設(shè)計(jì)意圖,本文提出的設(shè)計(jì)方法更具有工程應(yīng)用的實(shí)際意義。本文主要進(jìn)行了以下工作：1)基于反應(yīng)譜法和多目標(biāo)粒子群算法,以橋墩截面特性和配筋率為設(shè)計(jì)變量,建立了規(guī)則橋梁圓形單墩的計(jì)算框架,并給出了優(yōu)化設(shè)計(jì)流程和程序?qū)崿F(xiàn)方法。2)將多目標(biāo)粒子群算法應(yīng)用在橋墩結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中,得到以E1地震作用下抗彎軸力需求能力比△1和E1地震作用下抗彎彎矩需求能力比△2,E2地震作用下抗剪能力需求比△3和E2地震作用下延性位移需求能力比△4為目標(biāo)函數(shù)的Pareto解集。3)通過(guò)分析了一個(gè)規(guī)則橋梁橋墩結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例,本文的方法雖然增加了材料用量,但卻使抗震性能大幅度提高,優(yōu)化結(jié)果滿足橋梁工程設(shè)計(jì)要求。并討論了優(yōu)化過(guò)程中的種群規(guī)模、學(xué)習(xí)因子和混合函數(shù)這三個(gè)因素的影響。4)以本文中的算例為背景,應(yīng)用遺傳算法計(jì)算,通過(guò)比較遺傳算法與粒子群算法計(jì)算的結(jié)果,在達(dá)到公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則的要求時(shí),粒子群優(yōu)化算法在解集收斂性和算法魯棒性方面較遺傳算法更優(yōu)。優(yōu)化結(jié)果表明,本文提出的規(guī)則橋梁圓形單墩延性設(shè)計(jì)框架可行,具有工程應(yīng)用的實(shí)際意義。
【關(guān)鍵詞】：粒子群算法 反應(yīng)譜法 抗震優(yōu)化設(shè)計(jì) 橋梁延性設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U443.22
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-19
• 1.1 引言8
• 1.2 橋墩的震害8-10
• 1.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化概念10-16
• 1.3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型11-12
• 1.3.2 優(yōu)化算法分類12-15
• 1.3.3 粒子群算法與其他算法的不同15-16
• 1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 本文的研究?jī)?nèi)容17-19
• 2 橋梁延性抗震設(shè)計(jì)19-30
• 2.1 橋墩的震害19-20
• 2.1.1 橋墩的震害破壞形式19
• 2.1.2 抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)19-20
• 2.1.3 地震中的啟示20
• 2.2 結(jié)構(gòu)的延性20-24
• 2.2.1 延性的概念20-21
• 2.2.2 延性的指標(biāo)21-22
• 2.2.3 鋼筋混凝土橋墩的位移延性與曲率延性的關(guān)系22-23
• 2.2.4 影響鋼筋混凝土橋墩曲率延性的主要因素23-24
• 2.3 橋梁抗震方法簡(jiǎn)介24-26
• 2.3.1 靜力法25
• 2.3.2 反應(yīng)譜法25
• 2.3.3 動(dòng)力時(shí)程分析法25-26
• 2.3.4 靜力彈塑性分析26
• 2.4 規(guī)則橋梁結(jié)構(gòu)橋墩結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算原理26-29
• 2.4.1 E1地震作用下的計(jì)算步驟27-28
• 2.4.2 E2地震作用下的計(jì)算步驟28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 3 基于粒子群優(yōu)化算法的橋墩多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法30-43
• 3.1 粒子群優(yōu)化算法30-35
• 3.1.1 粒子群優(yōu)化算法的概念30-31
• 3.1.2 粒子群優(yōu)化算法的模型31
• 3.1.3 算法參數(shù)的選取31-33
• 3.1.4 基本粒子群算法流程33-35
• 3.2 多目標(biāo)優(yōu)化算法概念35-38
• 3.2.1 算法定義35-36
• 3.2.2 多目標(biāo)優(yōu)化算法的分類36-38
• 3.2.3 多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法38
• 3.3 基于粒子群優(yōu)化算法的橋墩多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)38-41
• 3.3.1 優(yōu)化模型參數(shù)38-41
• 3.3.2 基于粒子群算法的橋墩優(yōu)化方法的實(shí)現(xiàn)41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 4 普通圓形單柱形橋墩優(yōu)化設(shè)計(jì)分析43-58
• 4.1 橋墩工程優(yōu)化設(shè)計(jì)43-50
• 4.1.1 橋墩的數(shù)學(xué)模型43-45
• 4.1.2 粒子群優(yōu)化算法在橋墩設(shè)計(jì)方法中的實(shí)現(xiàn)45-50
• 4.2 多目標(biāo)優(yōu)化的Pareto解集50-53
• 4.2.1 E1地震作用下的Pareto解集50-51
• 4.2.2 E2地震作用下的Pareto解集51-53
• 4.3 優(yōu)化結(jié)果分析及影響因素53-56
• 4.3.1 優(yōu)化結(jié)果分析53-54
• 4.3.2 優(yōu)化影響因素分析54-56
• 4.4 本章小結(jié)56-58
• 5 兩種仿生學(xué)優(yōu)化方法的比較58-62
• 5.1 優(yōu)化參數(shù)設(shè)置58
• 5.2 遺傳算法優(yōu)化計(jì)算58-61
• 5.3 本章小結(jié)61-62
• 6 結(jié)論和對(duì)未來(lái)展望62-64
• 6.1 本文的結(jié)論62
• 6.2 本文的不足和對(duì)未來(lái)的展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文69-70
• 致謝70-72

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